浅论D类火灾与D类灭火剂应用

摘要：近年来随着我国新型金属合金材料技术的不断进步和普及应用以及炼油等化工企业对D类火灾的实际防控需求，结合我国目前对D类灭火剂掌握的技术水平并对D类灭火剂应用进行一些分析。

   关键词；D类金属火灾；烷基类火灾；D类灭火剂技术；炼油厂；轻质金属企业；防控与应用

  1、引论

   D类火灾是一种比较特殊非常见性的金属类物质燃烧火灾，该类火灾扑灭难度相当大。据了解，目前世界范围内也只有1-2家企业真正掌握扑灭该类火灾的灭火剂技术，特别是能有效扑灭烷基类金属火灾的灭火剂更是屈指可数，且能真正符合GA979-2012标准技术要求的，世界上目前就仅有浙江宇安消防装备有限公司一家。我国早在80年代就有相关消防领域的专家进行深入研究D类灭火剂技术，但是由于突破该技术难度较大等种种原因，一直以来也未能突破该项技术瓶颈。近年来，随着我国新型金属合金材料技术的不断进步和普及应用，以及炼油等化工企业对D类火灾的实际防控需求，结合我国目前对D类灭火剂掌握的技术水平，公安部天津消防研究所启动了D类灭火剂标准的制定，《GA979-2012、D类干粉灭火剂》标准已于2012年2月1号发布，2012年3月1号正式实施。

   2、金属火灾区分

   2.1火灾分为A、B、C、D、E、F类，D类火灾，在火灾类别中排行序列第四位，属于非常见性火灾。在D类火灾中也有一定的相同和区分，如；金属镁、金属钛、铝粉、镁合金、铝合金是属于D类火灾中较容易扑灭的火灾，因其燃烧时无融化现象，在燃烧时直接燃烧。

   2.2金属锂、金属钠虽然也是固体但是其燃烧特征与前者有一定的区别，由于金属锂和金属钠与高温燃烧时，先融化成金属水而再燃烧，或者说一边燃烧一边融化，所以一旦发生火灾，扑灭难度也相对较难，目前只能采取覆盖方法灭火。

   2.3烷基类火灾一般较常见于炼油厂等化工企业中，由于烷基类一般均以催化剂身份供企业使用。

   2.3.1三乙基铝（Aluminumtriethyl，TEA），化学式为C6H15Al、Al（C2H5）3，分子量为114.16。主要用于有机合成，也用作火箭燃料。本品具有强烈刺激和腐蚀作用，主要损害呼吸道和眼结膜，高浓度吸入可引起肺水肿。吸入其烟雾可致烟雾热。皮肤接触可致灼伤，引起充血、水肿和起水疱，疼痛剧烈。三乙基铝（97-93-8）与三氯化钛组成纳塔催化剂，促使丙烯进行稳定聚合；与四氯化钛组成齐格勒催化剂，用作乙烯的低压聚合、丙烯聚合和异戊二烯聚合。本品也用作合成橡胶及有机合成的催化剂，是齐格勒-纳塔型催化剂组分之一。

   2.3.2正丁基锂，锂的烷基衍生物。包括正丁基锂、甲基锂、苯基锂等。它们常用作试剂，其中以正丁基锂溶液最常用。烷基锂能对羰基化合物进行加成反应，还能对活泼氢进行置换反应，以及卤素-锂交换反应，其反应性能比一般格氏试剂要广泛而且多样化。它与多种金属有机物形成的金属锂衍生物广泛用于有机合成。用作聚合催化剂、烃化剂，用于引发共轭二烯烃进行阴离子聚合。通过活性聚合途径，可以合成指定结构的线型、星型、嵌段接枝、遥爪型等聚合物，也可用来制备低顺式聚丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、溶液丁苯橡胶、热塑性橡胶、液体橡胶、热固性树脂、涂料等。

   2.3.3三异丁基铝，分子式C12H27Al；[(CH3)2CHCH2]3Al，主要用于有机合成及作聚合烯烃的催化剂。烯烃的聚合物。它是由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃以及某些环烯烃单独聚合或共聚合而得到的一类热塑性树脂的总称。

   一般金属火灾均有一个共同特性，即吸收空气的中水分子时会释放出氢气，一旦燃烧就难以扑灭而且温度也非常高，一般都会达到2500-3000°左右。固体类金属火灾时会放出耀眼白光，非常刺眼，而烷基类火灾燃烧时则无耀眼白光产生。

   3、D类物质存储

   3.1固体轻质金属物质储运要特别注意，应将它储存于阴凉干燥的仓库内，相对湿度不宜超过75%，远离火种及热源。应与氧化剂、酸类分仓库存放，切勿混储混运，搬运时轻装轻卸，保持包装密封。一定要注意与氯气等卤素隔绝。在金属镁的生产加工及使用过程中，必须及时清除金属镁加工件的粉尘、碎屑、毛刺等，因为粉尘、碎屑以及毛刺的表面积大，在空气中受热后易燃烧。如果粉尘大量增加，将会聚集漂浮在空气中与空气形成爆炸性混合物，一旦遇到火源，就会发生猛烈的爆炸燃烧事故。

   3.2烷基类物质储存时必须用充有惰性气体或特定的容器包装，储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不超过25℃，相对湿度不超过75%。包装要求密封，不可与空气接触。应与氧化剂、酸类、醇类等分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料，还应该具有避雷防雷实施。

   4、石化生产工艺防火（部分文/引用）

   4.1火灾危险性

4.1.1原油及其炼制以后的产品皆为易燃易爆物品，在炼油工艺生产过程中，有许多工艺过程需加温、加压，有的甚至需要用高温、高压，一旦油、气泄漏，将会发生燃烧爆炸，导致火灾事故发生。

4.1.2石油及其产品是电的不良导体，在生产、运输过程中，因喷射、冲击、沉降等原因易产生静电，导致油、气燃烧。

4.1.3乙烯生产过程中物料多呈气态，装置比炼油更加复杂，都是在更高温（最高可达1010℃）、更高压（最高压力11．28兆帕）下进行，更危险的是裂解的操作温度远远高于物料的自燃点，一旦泄漏，会立即发生自燃。如与空气混合，达到爆炸浓度，遇明火会发生爆炸，而生产过程中又要用到加热炉明火，如果管线、设备因维修保养不当，被腐蚀产生裂缝而导致物料泄漏或者不严格按照操作规程操作，极易引起火灾。深冷分离是在-30～-165°C超低温下进行，若原料气不干，系统内残留水份就会发生“冻堵”，若操作不当，还会使设备冷脆破裂，造成泄漏，另外加氢时，反应器的进料氢、炔比例控制不当都容易引起爆炸，燃烧事故。

   4.2防火措施

4.2.1炼油生产工艺的防火要求

4.2.1.1原油脱盐脱水中，如发生停电等故障，操作者应立即停止加热，避免局部过热损坏设备而漏油起火。车间内应设置自动报警装置，以便及时处理事故。“电脱盐脱水器”应在排尽空气后方可接通高压电，当油没满罐或有空气存在时，勿启动高压电源，以防止油气爆炸。定期检测高压电源，发现绝缘不良、电场强度超标时勿开启使用，防止原油燃烧爆炸。

4.2.1.2蒸馏过程中，应定期检修管式明火加热的管壁，清除炉焦，对剥蚀严重的管壁予以更新。加热炉应设防爆间，以便爆炸时能及时泄压。并应设有事故放空设施、蒸汽灭火设施、蒸汽吹扫管线等装置。离加热炉10米处应设控制阀门。点火前先用氮气或蒸汽排除燃料管线内的空气，使含氧量降至0．2％～1．O％以内，防止回火。继续用蒸汽向炉膛内吹扫10～15分钟，排净可燃气体后可稍开风门，将点火棒伸入火嘴处，打开气阀点火。勿先开燃料气阀再伸入点火棒，以免引起爆炸。高含硫原油应先进行脱硫处理，以减轻对设备的腐蚀。减压蒸馏时如有空气进入塔内将形成爆炸性混和物，加上塔内温度高达410°C，危险极大，因此，蒸馏塔、流量计、温度表、压力表等应质量可靠。蒸馏塔、汽提塔以及轻重油泵房内均应设置蒸汽灭火设施。装置内设泡沫灭火系统。塔内最好安装可燃气体自动报警器、安全阀及紧急放空管。所有设备、管线、阀门等勿泄漏，一旦发现渗漏立即停止进料，查明原因，泄漏扩大时，应熄火停车进行检修。减压装置的电气设备应采用防爆型，并有良好接地。蒸馏时严禁超压操作。开工前，应先全面检查设备，进行气密试压。用蒸气吹扫设备及管线，然后进行冷油循环，方可升温。停工时，应先减少处理量、降温，然后扫净塔、容器、加热炉和管线，最后用惰性气体或蒸汽进行彻底置换。

4.2.1.3热裂化时，因为重质油是在450°C～550°C（已达到油品自燃点）条件下进行反应的，如有泄漏，油气溢出将立即起火，所以，设备管线必须严防渗漏引起火灾。由于是在高温高压厂进行裂化反应，油品对设备管线腐蚀较严重，容易使容器耐压强度减弱或穿孔，因此，必须定期对设备的腐蚀情况进行测量和定期清除炉内结焦，以防止管线的设备漏油。换热器进口管线处需设置温度表、压力表、蒸汽灭火装置、蒸汽吹扫管线装置等。换热器应定期清扫，除去结焦。其他防火措施与“蒸馏”相同。

4.2.1.4催化裂化工段，催化剂在再生器烧焦时，温度高达630C～650°C，若操作不当，使空气和明火进入，会立即发生燃烧爆炸，因此在催化剂进入再生器前应将油、气分离掉。并定期检测再生反应系统、加热炉等设备，防止设备、管线损坏致使油品外泄。对稳定吸收系统、轻重油泵房等部位需要安装气体自动报警仪。对装置区应配备火灾自动报警设施。其他防火措施与“蒸馏”相同。

4.2.1.5气体分馏时，开工前应对系统设备及管线贯通吹扫，扫净易燃易爆液态烃的残留物，检查设备和管线的严密性，严防物料泄漏，并用氮气或蒸汽排除设备和管线内的空气，使设备内碳氢化合物中氧含量小于0．5％，以确保安全开工，应经常检查器具及管线的泄漏情况，顶部放空阀必须保证开关灵活好用，且无内漏。在装置区内重点部位必须配备可燃气自动报警仪和现场报警设施。

4.2.1.6加氢裂化时，由于此过程是在较高压力（10——15兆帕）和较高温度（370～430°C）下进行的，而氢气经压缩后压力在10～15兆帕，如果设备、管线渗漏，导致氢气高速喷出，由于摩擦产生静电火花，会引起爆炸，所以要严防设备。管线泄漏，一旦发现泄漏，立即停车进行处理。另外，高压氢气长期与钢接触会引起“氢脆”，使钢容器耐压强度降低，易引起物理性爆炸，进而造成易燃气体的燃烧爆炸。所以必须定期更新加氢裂化系统的高压设备，勿带病运转。反应物进入高压分离器前，在冷却器入口处应注入一定量的水，以溶解反应中生成的氨，防止产生硫酸铰、碳酸氢铰结晶堵塞管道和冷却器。反应器需用隔热衬里，其外壁需涂刷超温显示剂，以便能及时发现温度异常情况。装置区重点部位可设置可燃气体报警装置。火灾报警器等设施。

4.2.1.7焦炭化时，主要的危险在于焦炭塔下的四通阀，因受物料中的焦炭摩擦和粘附影响，阀门容易泄漏，漏出的油品温度达500°C，已超过自燃点，极易起火。应定期对四通阀进行检查，维修，以防止泄漏。四通阀旁需配置水蒸汽喷射装置，以便漏油时能迅速灭火。应定期检测设备，管线。轻油泵房、气体压缩机房需安装可燃气体自动报警仪等设施。若采用釜式焦化工艺，装料前应先排净釜内水蒸汽和冷凝水。出焦时先向釜内吹水蒸汽，等温度降至规定值时方可开釜，防止自燃。水力除焦时，应在釜温降低时再注进冷水，以免设备急冷变形。出焦日应有喷水设施，用来冷却出釜焦炭或扑灭釜外小火。釜内起火时应用水蒸汽灭火。定期检测釜底钢板厚度，发现隐患，及时修理或更换。

4.2.1.8催化重整时，应严格按照工艺操作，加强设备检查维修。装置区内应设置自动报警仪等设施。重整反应器的隔热衬里外壁应涂超湿显示剂，并定期检查反应器各部件。加氢部分防火措施同“加氢裂化”。

4.2.1.9芳烃抽提时，系统内的介质有毒，并且易燃易爆，需对设备管线定期检查，防止泄漏。安全阀跳开后，应降压检查安全阀的关闭情况。若关闭不严，需拆卸重新研磨、校验。

4.2.2石油产品精制生产过程的防火要求

4.2.2.1加氢精制时，在生产过程中要定期检测炉管壁厚，除去管壁焦质。其他防火措施参照“加氢裂化”。

4.2.2.2糖醛精制时,要防止加热过程中加热器内存在的空气，以及防止加热器泄漏。

4.2.2.3酮苯脱蜡工艺中所用的酮、笨、氨均有毒，且易燃易爆，应定期检查设备、管线，防止泄漏。氨压机勿带液氨，防止爆炸。滤机内氧含量应合乎标准，勿超高，滤机等电机设备应防爆，勿漏电。严禁管线冻凝堵塞使进出容器物料失去平衡发生蹩压爆炸。

4.2.2.4分子筛脱蜡防火要点：投料前所有设备、管线全部应用蒸汽或氮气扫净；加热炉应定期检测壁厚，防止泄漏；设备应有良好接地；分子筛再生时，应通入空气烧焦。烧焦时，为防止油气同空气形成爆炸性混合物，应先冷却，用空气吹扫，再通过其它办法去除积焦。精油过滤时，应用惰性气体保护。严格按照规定操作，防止精制塔安全阀跳开着火。

4.2.2.5丙烷脱沥青工艺中丙烷压缩机等设备应定期维修，厂房内设可燃气体报警装置。沥青汽提塔等出料口应设置水蒸汽灭火装置，沥青放料时温度应严格控制，防止自燃。开工前用水蒸汽或氮气吹扫。置换系统内的空气。否则，丙烷与空气混合易形成爆炸性气体。4.2.2.6白土精制过程中，定期检测炉管壁厚和除焦；严格按照规程操作。4.2.2.7其他炼油工艺的工艺装置、设施、机械。建筑物、易燃物品的储存、运输以及防火间距等可参照《炼油化工企业设计防火规定》YHS801—78炼油篇中的具体规定。

   4.2.3乙烯生产工艺的防火要求

4.2.3.1选择安全装置，定期维修设备受压设备和容器上应安装安全阀、压力表、爆破片等防爆泄压及其他安全保险装置。压力表应垂直安装在管道和设备上，禁止在氨和乙炔管道或设备上使用铜质压力表及阀件。高温设备或明火加热炉连接的管线上应安装阻火器或水封。储罐上需装呼吸阀。定期对所有防爆泄压和安全保险装置及其附件进行检测，保障其安全可靠性。定期对重点设备、容器等进行检修，消除隐患。

4.2.3.2严格控制温度和压力，为严格控制生产过程中的温度，需安装自动测温、自动调温等联锁系统。在重要部位还应设有下限温度、上限温度报警装置。开、停车时严格执行工艺操作规程，确定烘炉的恒温、降温、升温等工艺操作规程。加氢过程中为防止反应器“飞温”，应控制氢、炔的比例。在乙稀生产中，为避免压力不当造成危险，应在危险性大的压缩及深冷分离过程中设置自动调压、自动报警、自动切除等控制压力的系统。应配备二路电源和水源，操作时要保证水压大于气压，发现停水或气压大于水压时要紧急放空，以防止因停水、水压不足造成的设备被烧裂引起的火灾。所有的压力表需灵敏、准确，其最大量程与容器工作压力相适应。

4.2.3.3严格控制物料流量、流速及液位为防止烃类气体、液体在生产过程中产生静电，或升温后设备、容器爆裂，应严格控制物料在管中的流速。流量以及投料比例。塔、罐、容器上应设置低液位或高液位自动报警及自动切除进出料的控制系统。压缩机各段吸入罐的液位更应严格控制，防止液位过高使仪表联锁失败，罐体损坏，物料外溅引起事故。4.2.3.4安装必要的灭火设施在生产过程中，应根据装置的特点配备必要的灭火设施，如D类灭火系统、泡沫灭火系统、水喷淋灭火系统、冷却水系统、蒸汽灭火系统等。在可燃气体泄漏区、明火区最好设置可燃气体自动检测报警并联锁固定蒸汽幕灭火系统。

   5、D类灭火剂研究与应用

   D类火灾是一种比较特殊非常见性金属类物质燃烧火灾，其扑灭难度相当的大。据了解，目前世界范围内也只有1-2家企业真正掌握该技术，特别是能有效扑灭烷基类金属火灾的D类灭火剂生产企业更是屈指可数，且能真正符合GA979-2012标准技术要求的，世界上目前就仅有浙江宇安消防装备有限公司一家。我国早在80年代就有相关消防领域的专家进行深入研究D类灭火剂技术，但由于突破该技术难度较大等种种原因，一直以来也未能突破该项技术瓶颈。近年来，随着我国新型金属合金材料技术的不断进步和普及应用以及炼油等化工企业对D类火灾的实际防控需求，结合我国目前对D类灭火剂掌握的技术水平，公安部天津消防研究所启动了D类灭火剂标准的制定，《GA979-2012、D类干粉灭火剂》标准已于2012年2月1号发布，2012年3月1号正式实施。

   浙江宇安消防装备有限公司董事长、总工程师杨国建先生，长期专注于消防产品技术的创新和新技术领域的研究，利用D类物质其自身的性质、化学结构。采用钠盐为主要材料制备的D类灭火剂中添加了少许的阻燃剂，利用阻燃、催化剂与钠盐自身内的金属物质进行有效的导入最终有效结合，在遇到瞬间高温时灭火剂释放出有抑制、催化功效的气体（部分工艺可能会涉密已略）从而达到阻燃催化之灭火奇效。在使用D类灭火剂扑灭D类灭火时应该采用淹没式，缓缓将灭火剂喷洒于燃烧物质上，喷射出的灭火剂风压不＜0.6、不＞0.9兆帕为最佳。浙江宇安于2009年10月研发成功金属镁、烷基类金属火灾灭火剂，同时也是国内首家申请型式认证的D类灭火剂企业，产品性能通过国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心，依据《GA979-2012、D类干粉灭火剂》标准进行了型式检验，经权威检测该灭火剂各项性能指标均符合标准要求，并获得了中国境内首份D类灭火剂型式检验报告，由此也证明了我国在D类灭火剂技术领域已达到了世界先进水平。