●宋群立，姚 斌，唐慶龍

(1．蚌埠市消防支隊，安徽 蚌埠 233000;2．中國科學技術大學 火災科學國家重點實驗室，安徽 合肥 230027;3．合肥巨瀾安全技術有限責任公司，安徽 合肥 230000)

1 化工園區(qū)火災案例及原因分析

1．1 火災案例

化工園區(qū)是大型火災發(fā)生的重點區(qū)域，也是防火防爆重點區(qū)域。2013年6月2日14時30分許，中石油大連石化分公司位于甘井子區(qū)廠區(qū)內聯(lián)合車間的939號罐突發(fā)爆炸，隨之著火，并相繼引起鄰近的936號、935號和937號儲罐著火。火災發(fā)生后，大連市消防部門派出40個中隊846名消防官兵，出動消防車163臺參與滅火，火災造成4人死亡，直接經濟損失數(shù)千萬元。這起事故的直接原因為作業(yè)人員在罐頂違規(guī)違章進行氣割動火作業(yè)，切割火焰引燃泄漏的甲苯等易燃易爆氣體，回火至罐內引起儲罐爆炸。2012年5月27日安徽八一化工廠氯苯車間的西樓降膜平臺發(fā)生火災。接到報警后，蚌埠市消防支隊先后調集8個大、中隊，26輛消防車、168名消防官兵趕赴現(xiàn)場撲救。安徽省消防總隊全勤指揮部接到報告后，立即啟動跨區(qū)域滅火救援預案，迅速調集合肥、淮南、滁州、宿州4個支隊的21輛消防車、136名官兵趕赴現(xiàn)場撲救。該起火災的過火面積達2 800 m2。

1．2 原因分析

1．2．1 起火迅速，過火面積大

化工園區(qū)所生產、經營的產品往往都是極易燃燒的物質，并且一旦著火，火勢極易蔓延。特別是石油化工企業(yè)、罐區(qū)等一旦發(fā)生火災，在短短幾分鐘內火勢就可達到難以控制的程度。

1．2．2 火勢兇猛，較容易引起爆炸

石油化工園區(qū)或罐區(qū)近年來發(fā)生多起火災爆炸事故，已造成多人傷亡，給國家和人民帶來巨大的人力和財力損失。對于石油化工園區(qū)或罐區(qū)火災特性，國內已有大量文獻進行研究，本文不做闡述。

1．2．3 缺少行之有效的供水滅火裝置

水一直是滅火的基本條件。國內外滅火統(tǒng)計資料表明，90%以上的火災可以用水撲救，而火災撲救失利的90%的因素是供水強度不足。因此，滅火成功必須具備足夠的供水強度。

據(jù)公安部消防局2007年的一份調査統(tǒng)計，各類重特大火災(如萬噸級油罐、高層建筑、大面積市場、大跨度廠房)，平均滅火供水強度須達到400 L·s-1左右。石化類重特大火災，滅火供水強度則須達到600 L·s-1以上，撲救時間也常常持續(xù)數(shù)晝夜。

就目前我國石油化工企業(yè)大功率供水及滅火裝備的配備現(xiàn)狀來看，大多配備了一定數(shù)量的大功率、大流量消防車以及移動式消防炮，但往往因為火場水源有限、供水管網(wǎng)和自動滅火設施的供水強度嚴重不足等原因，造成滅火能力、功效不能完全發(fā)揮?！妒突は澜ㄔO規(guī)范》要求，石油化工廠區(qū)需建設消防蓄水池，消防水池蓄水量應滿足持續(xù)消防滅火6 h。但是我國近年來的化工園區(qū)火災案例，其滅火時間往往是幾十小時，甚至上百小時，消防蓄水池的水量遠遠不能滿足火場要求。

2 遠程供水滅火系統(tǒng)研究

為解決上述問題，歐美等發(fā)達國家率先研制出了遠程供水系統(tǒng)。遠程供水系統(tǒng)可將幾千米甚至幾十千米以外的水源以一定的流量源源不斷地輸送到火災現(xiàn)場，可同時給多臺消防車或消防炮連續(xù)長時間供水，滿足火災現(xiàn)場的大范圍長時間滅火作業(yè)。當城市或廠區(qū)發(fā)生內澇時，遠程供水系統(tǒng)也可用于城市或廠區(qū)的排澇。目前我國在遠程供水系統(tǒng)的研發(fā)和生產上也取得了一定的成果，部分廠商已能夠自主研發(fā)和生產遠程供水系統(tǒng)。

2．1 遠程供水系統(tǒng)簡介

目前不管是歐美發(fā)達國家的遠程供水系統(tǒng)，還是我國自產的遠程供水系統(tǒng)，都包括兩個部分，一是取水裝置，二是水帶鋪設裝置。這兩種裝置一般都置于改裝的卡車底盤之上。取水裝置配置有大功率柴油機和消防水泵，負責從自然水源中抽水;水帶鋪設裝置配置有水帶存放箱和水帶收卷整理結構，可進行消防水帶的長距離鋪設和收卷整理。整個遠程供水系統(tǒng)運行時，取水裝置從自然水源中取水后，通過消防水帶將水輸送至用水現(xiàn)場。當城市和廠區(qū)發(fā)生洪水和內澇時，將取水裝置吸水管放置于積水中，通過消防水帶可進行排澇作業(yè)。

2．2 國內外研究現(xiàn)狀

當前國內外就遠程供水系統(tǒng)的研究較少，且主要集中在其應用上。朱明榮圍繞消防部隊滅火救援的難題，強調了在滅火救援中水的重要性，能否不間斷、及時地提供足量的水資源，是解決滅火戰(zhàn)斗的關鍵。趙小斌等人在對火災現(xiàn)場供水方法進行總結之后，通過定量的計算論證在新型材料滅火裝備下的供水量，從定量和定性兩方面給出了在消防滅火中的最佳供水方法，為消防部隊火災現(xiàn)場供水提供了一定的支持和參考。傅建橋等人在對大型火災現(xiàn)場滅火的傳統(tǒng)消防裝備研究的基礎上，也采用定性和定量兩種方法來研究新型裝備對我國火災現(xiàn)場供水模式的影響，并提出了我國新型裝備滅火現(xiàn)場供水的建議。

3 遠程供水滅火系統(tǒng)在八一化工廠的應用研究

本文以國內某公司生產的遠程供水系統(tǒng)與大功率滅火裝備相結合，形成遠程供水滅火系統(tǒng)，以安徽八一化工廠為例，研究其具體應用。

3．1 安徽八一化工廠簡介

安徽八一化工廠位于龍子湖區(qū)解放北路段，北鄰淮河，從廠區(qū)到解放路淮河大橋約1．5 km，擁有自然水源優(yōu)勢。安徽八一化工廠占地面積約40萬m2，使用面積10．5萬m2，主要生產燒堿、液氯、鹽酸、氯化苯、對鄰硝、酚鈉、對酚、鄰苯二胺等。安徽八一化工廠近年來發(fā)生過3起火災爆炸事故，造成1人死亡，多人重傷。

3．2 遠程供水滅火系統(tǒng)在八一化工廠的應用研究

本文所研究的遠程供水滅火系統(tǒng)由取水裝置、水帶鋪設裝置、滅火裝置組成。取水裝置、水帶鋪設裝置與前文中所述內容相同，遠程供水滅火系統(tǒng)的主要性能參數(shù)如表1所示。

表1 遠程供水滅火系統(tǒng)的主要性能參數(shù)

3．2．1 水源及供水距離研究

安徽八一化工廠距離淮河約為1．5 km，滿足單臺水帶鋪設車水帶鋪設距離，可通過遠程供水系統(tǒng)將淮河水輸送至廠區(qū)任何位置。

通過對現(xiàn)場水源進行勘察，取水可通過兩種方式。(1)在解放路淮河大橋進行取水作業(yè)，橋面與水面的垂直高度約為30 m，由于季節(jié)原因，水位會有所浮動，浮動范圍在2 m以內。故若在解放路淮河大橋上進行取水作業(yè)，取水高度需達到35 m，則必須采用液壓潛水泵取水裝置進行取水。(2)在淮河沿岸進行取水作業(yè)。河岸離水面高度約為6 m，離心泵取水裝置取水較為困難，故需采用液壓潛水泵取水裝置。同時，考慮到河岸水質較為渾濁，且河岸土質較為松軟，不利于現(xiàn)場設備放置及操作。所以，取水方式采用液壓潛水泵取水裝置在解放路淮河大橋進行垂直取水。

3．2．2 用水量及水損確定

根據(jù)我國工業(yè)廠區(qū)消防用水量規(guī)定，對于中型化工廠區(qū)合成氨、氨加工、氯堿等裝置的消防用水量為40～60 L·s-1;大型合成氨、氨加工、氯堿等裝置的消防用水量為60～80 L·s-1。假設安徽八一化工廠發(fā)生火災，并且相鄰兩個裝置都發(fā)生火勢蔓延，則所需的消防供水量為120～160 L·s-1，該遠程供水及滅火系統(tǒng)200 L·s-1的流量完全能夠滿足現(xiàn)場使用。

3．2．2．1 沿程壓力損失

安徽八一化工廠距離解放路淮河大橋1．5 km，經實地調研測量，其海拔高度相差不超過15 m。根據(jù)該遠程供水系統(tǒng)的供水距離與供水高度的關系圖(圖1)計算，供水距離為1．5 km時，供水高度為82 m，即末端水帶出水口壓力0．82 MPa。假設安徽八一化工廠發(fā)生火災地點，與解放路淮河大橋的路面距離為2．5 km，則供水高度為78 m，即末端出水口壓力為0．78 MPa，減去高度差15 m，則實際末端出水口壓力 0．63 MPa。

圖1 遠程供水系統(tǒng)供水距離與供水高度函數(shù)圖

3．2．2．2 局部壓力損失

局部壓力損失包括兩部分，水帶接口處的損失和水帶彎曲的損失。根據(jù)現(xiàn)場考察，從解放路淮河大橋到八一化工廠鋪設消防水帶，水帶彎曲度分別為 30°、90°、60°，假設在廠區(qū)內部還有 3 個彎曲度，分別為 30°、90°、60°。水帶接口壓損非常小，在研究中可忽略不計，本文只計算水帶彎曲帶來的壓損。局部壓損系數(shù)計算公式如下:

式中，d為水帶直徑;R為水帶彎曲的曲率半徑;θ為彎曲水帶的圓心角。

在遠程供水系統(tǒng)中，R遠遠大于d，因此，d可以忽略不計，則公式(1)可簡化為:

水帶中水流速度為:

由于水帶直徑為300 mm，流量為200 L·s-1，則v=3．95 m·s-1。本方案中，共有6個彎角，根據(jù)公式(2)可得出 ξ1=0．043，ξ2=0．13，ξ3=0．087，ξ4=0．043，ξ5=0．13，ξ6=0．087，則局部壓力損失系數(shù) ξ= ξ1+ ξ2+ ξ3+ ξ4+ ξ5+ ξ6=0．52。

局部壓力損失計算公式為:

局部損失為0．084 m，可見，局部損失帶來的壓力損失非常小，可以忽略不計。

通過上述計算，遠程供水系統(tǒng)將淮河水引入2．5 km的用水處，出水口壓力0．63 MPa，完全滿足滅火裝置0．1 MPa的要求，滅火裝置可正常使用。

3．2．3 滅火裝置應用簡介

滅火裝置配備大功率消防泵及消防炮，消防炮射程可達120 m，并且配置無線遙控操作，遠程操作距離150 m，如圖2所示。同時，滅火裝置配備8個DN 80快速出水口，2個DN 150快速出水口，可同時給8～10臺消防車或消防炮供水，如圖3所示。

圖2 大功率滅火裝置

圖3 滅火裝置供水功能

3．2．4 遠程供水滅火系統(tǒng)在八一化工廠的應用

遠程供水滅火系統(tǒng)在八一化工廠應用示意圖如圖4所示，其中供水裝置取水，水帶鋪設車(水王系統(tǒng))輸水，滅火裝置現(xiàn)場滅火。

圖4 遠程供水滅火系統(tǒng)滅火作業(yè)圖

遠程供水滅火系統(tǒng)與廠區(qū)內其他消防設備(消防車、消防炮)聯(lián)合使用示意圖如圖5所示。其中，取水裝置取水、鋪設車鋪設水帶，并供給多臺消防車、消防炮進行滅火(或者由滅火裝置為多臺消防車、消防炮供水)。

圖5 遠程供水滅火系統(tǒng)與其他消防設施組合滅火示意圖

4 結論

在工業(yè)化和商業(yè)化的時代，大型規(guī)模化的工業(yè)企業(yè)和商業(yè)建筑越來越多，遠程供水系統(tǒng)就成為消防部隊應當配備的滅火救援裝備。本文研究了遠程供水滅火系統(tǒng)的工作原理和方法，以安徽省八一化工廠為例，分析遠程供水系統(tǒng)在化工園區(qū)的應用，為我國石油化工園區(qū)火災安全提供了一定的依據(jù)，主要結論如下:在大型化學工業(yè)廠區(qū)遠程供水系統(tǒng)能有效地解決火災現(xiàn)場用水不足的現(xiàn)狀;遠程供水系統(tǒng)可有效地與傳統(tǒng)的消防滅火裝置(如消防車、消防炮)結合使用，直接為其提供源源不斷的消防用水，進行滅火作業(yè)。

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