作者：兰天其
来源：《今日消防》2022年第07期
摘要：從氮气的灭火性能出发，充分利用罐区内的氮气资源，结合内浮顶油罐独特的结构，从应用条件、实施操作、注意事项等方面，提出了火灾扑救中进行降氧抑制的灭火措施和加氮输油的工艺措施，为消防救援队伍扑救内浮顶油罐火灾提供参考借鉴。
关键词：消防;内浮顶;油罐;氮气
随着我国经济的高速发展，对石油的需求与日俱增，油罐的规模、数量不断增多，其消防安全问题日益突出。内浮顶油罐因其减少损失、防污染的特点被越来越多的应用，成为轻质成品油最常用的储存容器。同时，对密封要求高的油品，如石脑油、焦化汽油、苯等，常常设置有氮气密封装置。在内浮顶油罐火灾中，如何利用氮气进行灭火，成为消防救援队伍面临的新课题。
目前，许多专家对氮气扑救内浮顶油罐火灾进行了一定的研究，张庆红分析了油罐油气蒸发机理，论证了氮气密封技术在储运生产中应用的必要性[1]。叶琳从油罐构造的角度，指出了内浮顶油罐事故发生概率高于外浮顶罐的主要原因，提出了设置氮封的必要性，并对内浮顶罐的氮封提出了改造要求[2]。杨松柳通过CFD技术建立氮气扑救油罐火灾的模型，在不同工况条件下，分析表明了氮气对油罐火灾扑救的有效性[3]。
现阶段多注重于氮气对内浮顶油罐的安全防护，在灭火扑救中的氮气技战术应用还缺少研究。因此，从氮气灭火技术和内浮顶结构出发，分析内浮顶油罐火灾扑救过程，可以应用氮气技战术的措施，为消防救援队伍扑救内浮顶油罐火灾提供参考借鉴。
1 氮气灭火技术
氮气，在一般情况下是一种无无味无毒无腐蚀的气体。氮气灭火，主要是利用惰性气体的特点，不支持燃烧，降低空气中的氧气含量，抑制燃烧，一定程度上隔离燃烧物与氧气的接触，温度极低的液氮对燃烧物有很好的降温灭火作用。 氮气密封装置是保障内浮顶油罐安全运行的设施，主要作用是防止硫铁化合物自燃、雷击、静电或明火等引燃罐顶空间的可燃气体，防止储存介质氧化聚合等。适合易挥发、剧毒性的轻质成品油，如石脑油、焦化汽油、苯等。
氮封系统，就是用氮气补充罐内气相空间，其工艺原理如图1所示。在油罐压力可控范围内，当内浮顶上部气压达到设计高点时，呼吸阀打开，呼出氮气;当内浮顶上部气压达到设计低点时，开通氮气注入罐内。因氮气比油气轻，所以氮气浮在空间上面，油气沉在
空间下面。从而保证油罐在呼气时，呼出的是氮气，吸气时不吸入空气，避免爆炸性气体的形成[4]。
设有氮气密封装置的内浮顶油罐一般取消了环形通气孔，但是多了一条氮气管线作为标识，如图2所示，由此可以从外观区分内浮顶油罐和拱顶罐。
2 内浮顶油罐结构
内浮顶油罐实质上是在油罐内设有浮盘的固定顶油罐，主要由罐底、罐壁、罐顶、浮盘、密封装置以及附属构件组成，其基本结构如图3所示。 由于受到拱顶的限制，内浮顶油罐容积不易大型化，普遍比外浮顶油罐小，与拱顶罐相似。内浮顶油罐以储存轻质成品油为主，且容积多为几千立方米的罐体。规范《钢制立式圆筒形内浮顶储罐系列》（HG21502.2-92）中明确规定了内浮顶油罐的尺寸数据，根据公称容积的大小划分为小型、中型、大型三类内浮顶油罐，基本参数如表1所示。
3 内浮顶油罐火灾扑救中的氮气应用
利用氮气惰性气体的特点，减少或隔离油气和空气的混合，避免形成燃烧爆炸混合气体，较大程度地保护燃烧罐和邻近罐，也为油液转输的实施增加安全性。
3.1 降氧抑制
通常在火灾发生初期，例如内浮顶油罐发生闪爆，整个罐体相对完好，浮盘完好可用，但固定泡沫产生器损坏，移动灭火装备缺少进攻入口，导致泡沫无法注入罐内，如图4所示。
利用罐区中存储同种油品的油罐，向燃烧罐转输同种冷油，提升液面，抬高浮盘，减少浮盘与罐顶之间的气相空间，加之内浮顶油罐公称容积普遍较小，也为抑制燃烧提供有利的条件。
对配备有氮气密封装置的燃烧罐，要加大氮气注入量。对氮气密封装置失效或没有氮气密封装置的燃烧罐，则利用油罐旋梯、拉梯或登高车铺设氮气软管插入固定式泡沫产生器孔洞或通气孔，向罐内注入氮气，抑制燃烧，甚至达到抑制燃烧的目的，同时需要对氮气软管进行冷却保护，如图5所示。
降氧抑制过程中，需要注意：①氮气软管符合耐热耐烧等特性，避免氮气软管破损;②加氮前，先排除氮气软管内的空气，再送入罐壁通气孔;③要为氮气软管持续不间断地提供冷却保护;④加大浮盘液面高度处的罐壁冷却，防止浮盘受热损坏而不能顺利提升液位;⑤实施降氧抑制的消防员如有险情，立即撤离。
3.2 加氮输油
油液转输以油库罐区的转输系统、内浮顶油罐的进出油设施和罐体完好为前提条件，根据火情的需要，主要解决以下方面的问题：
内浮顶油罐处于中、低液位，提升液位，使液面高出罐顶的塌陷部位，淹没罐内的隐蔽火点，利于泡沫灭火。
浮盘倾斜、卡船时，在液面与浮盘之间形成隐蔽的燃烧空间，泡沫难以进入。因此，通过注油提升液位，使得油面贴合浮盘，让浮盘恢复平稳状态。
向燃烧罐一边注入同种冷却油品、一边抽离高温油品，降低燃烧罐油液温度，达到循环冷油的目的。
抽离燃烧罐的油品，减少罐内可燃物，加快灭火进程，减少扑救时间;也可抽离邻近罐的油品，根据pV=nRT可知，邻近罐受热辐射温度T上升，罐内气压p上升，抽离油液增加罐内气相空间使V上升，从而抑制罐内气压p上升速率，降低邻近罐爆炸的危险。
此时在油液转输过程中，加注氮气，通过进出液管线向燃烧罐、转输罐、空罐中注入，稀释罐内的油蒸气，隔离油气与助燃气体，降低油罐发生爆炸或加剧燃烧的可能。
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