2022 年《安全管理论文》液化石油气储罐对火灾的热响应及消防设计新编.doc

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1998 年西安液化石油气站由于液化石油气在一球罐底部泄漏，引发火灾，在火焰高温的作用下相继造成2个400立方米的球罐相继发生爆炸，并引起BL EV E，造成十多人死亡， 数十人受伤，直接经济损失400多万元　　因此了解和把握液化石油气储罐对火灾的热响应规律，从而实行适当的措施防止储罐发生爆炸，是预防和把握重大事故发生的关键本文重点介绍液化石油气储罐对火灾的响应规律，并提出了消防设计的要求和原则　　2　液化石油气储罐对火灾的热响应　　液化石油气储罐在四周发生火灾时，由于火灾对容器表面的热辐射和对流传热的影响，会使储罐发生一系列的热响应由于工业界对平安的迫切需要及其学术上的综合性和简单性，世界各国都投入了大量的人力和财力对此进行了深化广泛的争辩争辩的方法主要包括试验争辩、理论和计算机模拟争辩、典型事故分析争辩等试验争辩是将不同比例、不同外形的容器置于不同的火灾环境中，对响应过程和有关参数如温度、压力、热通量等进行动态的观测和测量，从而揭示容器失效过程、失效处理及危害性猜测理论和计算机模拟争辩是依据二维或三维的质量、动量和能量平衡方程进行较为简单的场模拟或基于试验争辩的结果进行简化的区域模拟，以及将场模拟和区域模拟结合起来的混合模拟，由于建立的简单的偏微分方程组很难求得理论解，因此一般是借助于计算机进行数值求解。

典型事故分析是收集以往发生的事故的有关数据资料，并进行进一步的统计和理论分析，从而揭示其规律性　　液化石油气储罐的热响应主要表现在以下几个方面：　　2.1　储罐壁温响应　　理论和试验争辩都表明，储罐在火灾环境下，储罐的壁温会快速上升储罐的壁温变化明显分为两个部分即气相部分和液相部分，我们分别称其为干壁温度和湿壁温度，干壁温度明显高于湿壁温度未爱护的液化气容器在全包围火灾条件下，干壁温度最高达到600～ 700℃，干壁温度受到热输入量、热损失、壁厚等因素影响，其数值取决于容器大小及壁厚、充装水公平　　2.2　储罐内部液化气热响应　　试验发觉，内部介质的热响应分为两个阶段：在第一阶段，液相温度未达到饱和温度，处于过冷状态，内部介质可以分为五个区域：边界层区、底部不稳定液体区、分层区、过冷液体区和蒸汽区在侧面边界层区内， 热量由储罐内壁传入后液体会沿容器壁面上升，到底液体表面后向中心运动，并且从中心向下部的过冷液体区运动，与过冷液体混合然后又进入边界层区，重复上述传热过程由于这种垂直方向的自然对流引起液体和气体在垂直方向的温度梯度，这种现象称为热分层在底部的不稳定液体区，液体接受从储罐内壁传入的热量后，直接垂直向上运动与过冷液体混合。

　　2.3　储罐内部压力响应　　储罐内部的压力变化主要取决于内部介质的温度变化规律，试验争辩发觉，压力主要于内部分层区的温度 　　3　消防设计　　从上述液化石油气储罐对火灾的热响应规律可以看出，储罐爆炸主要是两方面的缘由，一是储罐内部的压力上升；二是储罐壁温增加引起储罐材料强度下降实行肯定的防护措施把握储罐内部的压力上升和储罐壁温增加，可以防止储罐在火灾作用下发生爆炸，目前我国对于固定储罐区的储罐大都接受水冷却方式，对于移动储罐大都接受隔喜爱护方式以下重点介绍接受水冷却方式的消防设计要求和原则　　3.1　消防用水量　　常温高压储罐有球罐和卧式罐两种形式，本文主要介绍球罐的消防冷却水量计算　　3.1.1　固定喷淋水量　　依据《石油化工企业设计防火规范》(GB 50160-92 (以下简称“石化规”) 第7.9.2条规定“液化石油气储罐容积大于100 m3 时，应设置固定式消防冷却水系统”（1） ，其冷却水用量为:　　着火罐：Q着= PD2q1 (1)　　相邻罐：Q邻= PD2q2 (2)　　式中：Q着——着火罐固定消防冷却用水量(L/min) ；　　Q邻——相邻罐固定消防冷却用水量(L/min) ；　　D ——球罐直径(m ) ；  　　q1,q2—— 着火罐、相邻罐冷却水供水强度(L/m in ·m2) ，其大小一般由火灾试验确定，世界各国在规范中规定也不尽相同，如德国规范TRB 规定供应强度为100 L/m2·h，保证在火灾包围的状况下90分钟内不会发生失效。

　　综上(1)～ (2) 式，球罐固定消防冷却用水量如下：　　Q固= Q着+ n·Q邻    (3)　　式中:Q 固—固定消防冷却用水量(L/m in) ；　　n—— 距着火罐1.5 D 范围内的相邻罐数量(个) ， 当n≥3 时, 可按(3) 计算（2）　　3.1.2　移动式消防冷却用水量　　依据“石化规”第7.9.5 条“移动式消防冷却用水量，应按罐区内最大一个储罐用水量确定”　　当球罐容积小于400 m3 时，Q移≥30 L/s (108 m3/h)　　当球罐容积大于或等于400 m3 时，Q移≥45 L/s(162 m3/h )　　3.2　水冷却方式　　固定式水冷却系统包括在顶部集中配水罐壁漫流式、固定水喷淋、水喷雾、固定水炮等4 种基本形式依据国外的资料介绍，牢靠性的排序依次为漫流式、固定水炮、水喷淋或水喷雾而我国目前大多接受水喷淋或水喷雾方式，但从使用效果看这种方式不尽妥当，由于这种方式在发生蒸汽爆炸时易受到破坏，西安3. 5 事故就是如此而且这种方式喷头简洁堵塞，维护比较困难依据我国的国情，水冷却方式宜接受顶部布水罐壁漫流与固定水炮相结合的方式，即部分冷却水用漫流式，部分冷却水用固定水炮供应。

该形式牢靠性高且机敏，能分别满足防日晒冷却、着火罐冷却以及邻近罐冷却等不同冷却强度的供水要求，且对于与储罐内部蒸汽区相接触的干壁部分冷却更有保证该形式简洁维护，工程费用比目前使用的水喷淋或水喷雾系统低对于大型储罐建议设置自摆的移动式水炮，以削减灭火人员暴露于火灾危急区中的危急性，并能有效保证喷射水流到达暴露于火灾中的储罐表面               　　4　结论　　从液化石油气储罐在火灾作用下的热响应规律可以看出，储罐不实行任何爱护措施时，储罐内部的压力和储罐壁温度会快速上升，储罐会在短时间内发生爆炸，而接受水喷淋和隔热防护等方式可以显著阻挡储罐内部的压力和壁温增加，从而延缓储罐发生失效的时间消防设计中供应强度建议进一步通过试验来重新评估和确定防护方式对于固定式储罐，建议接受储罐顶部水漫流冷却和固定水炮相结合的方式，同时应设置大小合适的平安阀，对于大型储罐建议设置自摆的移动水炮对于移动式储罐，建议接受隔热层爱护和平安阀泄压相结合的方式              　　参考文献：　　（1）　GB 50160-92 (2022) ，石油化工企业设计防火规范　　（2）　GBJ 16-87, 建筑设计防火规范。

　　（3）　N FPA -59 (1992)，公用煤气装置液化石油气储运标准 。