盛超

0 引言

所謂涉“源”化工裝置是指因工藝要求在反應(yīng)釜中安裝放射源式料位計(jì)的裝置，主要對(duì)腐蝕、劇毒、高黏度、易發(fā)生結(jié)晶、沸騰狀或熔融狀介質(zhì)的物料進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，在化工生產(chǎn)過程中，具有舉足輕重的作用，其工作性能的好壞，直接關(guān)系著生產(chǎn)的運(yùn)行和產(chǎn)品的質(zhì)量[1]。常用的γ射線放射源通常采用 Cs-137或Co-60兩種同位素，正常工作狀態(tài)下儲(chǔ)存在鉛質(zhì)源罐內(nèi)，發(fā)生火災(zāi)后，可能造成鉛盒受損，放射物質(zhì)泄漏。參照國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的有關(guān)規(guī)定以及國(guó)務(wù)院第449號(hào)令《放射性同位素與射線裝置安全和防護(hù)條例》規(guī)定，放射源對(duì)人體健康和環(huán)境的潛在危害程度，在沒有防護(hù)的情況下接觸，可能會(huì)造成放射性復(fù)合傷，對(duì)身體產(chǎn)生無法再修復(fù)的永久性損傷，甚至造成人員的死亡。

近幾年，隨著化工產(chǎn)業(yè)的不斷升級(jí)和發(fā)展，全國(guó)多地出現(xiàn)涉“源”化工裝置火災(zāi)，如 “1.7” 中石油蘭州石化分公司儲(chǔ)罐重大爆炸事故和“9.23” 中石化上海高橋分公司延遲焦化裝置爆燃事故都涉及到放射源的存在，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)救援人員存在較大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

1 化工企業(yè)中常見涉“源”裝置

1.1 聚乙烯生產(chǎn)裝置

聚乙烯生產(chǎn)工藝主要是由乙烯單體經(jīng)過聚合而制成高分子有機(jī)聚合物，廣泛應(yīng)用于塑料加工以及塑料薄膜、中空作業(yè)及紙制品、纖維和其他日用塑料雜物等，工藝流程如圖1所示。聚合反應(yīng)器的下部一般設(shè)有檢測(cè)聚乙烯初成品的γ射線料位計(jì)[2]（Cs-137或Co-60），見圖2。

圖1 聚乙烯生產(chǎn)工藝流程

圖2 聚乙烯生產(chǎn)裝置核檢測(cè)儀

1.2 聚丙烯生產(chǎn)裝置

聚丙烯生產(chǎn)工藝主要是由丙烯聚合制得熱塑性樹脂，廣泛地應(yīng)用于玻璃纖維制品、醫(yī)療器械、汽車、化工容器以及各種食品、醫(yī)藥產(chǎn)品的包裝，工藝流程如圖3所示。聚合反應(yīng)器的下部一般設(shè)有檢測(cè)聚丙烯初成品的γ射線料位計(jì)[3]（Cs-137或Co-60），見圖4。

圖3 聚丙烯生產(chǎn)工藝流程

圖4 聚丙烯生產(chǎn)裝置核檢測(cè)儀

1.3 延遲焦化裝置

延遲焦化技術(shù)是我國(guó)煉油生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)輕質(zhì)石油焦的主要關(guān)鍵技術(shù)手段，是渣油深入加工過程中的一種重要方法，工藝流程如圖5所示。整個(gè)工藝中最為關(guān)鍵的一步是準(zhǔn)確監(jiān)控焦炭塔的物料位置，目前選擇較多的方法是γ射線料位（Cs-137或Co-60）[4]，見圖6。

圖5 延遲焦化生產(chǎn)工藝流程

圖6 延遲焦化裝置核檢測(cè)儀

1.4 連續(xù)重整裝置

連續(xù)重整是一種石油二次氧化加工的關(guān)鍵工藝，利用氯化鉑金和Pt-Re雙金屬作為催化劑，在高溫下使得石油分子發(fā)生連續(xù)重排異構(gòu)，增加烴和芳烴的聚合產(chǎn)率，提高汽油中的高辛烷值，工藝流程如圖7 所示。其中催化劑的連續(xù)再生是連續(xù)重整裝置中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，催化劑的數(shù)量根據(jù)生產(chǎn)工藝被嚴(yán)格控制，目前采用較多的是利用γ射線放射性[5]（Cs-137或Co-60）儀表進(jìn)行監(jiān)測(cè)，見圖8。

圖7 連續(xù)重整生產(chǎn)工藝流程

圖8 催化劑連續(xù)再生裝置核檢測(cè)儀

1.5 煤氣化裝置

煤氣化是指使用煤或者焦炭、半聚焦等各種固體燃料在高溫、常壓或者加壓的條件下與其他氣化劑進(jìn)行反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成為氣體的副產(chǎn)物及少量廢棄渣子的過程，以干煤粉為主要原料制合成氣的工藝流程如圖9。放射性監(jiān)測(cè)儀主要用于煤氣化生產(chǎn)設(shè)備的大型煤粉燃料鎖斗和燃料罐等設(shè)備的放射檢查[6]（Cs-137或Co-60）。根據(jù)鎖斗或燃料罐的工作直徑不同，選擇的放射物質(zhì)有所不同，見圖10。

圖9 干煤粉制合成氣生產(chǎn)工藝流程

圖10 煤粉燃料鎖斗核檢測(cè)儀

2 涉“源”化工裝置火災(zāi)危害性及處置難點(diǎn)

2.1 火災(zāi)危害性

石油化工裝置和煤化工裝置的中上游物料一般都具有易燃、易爆、有毒、腐蝕等特性，各種反應(yīng)容器工藝流程都是在高溫高壓的情況下進(jìn)行，對(duì)自動(dòng)連鎖控制、人員操作及安全管理等方面要求高，稍有不慎易引發(fā)火災(zāi)爆炸事故，引發(fā)連鎖反應(yīng)進(jìn)而導(dǎo)致大規(guī)模立體火災(zāi)。另外，煤化工裝置有粉塵爆炸的危險(xiǎn)，其中煤氣化裝置涉及“固、氣、液”三相轉(zhuǎn)變[7][8]。

以上五種涉“源”化工生產(chǎn)裝置除具備上述共同的火災(zāi)危險(xiǎn)性外，最主要的還是因?yàn)槠溥\(yùn)用不同的放射性同位素作為物料或催化劑定量的檢測(cè)計(jì)量工具。在發(fā)生火災(zāi)后，屏蔽放射物質(zhì)的外鉛盒受高溫烘烤導(dǎo)致破壞。發(fā)生爆炸后，鉛盒和放射物質(zhì)被到處拋灑，無法第一時(shí)間進(jìn)行回收處置，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員和救援人員存在極大的輻射風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 處置難點(diǎn)

2.2.1 檢測(cè)困難，第一時(shí)間難以準(zhǔn)確定位

目前化工企業(yè)中配備的核檢測(cè)儀多為常規(guī)探傷儀，主要用于企業(yè)日常生產(chǎn)中對(duì)固定點(diǎn)位料位計(jì)的巡檢和探傷。發(fā)生火災(zāi)、爆炸等事故后，企業(yè)人員和消防救援人員無法第一時(shí)間進(jìn)入核心區(qū)域，對(duì)料位計(jì)的位置和受損情況進(jìn)行檢測(cè)，一旦鉛盒破損，放射物質(zhì)隨冷卻水流淌擴(kuò)散，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)救援人員存在極大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 物料復(fù)雜，第一時(shí)間難以定性定量

化工生產(chǎn)從原料到產(chǎn)品，包括工藝過程中的中間體、半成品、溶劑、添加劑、催化劑等，大多數(shù)屬于易燃可燃性物質(zhì)，這些物料又多以氣體和液體狀態(tài)生產(chǎn)或存儲(chǔ)，發(fā)生火災(zāi)后無法第一時(shí)間確定事故單元的物料種類和數(shù)量。

2.2.3 工藝復(fù)雜，第一時(shí)間難以采取有效的工藝處置措施

生產(chǎn)過程中需要高溫、高壓、低溫、深冷、真空等工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)，廠際之間、廠際與罐區(qū)之間、儲(chǔ)罐之間、裝置之間、裝置與單元工序之間聯(lián)系緊密，發(fā)生事故后要充分研判分析上下游之間的供應(yīng)聯(lián)系，無法第一時(shí)間對(duì)事故單元啟動(dòng)停車作業(yè)，同時(shí)廠區(qū)內(nèi)各類管線縱橫復(fù)雜，管道內(nèi)物料多樣，可能引發(fā)廠區(qū)內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)多處火點(diǎn)。另外，位于管廊架上與控制室相連的光纖被損毀，遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控監(jiān)測(cè)失效，諸多原因?qū)е禄饎?shì)無法在第一時(shí)間得到有效控制。

2.2.4 現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜，第一時(shí)間難以采取高效的消防處置措施

化工裝置火災(zāi)往往伴隨高溫火焰、高壓氣體、爆炸殉爆、負(fù)壓真空等風(fēng)險(xiǎn)。消防力量到場(chǎng)后，往往是地面火、立體火、壓力噴射火、有毒氣體泄漏以及壓力罐受烘烤、放射物質(zhì)安全性無法確定等多種情況共存，需要指揮員的綜合研判分析，合理科學(xué)地部署陣地，視情采取“先地面后立體”“三疊加、三梯次”“緊急撤離”等戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法，科學(xué)處置同時(shí)避免指戰(zhàn)員的傷亡。

3 涉“源”化工裝置火災(zāi)處置流程及注意事項(xiàng)

3.1 放射源的定位及轉(zhuǎn)移

帶放射源的化工裝置發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故后，要第一時(shí)間確定放射源的數(shù)量、位置以及外保護(hù)鉛盒是否受損。若鉛盒嚴(yán)重受損、放射源裸露，如2010年蘭州石化公司“1.7”爆炸事故中，在巨大的爆炸沖擊下，造成放射源發(fā)生泄漏并多處飛散，偵查工藝人員需要及時(shí)做好安全防護(hù)，攜帶高效的同位素檢測(cè)儀和同位素放射源安全轉(zhuǎn)移裝置，在工藝技術(shù)人員的配合下，按照先外圍后內(nèi)部的順序進(jìn)入框架搜索，確定放射性釋放源頭，對(duì)放射性污染進(jìn)行壓制、轉(zhuǎn)移，必要時(shí)請(qǐng)求中國(guó)核應(yīng)急救援隊(duì)等專業(yè)隊(duì)伍到場(chǎng)協(xié)助處置。

3.2 工藝處置措施

化工裝置事故的工藝性處置往往是為了快速有效地控制和減少災(zāi)情，達(dá)到治本增效的目標(biāo)，在確定放射源安全的前提下，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可采取以下工藝措施對(duì)事故裝置進(jìn)行優(yōu)先處置：緊急停車、泄壓防爆、關(guān)閥斷料、工藝控制、倒料輸轉(zhuǎn)、切斷外排等。

3.2.1 緊急停車

視情采取單體設(shè)備、設(shè)備單元、事故裝置、鄰近裝置、全廠性生產(chǎn)系統(tǒng)的停車措施，防止連鎖反應(yīng)。

3.2.2 泄壓排爆

裝置系統(tǒng)超壓，應(yīng)打開緊急放空線，將超壓氣體排入火炬管線或現(xiàn)場(chǎng)直排泄壓等措施，防止設(shè)備或系統(tǒng)超壓爆炸。

3.2.3 關(guān)閥斷料

關(guān)閉與事故設(shè)備或裝置關(guān)聯(lián)的管線閥門，切斷物料來源，必要時(shí)采取輸轉(zhuǎn)介質(zhì)和系統(tǒng)氮?dú)猓ㄕ羝┐祾咧脫Q等措施。

3.2.4 工藝控制

根據(jù)災(zāi)情發(fā)展，視情注入氮?dú)猓ㄕ羝┛刂迫紵?。如?duì)負(fù)壓工藝系統(tǒng)，接入氮?dú)獗３终龎海乐顾O(shè)備負(fù)壓回火爆炸；對(duì)事故和系統(tǒng)接入氮?dú)庖种迫紵?，防止系統(tǒng)溫升超壓等方式。

3.2.5 倒料輸轉(zhuǎn)

對(duì)發(fā)生事故或受威脅的單體設(shè)備、生產(chǎn)單元內(nèi)的危險(xiǎn)物料，轉(zhuǎn)移至安全的儲(chǔ)罐中，減少事故區(qū)域危險(xiǎn)源。

3.2.6 切斷外排

裝置火災(zāi)爆炸一時(shí)難以控制時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)裝置區(qū)雨排系統(tǒng)、化污系統(tǒng)、電纜地溝、物料管溝實(shí)施封堵，切斷滅火廢水外排。

3.3 消防處置措施

消防救援工作力量抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，首先要進(jìn)行復(fù)核確認(rèn)放射源的類別、數(shù)量、位置及受熱輻射影響等情況，具備轉(zhuǎn)移條件的要利用放射源收集器進(jìn)行轉(zhuǎn)移，不具備轉(zhuǎn)移條件，要部署力量進(jìn)行保護(hù)，已經(jīng)破裂的，要擴(kuò)大警戒范圍，如果放射源在著火部位要拉開安全距離，禁止抵近作戰(zhàn)，同時(shí)不能接觸放射部位的冷卻水，防止水中攜帶放射物質(zhì)。在確認(rèn)放射源安全的前提下，可采取以下措施對(duì)其進(jìn)行有序處置:災(zāi)情偵查、分析研判、冷卻控制、驅(qū)散稀釋、強(qiáng)攻滅火、洗消監(jiān)護(hù)等。

3.3.1 災(zāi)情偵查

通過調(diào)取廠區(qū)平面圖、事故部位工藝流程圖等相關(guān)基本圖紙，查看中控室DCS控制系統(tǒng)、詢問廠方技術(shù)人員，利用各類偵檢器材等手段，實(shí)施全方位、全時(shí)段偵察，密切監(jiān)視裝置在火災(zāi)狀況下的工況。

3.3.2 分析研判

根據(jù)事故發(fā)展?fàn)顟B(tài)、運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，著火泄漏裝置物料、氣象條件，研判災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)著火爆炸等潛在災(zāi)情風(fēng)險(xiǎn)，選擇相應(yīng)的工藝和消防處置措施。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)監(jiān)控信息，適時(shí)調(diào)整警戒范圍及救援行動(dòng)方案。

3.3.3 冷卻控制

對(duì)受火勢(shì)威脅的高大的塔、釜、反應(yīng)器應(yīng)分層次布置冷卻陣地，從上往下均勻冷卻，防止上部或中部出現(xiàn)冷卻斷層；著重對(duì)受火勢(shì)成的框架結(jié)構(gòu)、設(shè)備裝置承重構(gòu)件進(jìn)行冷卻保護(hù)。

3.3.4 驅(qū)散稀釋

對(duì)泄漏擴(kuò)散的可燃、有毒氣體區(qū)域，設(shè)置水幕分隔、稀釋阻隔，降低爆炸、毒害危險(xiǎn)，阻隔向鄰近區(qū)域擴(kuò)散；對(duì)于聚集在封閉或半封閉區(qū)域的可燃?xì)怏w，通過自然通風(fēng)或機(jī)械送風(fēng)進(jìn)行驅(qū)散。

3.3.5 強(qiáng)攻滅火

針對(duì)連續(xù)重整、延遲焦化等立體裝置火災(zāi)，可采用“全泡沫戰(zhàn)術(shù)”，裝置底部圍堰流淌火按照“局部泡沫”布設(shè)力量處置；通過高噴車強(qiáng)釋放泡沫落體疊加圍堰泡沫層厚度，形成“上、中、下”滅火作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)，直至工藝系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)溫度下降至安全范圍。

3.3.6 洗消監(jiān)護(hù)

事故處置結(jié)束后，要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，并對(duì)人員和器材裝備進(jìn)行專業(yè)洗消，污水要進(jìn)行放射元素檢測(cè)并安排參戰(zhàn)人員要到指定醫(yī)院進(jìn)行體檢?，F(xiàn)場(chǎng)移交事故單位，必要時(shí)安排力量對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)護(hù)。

3.4 注意事項(xiàng)

確定放射源數(shù)量、位置以及外保護(hù)設(shè)施是否受損，如鉛盒受火勢(shì)烘烤受損或情況不明，首先要利用核放射探測(cè)儀進(jìn)行探測(cè)確認(rèn)，有條件可將放射源轉(zhuǎn)移，同時(shí)要注意框架流下的消防水，防止水中攜帶放射物質(zhì)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參戰(zhàn)人員造成傷害。

嚴(yán)格落實(shí)個(gè)人安全防護(hù)工作，簡(jiǎn)要概括為“防火、防爆、防毒、防凍、防灼傷、防輻射”，同時(shí)要注意硅粉、顏料等超細(xì)粉塵對(duì)呼吸道、肺部的吸附傷害。

嚴(yán)格貫徹落實(shí)作戰(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)“一機(jī)制兩規(guī)程”安全管控措施，指定專人對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，根據(jù)分布式控制系統(tǒng)顯示的工況，著火設(shè)備的燃燒顏色、壓力和聲響等情況，預(yù)判各種險(xiǎn)情可能發(fā)生的概率和可能性，提前發(fā)出撤離或避險(xiǎn)信號(hào)，避免現(xiàn)場(chǎng)救援人員的傷亡。

4 結(jié)束語

涉“源”化工裝置事故的處置要引起滅火救援人員的高度重視，要加強(qiáng)日常熟悉演練，熟練掌握各類工藝的特點(diǎn)和放射源所在位置以及事故應(yīng)對(duì)處置措施，提升識(shí)險(xiǎn)、避險(xiǎn)和處險(xiǎn)的能力，在處置此次事故時(shí)真正做到安全處置、科學(xué)處置、高效處置和環(huán)保處置。