消防模拟演练系统在石油化工火灾的应用_何锋.pdf

2023-01第 1 期水 上 安 全Maritime Safety680 前言在日常的消防管理过程中，主要是为了给人们的生活和工作带来安全保障，当前我国社会高速化的发展，社会生产过程中时常产生各种火灾事故，这给消防应急管理带来了一定的考验，减少事故的发生就需要根据实际的情况进行消防应急演练，这就可以将经济损失减小到最低。石化企业因为在存在一定危险性，如果发生了火灾事故，就会产生严重的后果，这就需要消防人员提升自身的应急管理能力。消防在消防应急演练系统的构建过程中，需要将实际的演练能力与先进的技术结合起来，这就可以在石油化工装置企业引用格式：何锋.消防模拟演练系统在石油化工火灾的应用 J.水上安全，2023（1）：68-72.(HE Feng.Application of fire simulation drill system in petrochemical fireJ.Maritime Safety,2023(1):68-72.)消防模拟演练系统在石油化工火灾的应用何 锋（新疆乌鲁木齐市消防救援支队，乌鲁木齐 830000）摘要：针对石油化工企业生产中发生的火灾事故，对人员处置时生命安全带来危害，结合数字化处理技术不断更新完善，虚拟现实技术、网络交互技术、大数据等与灭火救援行动整合的消防模拟演练系统，提出一种适用于石油化工类火灾扑救的处置对策。通过对石油化工火灾特点进行归类总结，介绍了开展全要素实地演练、分阶段模拟推演、立体式的合成演训等消防模拟演练系统应用三步策略，以期能给石油化工类企业专职队员及国家综合性消防救援人员带来一定的参考借鉴。关键词：消防；石油化工；火灾事故；模拟演练；处置对策中图分类号：TQ086 文献标识码：ADiscussion of ship fixed carbon dioxide fire-extinguishing system casualty from the perspective of crew trainingHE Feng(Urumqi Municipal Fire Brigade,Xinjiang Uygur Autonomous Region,Urumqi 830000,China)Abstract:Aiming at the fire accident in petrochemical enterprise production,harm to personnel disposal when life security,combined with the digital processing technology constantly update perfect,virtual reality technology,the network interactive technology,big data and fire fighting and rescue action,such as integration of fire fighting system simulation exercise,put forward a kind of applicable to oil chemical disposal countermeasures of fire fighting.By classifying and summarizing the characteristics of petrochemical fire,this paper introduces the three-step strategy for the application of fire simulation drill system,such as carrying out all-factor field drill,phased simulation and generalization,and three-dimensional synthetic drill and training,in order to bring certain reference to the full-time members of petrochemical enterprises and national comprehensive fire rescue personnel.Keywords:fire control;petrochemical industry;fire accident;simulation drill;disposal countermeasures收稿日期：2022-08-18基金项目：自治区区域协同创新专项-科技援疆计划项目（2020E02117）。作者简介：何锋，男，硕士，工程师，从事灭火与应急救援、消防员心理健康等方面的研究工作。第 1 期69何锋.消防模拟演练系统在石油化工火灾的应用火灾爆炸事故发生时能及时，掌握现场的实际情况，为消防演练打造良好的技术平台。1 石油化工火灾特点石油化工装置企业因为自身的原料在加工生产的过程中，容易产生燃烧和爆炸1-3，整体的生产都是在高温高压的状态下完成操作的，在此过程中容易造成火灾和爆炸，给人们的生命财产安全带来了严重的危害，表 1 为 20022021 年石油化工产生的火灾爆炸事故统计，通过对近 20 年来的石油化工火灾重大事故进行整理，从而找出石油化工企业存在固有的特性。1.1 石油化工企业火灾的特点石油化工产品爆炸产生威力较大，石油化工装置爆炸可以进行有效划分，主要是物理爆炸和化学爆炸，物理爆炸主要是因为产生过大的压力出现的设备爆炸，但是爆炸的过程中并没有出现新的物质；如果发生化学爆炸，则是装置内的物质遇到空气之后产生了一定的化学反应进而产生爆炸事故。无论是物理还是化学爆炸，事故并不表 1 20022021 年石油化工典型火灾案例事发时间事发地点事故描述伤害情况事故缘由2002-10-26甘肃省兰州市石化原油储罐起火1 人死、1 人受伤设备老化2006-05-22广东省茂名市油罐爆炸2 人受伤消防审批未通过，存在安全隐患2010-07-16辽宁省大连市输油管道起火爆炸1 人死亡、1 人轻伤输油管线爆炸，并引发原油泄漏2011-11-23辽宁省大连市原油罐起火无人员伤亡雷击造成密封圈着火2013-06-02辽宁省大连市石化公司原油罐爆炸4 人死亡原油罐泄露着火2014-08-04甘肃省兰州市兰州石化公司炼油厂 30 万吨/年气体分馏装置泄漏着火无人员伤亡系使用质量不合格密封垫片导致2015-07-26甘肃省庆阳市高温渣油遇空气自燃，引发火灾3 人死亡、4 人受伤常压装置渣油/原油换热器发生泄漏着火2017-02-17吉林省松原市水罐顶部发生闪爆3 人死亡安装原料水罐传液位计动火作业，引起可燃气体爆炸2018-05-12上海市化工装置检维修作业服务产生爆炸6 人死亡特殊作业管理流于形式、违规违章严重2019-05-25浙江省宁波市油罐爆燃2 人死亡废气回收管道加固时，动火施焊引发油罐爆炸2019-03-21江苏省盐城市响水县化学储罐爆炸78 人死亡、716 人受伤旧固废库内长期违法贮存的硝化废料持续积热升温导致自燃，燃烧引发硝化废料爆炸2021-03-15广东省茂名市化工分部顺丁橡胶装置发生爆燃1 人死亡、5 人受伤违规操作，造成燃烧爆炸2020-06-13浙江省温岭市液化石油气运输槽罐车重大爆炸事故20 人死亡、199 人受伤车辆在高速上发生侧翻，造成石油燃烧爆炸2021-06-18上海市乙二醇装置区域发生火灾，引起周边管线1 人死亡、1 人轻伤作业人员在处理丝束绕辊时，发生机械伤害水上安全2023 年 第 1 期70能独立产生，并且能让周围的建筑物直接毁坏，给消防救援带来了严重的阻碍。石油化工内部一般都会伴随原材料泄露，让火势不断地向外蔓延；因为生产过程的设计都是立体的，所以原材料在泄露之后，火势就会四处蔓延，带来了严重的立体火灾事故。火灾的产生会对周围的建筑设施进行燃烧，给整个区域带来严重的危害。1.2 石油化工储罐火灾的特点1.2.1 爆炸引起的燃烧储罐爆炸过程中会产生较大的威力和热量，这对储罐存放的设备及物质都会带来连带的影响。在爆炸的过程中，明火向四周喷射，就会引发周边储罐出现燃烧和爆炸的情况，火势也会不断地扩大4；罐体因为在爆炸的过程中产生了燃烧，随着热量不断地向罐体内部传递，储罐自身的热量持续增高，这样就可能导致罐体继续燃烧，继而导致储罐发生倒塌，储罐内的原料就会泄露流到储罐周边，造成更大的过火面积。1.2.2 燃烧引起爆炸储罐在进行燃烧的过程中，内部存放的物质在经过高温之后达到了燃烧点，就会引起火灾，热量向四周蔓延，周边的储罐因为受到了一定的热辐射就会产生燃烧，消防人员未能及时到达现场进行处置，储罐受热不均就会产生严重的爆炸事故。1.2.3 易形成沸溢与喷溅原油在生产前，自身含有较高的浓度，并含有大量的乳化水等，这些物质都会沉淀在储罐的最底层5，如果储罐发生了火灾事故，在火势无法进行有效控制的时候，如果火势向储罐下方蔓延，就会产生火星喷射的情况，喷射的火星向四周散开，将火势向四周蔓延，这就给火灾带来不可控制的后果，给消防救援带来了严重的安全隐患。1.2.4 石油化工仓库火灾的特点石油化工企业仓库原材料集中堆放，给火灾带来了较大的安全隐患，石油化工企业在仓库中储存较多的原材料，这类物质燃烧会产生大量的热量。通常情况下，仓库承载火灾的能力较为有限，这就会导致爆炸事故的发生。在日常生产过程中，很多企业存在管理不合规的行为，日常材料进行堆放时，并没有按照相关规定进行分类堆放，而是将多种材料混合堆放在一起，这时如果产生火灾，就会产生一定的连锁反应。另外仓库跨度较大，火灾发生后就会让仓库在短时间内坍塌，这就给火灾的救援工作带来阻碍，也让仓库内的人员无法找到安全出口。发生火灾时，还会在仓库内聚集大量的有毒气体6，对人体产生一定的伤害。当石油化工仓库发生严重火灾时，仓库里面的空气无法有效地循环，这将对人体呼吸道产生严重的损害；人员疏散也较为困难，救援工作愈发艰难。2 消防模拟演练系统应用策略在实际的消防模拟演练的过程中，主要是通过战术谈论和模拟软件二者结合的方式来解决石油化工企业的救援演练工作，这就需要按照三维可视化实际的场景进行模拟7，并进行有效指挥、多部门进行联合演习工作，将灾害发生的情况进行实际的场景模拟并进行实际的演练。将此功能分为 7 个功能区而为演练监控、指挥调度、导调介入、综合演练、战术讲解、观摩、小组研讨。2.1 开展全要素实地演练2.1.1 消防指挥员制定有效的灭火扑救行动方案石油化工体系火灾事故具有自身的特性，这就需要结合该体系火灾事故的特点进行有效的评估。首先，需要将火灾事故进行有效的开展，并能精准地应用到实际救援的过程中。其次，在火灾救援的过程中，需要保证有足够的水源供应。最后，高压水枪能够得到大量的水源供应。这样就可以减少火灾事故的蔓延的过程，减少人员伤亡的情况。2.1.2 选择合理的石化工企业内攻灭火路线石油化工建筑如果发生了火灾，首先要将人员先疏导到安全的区域，并及时组织疏散救援工作；其次，消防人员在进行灭火的过程中，要保证人员的生命和财产的安全，尽量将损失减少到最低。在进行消防救援时，要对消防人员进行合理第 1 期71何锋.消防模拟演练系统在石油化工火灾的应用地分配，让困在火灾现场的人员能够及时地逃离现场，尽快找到安全区域。图 1 为消防应急演练系统示意图，按照图 1 所示进行演练时，消防人员需要及时地知晓现场的情况，并能直接规划消防救援路线；同时需要将石化装置模型进行有效的模拟，将相关数据直接传输到消防信息数据库；最后将相关数据整合成灾害救援模型8。根据消防演练数据库，可以出具相关报告，这样能够更加直观、全面地评估消防救援演练效果，提升消防救援的能力。消防路径规划虚拟化工厂虚拟消防过程人员伤害分析报告火灾扑救分析报告消防演练数据库灾害模型消防信息数据库石化装置模型图 1 石化企业数字化消防应急演练系统的核心结构 2.1.3 选择合理方式紧急排烟石油化工原材料都是存储在密闭的大跨度钢结构厂房内，一般都堆积有大量的原材料，面对这样的一个复杂的环境，消防人员就需要对仓库有一定的了解，并对仓库内进行及时的通风处理，避免原材料聚集在一起时间过长而产生大量能引起爆炸发生的气体9-10。消防人员到达火灾现场时，需要及时将仓库内的烟雾排放出去，减少对被困人员的伤害；如果火灾仓库空气不流通，需要及时将四周的窗户尽快打开，给救援人员创造控制火势的有效方法。表2列出了消防模拟演练系统体功能。2.2 开展分阶段模拟推演消防模拟演练系统因为需要在短时间内需要进行有效的模拟，可以通过表 3 列出的典型三维（three-dimension,3D）素材模型库中的素材，快速实现模拟场景的搭建。表 2 消防模拟演练系统体功能特性表端口特性功能功能描述导调端创建演练仓库根据演练目标，筛选或设定本次演练任务，创建仓库，等待参演队伍进场，开始一次演练演练过程干扰在演练过程中，可自由观察全局，并可进行灾情变化以及资源使用的限制等干扰，增加演练的难度指挥端灾害分析评估支持分析工具（测量、计算、灾害模型）进行灾情分析作战方案制订支持作战素材模型库，进行战术战法标注标绘说明救援视角切换支持视角切换，可随时查看各个演练终端的救援视角，同时也可将自身的视角共享给所有终端进行战术讲解执行端执行部署方案依托真实执勤力量，主要包括消防车辆、消防人员装备，进行车辆、人员作战方案的实施表 3 搭建场景所需的典型 3D 素材模型库 类型3D 素材库功能属性建筑至少包括墙、门、窗、楼梯等素材支持查看楼层分层及内部结构地形至少包括道路及公共设施支持消防车和消防员在道路上自由行驶、跑动消防至少包括室内外典型消防设施，如消火栓、水泵接合器、防火卷帘、消防水鹤、消防水炮等室内外消火栓支持水带连接/删除水泵接合器支持水带连接/删除消防水炮支持喷水特效且支持直流/开花状态及方向调节标注至少包括文字标签、区域标签、属性标签、全景图标签支持参数设置支持多张图片上传、查看 支持多个视频文件上传、查看支持多个全景图上传、查看水上安全2023 年 第 1 期72在进行实际的仿真模拟的过程中，要快速、科学、合理地分析当前复杂的环境。将人员进行有效的分配，并进行实时的演练。需要将演练的方式结合比赛的方式进行演练，这样就可以将这些经验进行总结，并能彼此之间进行消防战术交流，通过案例进行演练，对消防救援演练进行实际的点评。系统在模拟的过程中，需要通过 3 个步骤进行演练11：（1）准备工作。设计典型的灾害场景，将灾害事故场景进行真实地呈现。（2）演练阶段。在实际演练的过程中，要对实际的情况有一个清楚的认识，及时地掌握灾情，能将现场情况进行记录。（3）演练结果总结评估。在演练过程中，要对演练中的情况进行回顾，及时地点评演练过程中的不足，各级指战员根据实际情况进行合理的操作，通过三维模拟的方式进行复盘总结回顾。2.3 开展立体式的合成演训要及时地完成灭火救援工作，消防人员就需要将网络和线下的模式结合在一起，在消防救援的过程中进行有效的规划，这就可以让救援工作能够在短时间内圆满完成。石油化工企业通常地处一些大城市的郊区，这就需要考虑周边的建筑情况及人流情况，让救援工作节省了一定的时间，并能保证周边环境免受石油化工企业火灾产生爆炸事故带来的影响。在火灾救援队额过程中，要保证周边基础设施的安全，这样就可以将人员伤亡减少到最低。要充分地利用石油化工企业内部的消防设施，在火势不断地蔓延的过程中，要及时地联系企业内部的管理人员，对企业内部情况有一定的了解，通过实际的图纸实施救援。并将演练次数不断地提升。要通过消防模拟演练方式给石化企业提供相应的救援方案，为后期的火灾的救援工作带来一定的借鉴。3 结束语石油化工类火灾事故在日常的训练过程中易引起重视，因为一旦发生事故，会对消防员和人民群众带来一定的安全隐患。消防管理部门可根据相应的法律法规，进行相应级别层级的消防模拟演练，及时制定救援方案。同时，根据辖区现有的人员和装备器材不断地革新，改变原有的训练模式，提升消防救援人员应对处置的实战能力。可借鉴应用消防模拟演练系统，积累自身的灭火救援经验，在石油化工企业火灾事故的救援过程中，减少人员的伤亡。参考文献1 万倩男.石化消防三维数字化分析与应急演练 D.青岛:青岛科技大学，2018.2 谢天天，程振华，张建强，等.浅谈应急救援数字化实训教学系统的设计及应用 J.今日消防，2019,4(2):39-41.3 粟智.深圳市龙岗区火灾风险评价及应用研究 D.广州:华南理工大学，2016.4 李佳.面向虚拟演练的模糊综合评价技术研究与应用 D.广州:广东工业大学,2014.5 孙海.罐区火灾数值模拟及防控体系研究 D.抚顺:辽宁石油化工大学，2020.6 龙建.石化企业应急管理亟待解决问题应对策略研究 D.上海:华东理工大学，2012.7 刘林.实战性石油石化消防应急预案信息系统研究 J.中国信息界，2012(9):51-53.8 杜梦文.油池火灾的虚拟扑救演练研究 D.沈阳:沈阳航空航天大学，2018.9 刘细敏.克石化公司突发事件应急准备能力评估研究 D.青岛:中国石油大学（华东），2017.10 王子业.炼油厂罐区事故应急演练三维仿真系统开发 D.青岛:青岛科技大学，2019.11 成静.ZY企业一线员工应急救援培训管理研究D.西安:西安石油大学，2021.