大型原油儲(chǔ)罐揚(yáng)沸火災(zāi)重構(gòu)與應(yīng)急預(yù)案的研究.pdf

1、近年來(lái)，大型原油儲(chǔ)備庫(kù)建設(shè)與發(fā)展日益加快，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供有效的能源保障，同時(shí)也帶了嚴(yán)重的火災(zāi)、爆炸事故威脅。在原油儲(chǔ)罐在生產(chǎn)與儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，最為嚴(yán)重的一種事故模式就是揚(yáng)沸火災(zāi)。
　　 揚(yáng)沸現(xiàn)象的機(jī)理非常復(fù)雜，包含了燃燒、傳熱傳質(zhì)、湍流、相交和沸騰、蒸汽爆炸等多個(gè)方面的問(wèn)題。掌握揚(yáng)沸火災(zāi)的特點(diǎn)和發(fā)生規(guī)律，及時(shí)的預(yù)報(bào)揚(yáng)沸火災(zāi)的發(fā)生，進(jìn)行設(shè)備防護(hù)和人員撤離，是在現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)條件下減少揚(yáng)沸火災(zāi)損失的最佳途徑之一。本文從初期池火災(zāi)

2、燃燒特性、熱波形成機(jī)理、揚(yáng)沸火災(zāi)特性、揚(yáng)沸形成時(shí)間預(yù)測(cè)以及防治對(duì)策等幾個(gè)方面對(duì)大型原油儲(chǔ)罐揚(yáng)沸火災(zāi)進(jìn)行了研究。
　　 本文首先針對(duì)池火災(zāi)計(jì)算模型進(jìn)行了討論。在介紹池火災(zāi)燃燒過(guò)程基本理論的基礎(chǔ)上，分析了火焰高度、火焰溫度和火焰輻射強(qiáng)度之間的關(guān)系。常用的計(jì)算模型有點(diǎn)源模型，ShokriBeyler模型和Mudan模型。經(jīng)過(guò)三種模型計(jì)算結(jié)果與池火災(zāi)模擬數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，模型化計(jì)算結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的變化基本一致。但是，三種模型的計(jì)算結(jié)果

3、的誤差隨著池火災(zāi)半徑的增大而增大，在犬尺度池火災(zāi)的計(jì)算中，三種模型的計(jì)算結(jié)果與模擬值偏離較大。
　　 揚(yáng)沸火災(zāi)可分為三個(gè)基本過(guò)程:準(zhǔn)穩(wěn)定燃燒階段、揚(yáng)沸前兆期和揚(yáng)沸發(fā)生階段。本文結(jié)合已有小尺度油罐火災(zāi)揚(yáng)沸模擬試驗(yàn)，通過(guò)理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，重點(diǎn)研究熱區(qū)形成機(jī)理以及揚(yáng)沸發(fā)生的條件，并探討了油層深度、不同油品含水率等因素對(duì)揚(yáng)沸火災(zāi)的影響、熱波移動(dòng)速度計(jì)算模型、揚(yáng)沸事故影響范圍與傷害判定等等。
　　 在推導(dǎo)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)揚(yáng)沸火災(zāi)

4、中的揚(yáng)沸油品半徑和揚(yáng)沸形成時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。然后利用基于場(chǎng)模擬的CFD軟件FDS，對(duì)大尺度油品揚(yáng)沸火災(zāi)進(jìn)行了數(shù)值實(shí)驗(yàn)?zāi)M，首先對(duì)FDS應(yīng)用到油品揚(yáng)沸火災(zāi)模擬的可行性進(jìn)行研究，然后利用FDS對(duì)油品揚(yáng)沸火災(zāi)中的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)燃燒階段和揚(yáng)沸階段中油品揚(yáng)沸火災(zāi)進(jìn)行了模擬，包括火焰溫度、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和火焰輻射等。針對(duì)油品揚(yáng)沸火災(zāi)中的熱輻射進(jìn)行了系統(tǒng)研究，分析得到火焰熱輻射強(qiáng)度在水平方向和垂直方向的分布規(guī)律，利用熱輻射傷害準(zhǔn)則確定了兩階段的安全距離。