当真正的火灾发生时,应急预案管用吗? | 再次定义安全

发布于 2021-10-14 07:36

随着石油化工行业的快速发展，罐区储罐数量不断增多，目前储罐更在向着超大型化发展。石化行业的储罐可能发生池火、蒸气云爆炸等严重事故。储罐事故波及面广，燃烧罐会产生强烈的辐射热，不仅对相邻罐造成威胁，使火灾爆炸危险性有扩大的趋势，而且强烈的辐射热使消防人员无法靠近，使得扑灭火灾、冷却储罐的行动更加艰难。

常规的罐区消防通常以“预防为主、防消结合”为基本原则，根据储罐特性及消防设施状况制定“一罐一案”的消防预案。但现实中的应急指挥难度远胜于纸面的预案，现场指挥官需要在短时间内搜集信息并做出决策，更具挑战的是在火灾事故和救援的发展过程中，需要动态地调整人员、物资、设备的部署。

本文将通过案例分析，讨论储罐火灾消防的关键点，以及如何通过数字化工具实现资源需求预测及辅助决策。

Husky炼油厂火灾事故及应急响应

2018年4月26日，位于美国威斯康星州的Husky炼油厂催化裂化装置发生爆炸，爆炸碎片造成罐区的沥青储罐发生泄漏，并进一步引发火灾。事故中泄漏超过15000桶（1桶=159升）沥青，造成多人受伤，数千人被迫疏散。

备注：该事故的原因与2015年埃克森美孚Torrance炼油厂发生的爆炸事故有许多共性点，我们将在后续文章中讨论。

罐区火灾救援决策的复杂性

事故发生一年后，视频中这些参与Husky炼油厂事故的应急人员，在风轻云淡地讨论当时的情形。但是真正的火灾事故现场，远比影像与文字来得更复杂。

沸溢、溢流、突沸和沸腾液体膨胀蒸气爆炸是储罐火灾的主要危险特征，现场的隔离保护、冷却降温等扑救方法和措施不能从根本上予以防止。火灾扑救过程中，这几种危险特征的潜在性对消防人员生命构成严重威胁，也会造成巨大的精神压力和心理负担。

随着石化行业储罐向大型化和集群化方向发展，罐区建设规模不断扩大，运行管理难度和安全风险增大。目前大型储罐区的应急存在众多挑战：

事故应急指挥

在石化火灾事故中，现场指挥官需要依据现有应急资源制定应急目标和行动计划，科学地指挥救援任务。但是当前应急救援指挥体系存在联动机制不完善、缺乏统一指挥、事故处置责任不清等问题，需要在应急指挥模式、应急指挥系统、协同应急上进一步优化。

可以参考的是源于1970年美国加州的重大森林火灾的事件指挥系统（ICS），并在2004 年成为了国家通用应急指挥体系。ICS是具备指挥、操作、计划、后勤和财务管理五大管理职能，可以自下而上拓展的模块化的应急指挥体系。在各种规模的事故中得到不断考验，对于大多情况下都表现出了其专业化、灵活化、科层化的特点。

备注：ICS“P”型应急决策循环流程

现实中应急指挥过程中，还需要面对一系列的决策问题，例如罐区池火灾事故的消防员安全距离，消防车部署点选取，人员应急疏散路线选取等。如何实现快速准确的决策，是在势态控制和风险管理上指挥官面临的巨大挑战。

消防资源匹配

在扑救石化罐区火灾时，能否获得成功的关键因素不仅取决于现场力量的多寡，火场形势的复杂程度，还与消防力量的合理计算、准备和使用有关。因此，准确预测灭火救援所需要消防药剂、冷却水、消防装备及人员十分重要。

以消防系统设计等级为例，2010年大连7•16油库火灾事故中，15个小时的事故应急中，用于灭火及冷却的泡沫1300t，用水约6X10⁴t，计算泡沫混合液供给强度为4.3L/(min•m2)。事故中泡沫液供给强度和供给时间均高于GB50074-2014的相关规定。

除了设计差异，实际火灾扑救过程中灭火剂的用量和消防用水的用量与规范规定值差距非常大。2010年5月9日沈阳大龙洋储罐火灾，其泡沫液理论需求为14540L，但实际用量却为142800L，实际用量是理论需求的9.8 倍；2011年8月29日黄岛油库火灾，泡沫液理论需求为29454L，实际用量却为68040L，实际用量是理论需求的2.3倍。

火灾扑救技术

目前大型罐区中，外浮顶储罐普遍安装罐壁式泡沫系统，但是灭火过程中泡沫损耗量大、存在喷射盲区、到达液面时间长等，很可能错过最佳灭火时机。

近年来荷兰SAVAL公司的CFI气体灭火系统、阿联酋Grishma环球技术公司的TANK GUARD泡沫灭火系统等，主要用于扑救密封圈的初期火灾。中东地区广泛应用的FoamFatale系统，无需设计安装消防水系统和泵机组等设备，探测到火灾信号后5-10s内自动启动；灭火时间最长不超过２min且不需要人力参与，设备可靠性高；对储罐正常运行几乎无影响。

国内大型储罐的固定式消防系统比较完善，而大功率移动式消防设备配置较少，固定式消防系统设计基础是扑救密封圈火灾，扑救大型储罐全面积火灾的有效性仍然有待验证。国外目前在应对大型储罐全面积火灾这种极端事故时，多采用移动式大流量泡沫炮。2001年美国威廉姆斯消防公司在65min成功扑灭最大直径82.4ｍ储罐的全液面火灾。

如何利用数字化应急工具辅助决策

实现科学高效决策，可以利用数字化工具辅助罐区应急救援。针对事故场景（池火、流淌火、密封圈火灾），根据事先收集的基础数据（包括储罐信息、物料信息、罐区信息、气象信息），预测消防力量及消防资源需要，并提出应急响应策略（如消防车部署站位及处置策略）。

在预设基础信息的基础上，根据事故场景，辅助决策系统将汇总计算数据，自动输出并推送应急响应策略文档。

辅助决策系统内置模型将根据预设场景及事故场景信息采集或输入，综合计算各指标权重，支持现场指挥：

基于各类火灾模型，进行火灾危险性分析。以池火为例，决策系统将根据燃烧速率、液池直径及相关信息计算得出火焰高度。通过进一步计算目标位置的热辐射通量，得到池火灾的危害范围。危险性分析将是确定安全距离、消防安全部署站位和防护服等级的重要支撑。
基于灭火剂需求模型，预测消防资源。基于对泡沫飞溅、储罐内部因素及气象因素各一级指标及细化二级指标（如泡沫喷射方式、泡沫流动性、风速）的综合评估，通过层次分析法估算灭火剂需求，并进一步得到消防设备及消防人员需求。

罐区事故处理过程复杂，常规静态预案难以全面、动态、发展地考虑火灾事故和救援的全过程。通过引入数字化辅助决策工具，可以动态推演事故发展趋势，从而有效提升研判能力。

值得注意的是，在过往咨询辅导项目过程中，我们发现即便是架构良好的应急辅助决策系统，许多客户缺乏初始的工艺危害分析（PHA）及后果分析（CA），因此无法准确辨识风险及定量评估风险；或者应急基础管理薄弱，缺乏人员定位或准确的基础信息采集，无法支撑复杂事故场景的应急响应，而这些都是工艺安全管理体系不完善的典型现象。

如需详细的咨询辅导，请联系中安咨询

作者：