辽宁省抚顺市消防救援支队 包青虎 113001
摘要：通过调查确定起火部位和起火物、引火源，认定抚顺石化公司石油二厂起火原因。环环相扣形成完整的证据链，对类似石化工企业火灾原因调查和应急处置、消防安全管理工作有一定的参考借鉴作用。
关键词：消防；自燃；火灾调查
2019年12月11日21时32分30秒，抚顺石化公司石油二厂油品车间109管沟发生火灾，火势威胁附近储罐区随时有爆炸燃烧危险，如不能迅速扑灭火灾，后果不堪设想。抚顺消防救援支队指挥中心接到报警后立即调派8个中队，36辆消防车，150名指战员赶赴现场。经过全体参战人员艰苦奋战，于12月12日0时2分许，将大火彻底扑灭，及时排除险情恢复了生产，未造成人员伤亡。为尽快查明火灾原因市政府组织成立火灾事故处理小组，笔者有幸主持火灾原因调查工作，了解了火灾事故的前因后果，受益匪浅。
1单位基本概况
抚顺石化公司石油二厂位于抚顺市东洲区东洲大街30—12#，距市中心15㎞，占地面积198万㎡，固定资产原值约80亿元，现有员工3000余人。主要以汽油、煤油、柴油、石脑油、石油焦、液化气、甲乙酮、苯乙烯等为主导，以石蜡、润滑油基础油为特色，年加工原油能力1150万t，能生产16大类48种石油化工产品。目前拥有两套常减压蒸馏装置，两套催化裂化装置，240万t /年延迟焦化及80万t /年汽煤油加氢精制联合装置，加氢联合装置，两套甲乙酮装置等炼油化工生产装置共25套，有管网、供排水、污水净化、瓦斯回收、油品储运、供水等辅助配套系统，以及生产指挥、质量监测、科研开发、情报信息等部门，是国有大型石油炼化综合性生产企业。
2管沟火灾特点
2.1喷射燃烧、燃爆交替、扑救难度大。工艺管沟是火灾隐患，易渗水、积油，不好清扫，不便检修，一旦沟内充有油气，遇明火则爆炸起火，沿沟蔓延，且不好扑救2 。发生火灾后管道内的有压易燃易爆物料泄漏喷射猛烈燃烧，火焰可达数十米高，燃爆交替严重威胁人员、装置区或储罐区安全。管道无防火分隔，密集排列四通八达涉及范围广，火灾现场燃烧物情况不明，加之高温有毒，消防救援人员无隔热服不能强攻近战，大型消防车辆装备受灭火救援场地限制，无法展开实施，增加了火灾扑救难度。
3火灾原因调查过程
3.1环境勘察
油品车间109管沟东西长约100ｍ，南北宽约10ｍ，管沟距地面低于0.5ｍ，其南5ｍ是141单元的1.2ｍ高防火堤，管道共3层33条，东是厂区3号路，其东南是油品车间办公室及输油泵房，西北有一输油泵房，北有2个10000ｍ3柴油储罐区，南是141单元10个5000 ｍ3储罐区，西是143单元储罐区。储罐区火灾危险等级为甲类，危险物质主要有汽油、柴油、航煤、蜡油、C9油、石脑油、焦化汽油等。储罐区四周均匀分布地上消火栓若干。109管沟西侧141单元与143单元之间有台架杆监控摄像机。
3.2起火部位的认定
调查询问第一个发现火灾的人，证实当时看见109管沟蒸汽管道补偿器和汽油管道区域起火，用灭火器灭火没有成功。109管沟中部火烧严重,过火面积大约50㎡,汽油管道表面最高点有纵向开口，长约100㎜，口边圆润中间宽两边窄略向外翻卷【图1】，管道外径273㎜，管壁厚度8㎜的无缝钢管，管道内压力3.5Mpa,无焊接切割痕迹，以液下输送方式向石化公司储运厂油罐区输油，全程距离27㎞。汽油管道开口西侧部分管道扭曲折断散落，4座管道低支架依次向西倾斜变形失去支撑能力损坏，东侧管道完整。汽油管道开口正上方对应点管架横梁“工”字钢火烧冷却后形成流淌滴落弯曲（蟒蛇状）的未完全熔化状态，向西向东逐步减轻火烧烟熏痕迹。汽油管道开口毗邻北侧废弃管道和蒸汽管道方形补偿器外保温层火烧痕迹较重，管道完好无破损。蒸汽管道外径273㎜，管壁厚度8㎜，管道内压力1Mpa，蒸汽温度180℃，外保温材层为不燃材料，方形补偿器转弯处保温材料包敷有缝隙。蒸汽管道方形补偿器和上一层管道补偿器错位并排，呈 “井”字型空间。蒸汽管道方形补偿器北侧电缆线槽呈“<”形状，线路裸露，其他区域线槽完好，整束电缆电线未发现短路和过电流痕迹。汽油管道开口南侧弃油管道表面最高点有纵向开口，长约80㎜，略呈三角形，口边略向外翻卷【图1】，管道外径89㎜，管壁厚度5.5㎜的无缝钢管,管道内压力3Mpa，无焊接切割痕迹。汽油管道开口处未发现引火源,无其他可燃物。火灾现场有明显的椭圆形燃烧轮廓。查看油品车间141单元和143单元之间的视频监控，视频显示2019年12月11日21时17分42秒时109管带蒸汽管道中段底部开始冒一缕烟，烟气向北飘，之后断断续续冒烟，21时32分30秒出现火光→火苗→持续燃烧，燃烧有略微晃动情况，面积较小火焰向北倾斜,21时34分25秒--35分19秒出现三次小型爆燃，火灾蔓延燃烧面积变大。21时36分44秒、38分42秒先后有2～3人次从北侧持手提灭火器灭火，未成功。监控摄像机距离起火部位较远加之上一层管道遮挡，夜间看不清起火点的起火物。查看11日白天视频后发现109管带起火部位有堆放物，而且有人员施工作业。调查询问得知施工队伍是抚顺石化公司北天集团清洗公司，其主要工作任务是清理管沟内渗入残留油品（汽油储罐脱水时伴有少量油品流出）。该队承认起火部位堆放物是编织袋，2019年12月11日9时将十余捆编织袋堆在蒸汽管道补偿器、未投入使用管道、汽油管道（当时未知名）等毗邻的管道（“井”字型空间）区域，每捆装几十条编织袋，当天临时除雪没施工，一直堆着。
根据现场勘验和证人指证，查看视频监控，认定起火部位是汽油管道开口附近。
3.3起火物的认定
3.3.1省总队火调专家组：汽油管道纵向开口，其边缘圆润且略向外翻卷呈撕裂状是塑性破坏特征，汽油管道火灾前密封完好。
3.3.2数值模拟（CFD）分析，事故管道为20#无缝钢管，管外径273mm，管壁厚度8mm，运行压力3.5MPa，输送介质为汽油，泄漏点现场如图1所示。
.png)
根据已知数据，对现场管道受热开裂进行数值模拟，利用ICEM对局部管道进行网格及高温区域划分，并检验无关性，管截面采用“O”型剖分提高计算精度，设计见图2。
.png)
利用网格数据，对Fluent相关参数进行设定，其中，开启多相流、能量及层流模型，见图3，考虑高温下油品相变，采用瞬态模拟，初始模拟时间步长0.5s，时间步数2500，过火表面温度900°C，并开启监控模式，对管道内压力进行监控。
.png)
为获得管内监控压力临界值，根据GB8163－2018输送流体用无缝钢管标准，对900°C条件下20号钢的许用应力进行拟合计算，计算结果见图5-6。
.png)
.png)
根据拟合结果，将计算中监控压力设定为116MPa，达到该应力的时间步数为2112步，步长0.5s，换算时间为17分36秒。压力分布见图7。
.png)
为分析管道内部流体在高温出现高压的具体原因，对高压区进行截面流动模拟，结果显示，由于高温作用，管内出现少量汽油蒸气，使管内液体出现局部涡状流动，在上壁面出现局部高压区，模拟结果见图8。
.png)
3.3.3视频显示起火物阴燃冒烟。
3.3.4起火部位唯一的可燃物是编织袋。
3.3.5根据以上证据，认定编织袋为起火物【图9】。
3.4引火源的认定
3.4.1排除放火、遗留火种。抚顺石化公司石油二厂保卫管理严格，厂区可疑人员无法进入，人员更无法携带火种，监控视频中起火部位火灾前未发现可疑人员出现，所以排除了放火、遗留火种等引火源。
3.4.2排除电火源。起火点无用电设备、电加热器具，更无电气线路经过。现场勘验和监控视频中未发现有短路、过电流等电气故障形成的金属熔滴飞溅、绝缘材料燃烧等现象。11日21时45分05秒后109管带电缆线槽内视频传输线路信号中断，故障时间是火灾发生之后，所以排除电火源。
3.4.3排除明火、飞火。查看质安环部动火审批表，该时间段起火部位无动火作业项目，附近无散发火花地点，监控视频中无此类情况，所以排除了明火、飞火等引火源。
3.4.4起火部位唯一的引火源（热源）是蒸汽管道。
3.4.5根据以上证据，认定蒸汽管道（管道裸露外表温度180℃）为引火源（热源）。
3.6起火原因的认定
3.6.1编织袋的主要成分是聚丙烯，聚丙烯理化性质：熔点165-170℃， 分子式（C3H6）n，粉体与空气可形成爆炸性混合物，达到一定浓度时，遇火星会发生爆炸，加热分解产生易燃气体，储存于阴凉、通风的库房，远离火种、热源3。
3.6.2将编织袋送应急管理部消防局沈阳消防科研所检测，检测结果自燃点是340℃。
3.6.3起火物必须在起火点处1
3.6.4 起火物必须与引火源相互验证1 。
3.6.5汽油储罐脱水时向109管沟明沟排放，管沟发生火灾后第一时间对汽油管道采取关阀断料的应急措施。
3.6.6根据现场勘验、视频图像、证人证词、物证检测意见书、专家意见、数值模拟（CFD）分析等证据，认定起火原因系109管沟蒸汽管道方形补偿器转弯处堆放的编织袋蓄热自燃，引燃管沟渗入残留油品发生火灾。
4结语
4.1不断提出问号。为什么汽油管道从上部开口？火灾中油品车间关阀断料后汽油管道受热强度下降油品不流通油气压力上升，管道塑性破坏，高压油气突破管壁最高（弱）处引起喷射火灾。如保持管道内油品流通，火焰高温随着管道内油品（油品温度远低于火焰温度）流通而散热降温，从管道内部起冷却作用，所以此类火灾的正确处置方法是不关阀断料，及时冷却灭火。
4.2了解全部过程。火灾前的不安全行为、工艺流程，火灾中的应急处置和扑救过程、消防设备运行，火灾后现场、物证的保护等等情况。收集掌握好第一手材料，总结经验教训，为修订制定消防法规和技术标准，改进完善消防安全管理工作，提供科学依据，避免发生类似火灾。
.png)
【1】 胡建国《火灾调查》【M】 北京 群众出版社 2007年 150 -151
【2】GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》【S】
【3】百度文库《聚丙烯理化性质表》
https://wenku.baidu.com/view/b23df04de45c3b3567ec8b5c.html 2012.09.11
【4】GB8163－2018《输送流体用无缝钢管标准》【S】
作者简介： 包青虎（1974---），男，抚顺市消防救援支队工程师，主要从事火灾调查及消防监督检查工作，辽宁省抚顺市望花区营口路1号，113001。