周衛(wèi)紅 徐偉清 中石化南京工程有限公司 南京 210000

王士軍 常州市應(yīng)急事務(wù)局 常州 213000

1 概述

本項目的設(shè)計根據(jù)某消防總隊要求的訓(xùn)練大綱中的九大類危險化學(xué)品模擬設(shè)施進(jìn)行研發(fā)設(shè)計，內(nèi)容包括:①危險化學(xué)品的識別及理化分析；②固體危化品的辨識及事故模擬設(shè)施；③氣瓶充裝及裝卸的識別及事故模擬設(shè)施；④液體倉庫內(nèi)桶裝危化品的辨識及事故模擬設(shè)施，罐區(qū)、管廊等特殊場合的泄漏事故模擬設(shè)施。

本?；穫}儲事故模擬訓(xùn)練設(shè)施將提供“接近完全實戰(zhàn)環(huán)境下”的培訓(xùn)，可供消防救援人員進(jìn)行模擬訓(xùn)練,以提高其在?；肥鹿示仍^程中的施救能力，幫助其熟練掌握不同危險化學(xué)品事故的施救方法。該設(shè)計建造中采用不同的場景模擬危險化學(xué)品倉儲事故造成的后果事件具有一定的不可預(yù)料性，以減少場景固定記憶帶來的培訓(xùn)效果欠佳的情況。

2 危化品倉儲事故模擬訓(xùn)練設(shè)施的特點

危險化學(xué)品是具有易燃、易爆、有毒、有害或腐蝕等危險特性的化學(xué)品，以下簡稱?；贰Ｎ；肥鹿实陌l(fā)生具有難以預(yù)料、擴散迅速、持續(xù)時間長、涉及面廣和后果嚴(yán)重等特點。危化品事故的施救需要極強的專業(yè)針對性，因此需要研發(fā)、設(shè)計、建造一套模擬訓(xùn)練設(shè)施，為消防人員的培訓(xùn)提供條件。

(1)本危化品倉儲事故模擬訓(xùn)練設(shè)施是一套完全由計算機控制的高仿真模擬訓(xùn)練裝置。本裝置集中布置在一個標(biāo)準(zhǔn)的?；穫}庫中，整個模擬訓(xùn)練設(shè)施布局緊湊合理，從功能上可以分為辨識區(qū)和訓(xùn)練區(qū)；從危化品種類上可以分為固體?；穮^(qū)、液體?；穮^(qū)和氣體?；穮^(qū)，以及?；贩治鲨b別區(qū)；同時布置有各類典型的化學(xué)品儲罐、?；饭嘌b線，以及管廊和各種閥門儀表等。整套訓(xùn)練設(shè)施完全由控制室的計算機控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。同時，可通過完備的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對?；穫}庫內(nèi)進(jìn)行全方位無死角的監(jiān)控。

整個訓(xùn)練過程以及聲光特效均由計算機通過觸屏方式進(jìn)行集中操控和記錄。各種高仿真的?；穫}庫在事故狀態(tài)下的模擬動作都可通過各種特殊的機構(gòu)來實現(xiàn)，使消防隊員猶如身臨其境，得到良好的訓(xùn)練效果，而且可以方便地重復(fù)各種動作，其本質(zhì)也是安全的。

(2)在設(shè)備、管道的不同環(huán)節(jié)設(shè)置各種形式的泄漏點，供訓(xùn)練時進(jìn)行選擇，這樣消防隊員可以對某些事故狀態(tài)進(jìn)行重點或重復(fù)訓(xùn)練，同時也便于對訓(xùn)練過程進(jìn)行考評。

(3)通過對某些特殊?；飞a(chǎn)使用場景的模擬，可以讓消防隊員在訓(xùn)練中獲得真實感，認(rèn)識到在消防施救過程中保護(hù)自身安全的重要性。消防隊員可以通過該設(shè)施的訓(xùn)練，提高對?；返恼J(rèn)識，同時提升對?；肥鹿实奶幹檬┚人?，從而達(dá)到減少傷亡，提高效率的目的。

該訓(xùn)練設(shè)施填補了目前國內(nèi)空白。

3 設(shè)計內(nèi)容

本項目經(jīng)歷了模擬訓(xùn)練設(shè)施的研發(fā)、設(shè)計、采購、施工、交付以及使用培訓(xùn)等環(huán)節(jié)。模擬訓(xùn)練設(shè)施的研發(fā)和設(shè)計包含了工藝、管道、自控、設(shè)備、電氣、建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水、電信等專業(yè)的配合。

3.1 模擬設(shè)施組成

將模擬設(shè)施布置在建筑面積為1000多平方米，層高為12米的單層標(biāo)準(zhǔn)的?；穫}庫內(nèi)，根據(jù)培訓(xùn)需求，設(shè)置一個局部二層，作為培訓(xùn)指揮控制中心。

本套設(shè)施分成兩大區(qū)塊，區(qū)塊一為中央控制室，布置在庫房的局部二樓內(nèi)，在此區(qū)域可以清楚地看到區(qū)塊二內(nèi)的培訓(xùn)實景；區(qū)塊二為受訓(xùn)區(qū)，布置在一樓庫房區(qū)，主要功能為事故模擬、?；繁孀R、?；穫蓹z試驗。模擬訓(xùn)練設(shè)施工藝管道及設(shè)備布置見圖1。

圖1 模擬訓(xùn)練設(shè)施工藝管道及設(shè)備平面布置圖

根據(jù)消防訓(xùn)練大綱中的九大類危險化學(xué)品模擬設(shè)施需求，將區(qū)塊二內(nèi)的區(qū)域劃分為4個大功能板塊。

3.1.1 固體危險品倉庫區(qū)

在該區(qū)域根據(jù)固體危化品倉庫的布局布置隔板貨架，并擺放諸如炮彈、敏感及非敏感爆炸物、易燃固體等道具類外包裝物質(zhì)，用于消防隊員對危化品的辨識，包裝物上根據(jù)MSDS貼危化品標(biāo)簽，給消防救援人員一個比較直觀的了解?；返耐緩健Ｔ搮^(qū)域另外一個功能就是固體?；肥鹿实哪M，在此區(qū)域設(shè)置模擬隔板貨架倒塌，危險化學(xué)品散落、泄漏造成的火災(zāi)或者爆炸場景?，F(xiàn)場布置見圖2。

圖2 固體危險品倉庫區(qū)全景

3.1.2 氣體危化品倉儲區(qū)

該區(qū)域內(nèi)又分為三個小區(qū)域。區(qū)域一按照鋼瓶儲存間的布局模擬集裝鋼瓶的擺放，供受訓(xùn)人員辨識危險氣體鋼瓶的標(biāo)識。區(qū)域二為模擬區(qū)域，模擬鋼瓶罐裝時傾倒或者漏氣造成的事故。區(qū)域三內(nèi)設(shè)置液氨和液氯裝罐區(qū)，模擬液氯、液氨泄漏的場景?，F(xiàn)場布置見圖3。

圖3 氣體危化品倉儲區(qū)

3.1.3 液體危險品模擬區(qū)(該區(qū)域包含四個小分區(qū))

(1)分區(qū)一為桶裝?；繁孀R區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)設(shè)置隔板貨架，將不同規(guī)格、不同包裝樣式的?；氛故居谪浖苌希┦苡?xùn)人員辨識。

(2)分區(qū)二為模擬桶裝液體?；返男孤?、爆炸、燃燒等事故區(qū)域，在此區(qū)布置特殊模擬設(shè)施，模擬事故發(fā)生時的場景?，F(xiàn)場布置見圖4。

(3)分區(qū)三為液體泄漏場景模擬，主要用于消防隊員的堵漏訓(xùn)練。該區(qū)域設(shè)置閥門、法蘭的泄漏模擬，立式儲罐的泄漏模擬，臥式儲罐泄漏模擬，空中管廊泄漏模擬。現(xiàn)場布置見圖5。

圖4 液體桶裝?；肥鹿誓M區(qū)

圖5 泄漏模擬設(shè)施

(4)分區(qū)四為電鍍事故模擬區(qū)域。該區(qū)域利用聲光效果模擬電鍍行業(yè)出現(xiàn)事故的場景。設(shè)置一電解槽，電解槽邊上擺放酸槽和堿槽，該區(qū)域頂部設(shè)置電動葫蘆，作為電解槽的安裝使用?，F(xiàn)場布置見圖6。

圖6 電鍍事故模擬設(shè)施

3.1.4 危險化學(xué)品展示和偵檢區(qū)

該區(qū)域設(shè)置化學(xué)試驗臺和通風(fēng)試驗柜，用于消防救援人員對危險化學(xué)品的辨識，以及一些試驗操作培訓(xùn)的需要。

3.2 模擬設(shè)施系統(tǒng)有機集成

針對不同的場景布置，通過使用多種特效效果，塑造一系列特殊的場景，由計算機系統(tǒng)全程控制，進(jìn)行相關(guān)的模擬。主要包括光效系統(tǒng)、煙霧系統(tǒng)、高壓水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、液體泄漏系統(tǒng)、氣味系統(tǒng)、液體上色系統(tǒng)以及其他專門定制的系統(tǒng)[1,2,3,4]。將各系統(tǒng)整合到一起，繪制工藝管道及儀表流程圖，見圖7～10。

根據(jù)各類危險化學(xué)品發(fā)生事故的特點，在各個分區(qū)內(nèi)布置模擬設(shè)施，供消防救援人員培訓(xùn)，在仿真的培訓(xùn)過程中熟練掌握各類危化品倉儲事故的場景，以提升在抗災(zāi)救險過程中的隨機應(yīng)變能力和搶險能力。

圖7 壓縮空氣動作系統(tǒng)工藝管道及儀表流程圖

圖8 氣體泄漏系統(tǒng)工藝管道及儀表流程圖

圖9 液體泄漏系統(tǒng)工藝管道及儀表流程圖

圖10 空中管廊泄漏模擬系統(tǒng)工藝管道及儀表流程圖

本設(shè)施的所有控制系統(tǒng)設(shè)置在二樓的中控室內(nèi)，在控制室內(nèi)可以通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)檢測記錄現(xiàn)場培訓(xùn)情況，并對受訓(xùn)人員的受訓(xùn)考核進(jìn)行記錄評分，也可以通過控制臺前面的落地玻璃隔窗觀察到現(xiàn)場的受訓(xùn)情況。

控制系統(tǒng)設(shè)置一鍵停止按鈕，在發(fā)現(xiàn)有緊急危險情況時候，可以立即停止培訓(xùn)設(shè)施的運行，保證受訓(xùn)人員的安全。

3.2.1 固體?；肥鹿誓M

固體?；肥鹿誓M設(shè)施為由控制系統(tǒng)控制的貨架傾倒設(shè)施，模擬固體危險物質(zhì)散落造成危險氣體釋放、燃燒、爆炸等事故。

本模擬單元內(nèi)的貨架傾倒在中控室內(nèi)自動控制，并具有可恢復(fù)性，可重復(fù)使用。采用聲音系統(tǒng)，配合固體包裝物貨架傾倒，發(fā)出貨架倒伏的聲音、化學(xué)反應(yīng)的聲音、劇烈爆炸的聲音；燈光系統(tǒng)發(fā)出固體物質(zhì)燃燒發(fā)出的火光的效果；煙霧系統(tǒng)發(fā)出固體物質(zhì)由于受潮或者氧化產(chǎn)生煙霧的場景，使消防隊員了解各種固體?；肥鹿实膱鼍啊ＤM見圖11。

圖11 固體危險品事故模擬圖

3.2.2 液體?；肥鹿誓M

液體?；肥鹿誓M設(shè)施包括：桶裝液體?；啡紵ǖ仁鹿誓M，液體泄漏事故模擬，電鍍事故模擬，空中管廊泄漏事故模擬。

(1)桶裝液體?；啡紵ㄊ鹿誓M

桶裝液體危化品發(fā)生事故時的模擬設(shè)施有液體包裝桶被叉車插壞泄漏的模擬；桶裝?；穬?nèi)液體變質(zhì)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使桶蓋發(fā)生鼓包的模擬；桶裝液體危化品在桶內(nèi)受熱或者受激烈碰撞等不正常因素造成升壓將桶蓋掀開的模擬；危險液體桶燃燒的模擬；危險液體桶騰空爆炸的模擬；危險液體桶從桶架上滾落的模擬。

在中控室設(shè)置啟動按鈕，在模擬過程中，啟動鼓包桶和掀蓋桶模擬在液體包裝桶受到撞擊或者是溫度升高時，?；吩谕皟?nèi)會產(chǎn)生發(fā)熱、汽化等物理化學(xué)變化，造成桶蓋發(fā)生鼓包或者掀蓋的反應(yīng)。見圖12。

圖12 液體桶裝危化品事故模擬圖(燃燒爆炸事故)

桶裝危險液體從桶架上滾落的模擬，啟動控制中心的滾落桶動作按鈕，放置在桶架上的桶滾落下來，散落到地上，發(fā)出嘈雜的聲音，同時啟動預(yù)置在桶架下方的液體泄漏按鈕，模擬桶蓋脫落，或者桶體破壞，危險液體泄漏的場景。利用煙霧釋放器模擬危險液體泄漏后快速揮發(fā)，形成大量煙霧的場景。利用聲光效果模擬危險液體揮發(fā)遇到火星，造成的燃燒爆炸事故。

(2)液體泄漏事故模擬

液體泄漏事故模擬主要用于消防救援人員帶壓堵漏技能訓(xùn)練。泄漏點由控制中心的按鈕控制泄漏，啟動不同的按鈕不同的泄漏點發(fā)生泄漏，供消防人員進(jìn)行堵漏練習(xí)。泄漏點包括管道泄漏和連接法蘭、立式儲罐和臥式儲罐的泄漏。

液體泄漏采用工藝水進(jìn)行模擬，所使用的液體具有一定的壓力，并使用上色系統(tǒng)，使泄漏的液體呈現(xiàn)不同的顏色，以模擬不同的危險液體，使模擬更加逼真。

其中立式儲罐和臥式儲罐泄漏的模擬設(shè)計過程中，工藝、管道和設(shè)備、儀表專業(yè)設(shè)計人員反復(fù)研究，在儲罐內(nèi)部設(shè)置多個隔離的小腔體，訓(xùn)練的時候，單個或者多個腔內(nèi)注水，在中控室內(nèi)靈活控制泄漏點，使得泄漏點每次都在不同的位置，使模擬更加接近真實事故，減少了訓(xùn)練過程中的固定思維帶來的負(fù)面效果。

(3)電鍍事故模擬

根據(jù)電鍍行業(yè)經(jīng)常發(fā)生的事故特點，設(shè)計設(shè)置電解槽，利用燈光特效和聲音效果，模擬電解槽發(fā)生事故時的場景。見圖13。

(4)空中管廊泄漏模擬

仿造石化裝置的管廊，上面敷設(shè)若干根平行管道，管道上面設(shè)置法蘭、閥門、流量計、壓力表等相關(guān)的管件，在管件處設(shè)置泄漏點，供消防救援人員進(jìn)行堵漏訓(xùn)練。

圖13 電鍍事故模擬圖

在此管廊泄漏區(qū)，為了保證泄漏效果和實訓(xùn)效果，設(shè)計出了三種方案：伴管方案、內(nèi)襯管方案、直接充水模擬方案。最終選擇了施工比較方便的直接充水方案，經(jīng)過實際測試，泄漏效果比較好。

3.2.3 氣體危化品模擬

氣體?；肥鹿誓M裝置為危險氣體分裝的管道接頭和閥門連接到歧管系統(tǒng)，這些氣瓶或連接點有氣體泄漏，模擬泄漏時引發(fā)的火災(zāi)事故。

氣瓶在氣瓶推倒機構(gòu)的作用下，發(fā)生倒伏，氣瓶掉落后開始漏氣，采用壓縮空氣模擬氣體泄漏，并伴有聲音。由此，燈光、音響制造出危險氣體泄漏的逼真場景。為受訓(xùn)人員提供模擬真實的場景進(jìn)行施救訓(xùn)練。

液氨、液氯泄漏模擬設(shè)施采用壓縮空氣的噴出，配合燈光，聲音和煙霧系統(tǒng)，模擬液氨或者液氯泄漏的場景，供受訓(xùn)人員進(jìn)行施救訓(xùn)練。

4 結(jié)語

該訓(xùn)練設(shè)施在江蘇省消防總隊的板橋基地成功投入使用，已通過驗收。它采用全套計算機控制系統(tǒng)，以仿真、無毒害、可重復(fù)、可記錄為原則，以水、壓縮空氣為介質(zhì)加以配色系統(tǒng)、燈光、音響和水霧系統(tǒng)進(jìn)行模擬，符合訓(xùn)練考核需求的特點，是國內(nèi)首套設(shè)施，填補了國內(nèi)?；穫}儲事故模擬訓(xùn)練設(shè)施的空白，具有較強的示范作用。