重大危化品事故应急救援装备建设研究

2019-11-14孙志刚李德武

安全、健康和环境 2019年10期

陈硕,孙志刚,李德武

(1.中国石化安全监管局，北京 1007282.中华人民共和国应急管理部，北京 100054)

当前国内危化品行业安全形势严峻，防范化解危化品火灾爆炸等重大安全风险任务艰巨。近年来发生的多起危化品火灾爆炸事故均造成重大人员伤亡和经济损失，2010年辽宁大连“7·16”火灾爆炸事故，造成2人死亡、2人受伤，直接经济损失超过2.2亿元[1]；2015年天津“8·12”火灾爆炸事故，造成165人遇难、8人失踪、798人住院治疗，直接经济损失68.66亿元[2]；2019年江苏响水“3·21”化工厂爆炸事故，造成78人死亡。特别是大型石化储罐火灾由于致害成因多、经济损失高、影响范围广、扑救难度大，传统应急救援装备难以满足实战需求，已列入应急管理部消防救援局重点攻关项目[3]。

针对重大危化品火灾等事故，加强救援装备建设，全面提升应急救援能力，具有重要的现实意义。“十二五”以来，我国依托国有优势企业和相关单位建设了包括危化品应急救援队伍在内的85支国家级应急救援队伍，累计投入110多亿元用于配置应急救援装备建设，有效提升了安全生产应急救援队伍战斗力。

1 重大危化品事故应急救援装备需求

随着经济社会的快速发展，石化企业的大型化、集约化发展趋势明显，危化品在生产、运输、储存、销售等各环节的火灾危险性和扑救难度随之增大。与此同时，各类新媒体的快速传播和“以人为本”等理念的深入人心，使得公众对于危化品事故的容忍度不断降低。社会发展新时期的多重变化，要求专职应急救援队伍充分利用先进技术装备，确保应急救援全过程科学高效、安全环保。

1.1 储罐大型化带来挑战

据不完全统计，我国已建成超过5 000×104m3的商储(国储)原油基地，大部分采用10×104m3储罐，罐区集中成片布局，客观存在火灾爆炸风险，而目前国内外罕见成功扑救10×104m3储罐(直径约82 m)全液面火灾成功案例。另外，15×104m3的原油储罐、5 000 m3的液化气储罐等更大型的储罐逐步出现，LNG储罐(可达20×104m3规模)、地下洞库等新型储存设施陆续投用，能否成功完成大型油罐火灾扑救，已经成为衡量危化品应急救援队伍能力的重要指标。

1.2 危化品企业集约化、园区化带来挑战

进入新世纪以来，我国已投产和在建的单系列1 000×104t/a以上规模炼厂超过10个，其中多数还配套建有100×104t/a以上规模的乙烯、芳烃装置，普遍具有单套装置规模大、装置布局集约紧凑等显著特点，加上装置的“热联合”、储罐的气相联通等新型设计，在火灾爆炸事故时容易导致连环火灾、人员被困等次生、衍生事故。其他小型危化品企业也多实现园区化管理，2019年江苏响水“3·21”化工厂爆炸事故时，在1.2平方公里的爆炸区域中心集中了16个化工企业和1个污水处理厂[4]。

1.3 对救援人员自身安全的重视程度更高

近年来多起危化品事故均有救援人员伤亡的惨痛教训，2010年辽宁大连“7·16”火灾爆炸事故，1名消防战士牺牲、1名受重伤[1]；特别是2015年天津“8·12”火灾爆炸事故，参与救援人员115人遇难或失踪(包括公安现役消防人员24人、天津港消防人员80人、公安民警11人)[2]。血的教训警醒我们，务必严格践行“以人为本、科学救援”理念，最大程度降低救援人员自身安全风险。

1.4 对救援过程的环保要求更加突出

2005年吉林“11·13”胺苯车间火灾爆炸后，由于现场缺乏大型事故应急池，大量硝基苯等介质随消防废水外流，造成严重的水体污染次生事故，类似事故绝不允许再次发生。近年来的多起危化品火灾事故救援过程中，当地环境保护部门均全程对事故现场周边实施空气质量监测，并专门安排人员在重要河流、水源地附近进行蹲守，严防环境污染事件。

1.5 社会舆论关注等外部因素影响

2005年英国伦敦邦斯菲尔德油库火灾，持续燃烧超过60 h，先后烧毁20个油罐，现场救援人员采用的控制燃烧做法一直是业界的焦点讨论话题[5]。当前，社会舆论对于危化品安全生产高度敏感，加上微博、微信等自媒体蓬勃发展，危化品事故发生后往往进入“现场直播”状态，强大的社会舆论压力对于快速灭火提出了更高要求。

2 应急救援装备建设重点方向

危化品事故应急救援装备建设应以问题导向，精准对焦事故案例，积极应用“高精尖”救援装备产品，为提升队伍实战效能提供强有力的科技支撑[6]。根据国家安全生产应急救援能力建设统一部署，中国石化等大型央企在国家级危化品应急救援基地建设中的相关探索实践，可供借鉴参考。

2.1 大型火场总攻灭火的救援重器

瞄准10×104m3储罐全液面火灾等大型火场扑救难题，通过“远程供水系统+大流量拖车炮(重型泡沫消防车)”组合形式(见图1)，能够为总攻灭火提供可靠装备。

目前国产远程供水系统通常包含1～2台增压泵车，2～3台水带敷设车，具备双干线3 000 m以上远程供水能力，出口流量≥400 L/s，末端压力≥0.4 MPa(图2)。大流量带泵组炮车通常自身配置泵组动力源，可实现水和泡沫两用，出口流量≥400 L/s，射程≥120 m。

此外，部分厂家已研发400 L/s超重型泡沫消防车，射程≥150 m，在大流量供水系统、泡沫液输转装置配合下，可以超大流量对火场实现重炮压制。

2.2 替代消防员的现代人工智能产品

消防员直接暴露在高温浓烟、有毒有害等环境是救援过程的最大安全风险，通过消防机器人、无人机等现代人工智能产品，代替开展现场灭火、冷却、侦检、排烟等救援工作，能够有效保护救援人员自身安全。目前国产消防机器人的主流产品多采用履带式底盘，能够实现无线遥控距离≥200 m，具有喷淋冷却、防倾覆等自保功能，可根据需要搭配灭火、排烟、侦捡等相应装备。部分企业还针对大型油罐、装置火灾以及油田井喷，开发出可无线遥控的举高消防车、破拆机器人等装备，能翻越罐区围堰进行灭火；部分产品还具备防爆性能，能够进入可燃气体超标环境作业。充分发挥无线遥控装备抵近火点(泄漏源)、高效精准的特点，与外围消防车辆配合，可构建完整的消防救援系统。

图1 “远程供水系统+大流量拖车炮(重型泡沫消防车)”典型组合示意

图2 国产典型远程供水系统示意

2.3 复合功能的新型消防装备

a)针对干粉系灭火剂的灭火速度快，而水系灭火剂的火场降温及抗复燃效果好等特点，原公安部灭火救援重点实验室与相关单位研发了三相射流灭火技术。该技术以消防车为载体，可将水、冷气溶胶(超细干粉)、抗复燃混合液(水基泡沫)三种灭火剂进行有机组合，以混合射流的形式进行灭火，并辅以25 m、36 m等不同等级的升降臂，在灭火剂用量、控火和灭火时间等方面均有明显优势[7]。目前三相射流所用超细干粉等灭火剂单价较高，下一步需组织技术攻关，有效降低成本。

b)针对常规伸缩臂举高消防车跨障碍灭火能力不强，臂架末端远离着火点，消防炮喷射的射流末端呈雨滴状，易汽化、灭火效果差等问题，北京市消防总队组织相关单位，利用混凝土泵车多节折叠臂在工作幅度、动作灵活性和跨障碍能力等方面优势，研发了大跨度举高消防车(图3)。面对油罐、管廊、装置框架等常见的石油化工火灾现场，常规消防车往往无法近距离接近火点，通过大跨度举高消防车，臂架跨越外围障碍物，可远程操控消防炮对准着火点由上而下精准灭火。该车型最早在2015年6月北京市某木材厂火灾救援中投入实战立下战功[8]。目前国内已有多个厂家实现量产，形成作业高度50 m、60 m等多个系列产品，多为水、泡沫两用，可实现水泵流量≥10 000 L/min，水炮流量≥4 800 L/min，载液量≥3 t。

图3 大跨度举高消防车

2.4 事故现场侦检装备

危化品事故现场侦检的主要任务是对事故现场环境进行连续、稳定检测，以确定有毒、有害、易燃、易爆等危险介质的种类、扩散情况、浓度分布及周围环境受污染的范围界限[9]。利用拉曼检测仪、气象色谱仪、红外热像仪、雷达生命探测仪和化学危险品和工业毒气智能侦检系统等侦检装备，可对事故现场的气液固等种类不明介质进行定性和定量分析，为现场人员救护、事故抢险提供技术保障。通常采用便携式的智能侦检箱形式，箱体内置一体化车充接口，并将现场危化品检测信息进行集成处理，确保设备携带齐全、电量充足、检测结果快速处置，以提升应急队伍侦检水平，满足救援任务需求。

2.5 战勤保障装备

大型危化品事故救援多数耗时长、泡沫液用量大，需要有效解决空气呼吸器充气慢、泡沫液供给不及时的问题，为“灭大火、打恶仗”提供强有力的保障。移动供气消防车通常储备6.8 L气瓶≥50具、9 L气瓶≥20具，车载空气压缩机可同时充装气瓶数量≥8个，还可选装供气盘管为远距离的救援人员呼吸保障系统提供不间断供气，或作为救生气垫、冲锋舟等救援工具的供气源，见图4。

图4 供气消防车

泡沫原液补给可通过专门的泡沫液补给车或撬装实现，泡沫液补给车载液量≥20 t，供液泵流量≥30 L/s、扬程≥120 m。此外，救援人员的个体防护装备也应重点考虑。

2.6 其他综合应急救援装备

危化品事故救援现场灾情复杂，需要配置多种综合应急救援装备，实现通讯指挥、洗消、发电、照明、破拆、牵引、吊装、堵漏等功能。其中，用于大型事故救援的通讯指挥车应同时具备4G、卫星通讯功能，可将单兵设备、车载云台等实时采集的现场语音、图像信息进行无线远传，并可通过视频会议系统与远端的应急指挥中心进行应急会商。

化学洗消车应配置性能可靠的洗消站、移动洗消设备和残液回收泵、转收罐等器材，确保高效完成人员、救援设备及现场环境的洗消工作。

3 配套能力建设

3.1 建设应急指挥系统

危化品应急指挥系统，以企业现有工业电视监控系统、视频会议系统、实时数据库为支撑，实现应急值守、实时监控、融合通讯、地理信息、应急资源等功能，可完成火灾事故热辐射、泄漏事故扩散影响范围、爆炸事故涉及范围、泡沫液需求等计算，能够满足突发事件的接处警、资源调度、音视频通讯会商、辅助决策等需求，如图5所示。

图5 典型卫星通信指挥车的通讯拓扑图

3.2 做好装备运行操作与维护保养

现代应急救援装备的自动化、信息化、智能化程度不断提升，对于日常运行操作与维护保养工作提出更高要求。应急救援队伍必须落实日常管理职责，定期做好装备维护保养，确保装备处于完好备用状态。同时，认真开展装备运行操作培训，对于远程供水系统、无人机、机器人和三相射流消防车等技术含量高、操作复杂的装备，应相对固定操作人员，定期组织实操，确保人与装备的有效结合。

3.3 科学制定应急预案并定期演练

科学的救援预案才能让救援装备发挥最佳性能，应急救援队伍必须全面摸清辖区范围内危险部位，编制切实有效的应急预案[10]。同时，可依托中国石化青岛安工院开发的桌面推演和模拟灾害演练系统，采用VR技术构建生产装置、油品罐区三维场景，建立应急资源、车辆和装备、事故特效等模型库，依据预案设定的事故情景，进行灭火战术编成、力量布置、战术运用、在线消防计算与事故模拟、演练评价等数字化操作，定期开展消防桌面预案演练、协同推演及评估。