油品揚(yáng)沸火災(zāi)重構(gòu)與防治對(duì)策研究.pdf

1、揚(yáng)沸火災(zāi)過(guò)程復(fù)雜、危害嚴(yán)重，加上人們的重視程度不夠，一旦發(fā)生將會(huì)造成巨大損失。目前人們對(duì)揚(yáng)沸火災(zāi)的機(jī)理尚未完全理解，有效地阻止揚(yáng)沸發(fā)生的對(duì)策措施亦不成熟。因此，研究油品揚(yáng)沸火災(zāi)的特點(diǎn)和發(fā)生規(guī)律及機(jī)理，探索揚(yáng)沸發(fā)生條件，分析其復(fù)雜的突變過(guò)程，特別是開(kāi)展對(duì)揚(yáng)沸火災(zāi)中各階段的系統(tǒng)研究，科學(xué)、準(zhǔn)確地判斷、預(yù)測(cè)和防治揚(yáng)沸的發(fā)生，對(duì)確保人員安全，維護(hù)社會(huì)安定，具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。為此本文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究： 首先對(duì)易發(fā)生揚(yáng)沸的油

2、品特性進(jìn)行了分析，提出了揚(yáng)沸三角的概念。利用色質(zhì)聯(lián)用儀和熱重分析儀對(duì)易揚(yáng)沸油品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，論證了揚(yáng)沸發(fā)生必須符合揚(yáng)沸三角的條件。分析了油品含水率、沸程和粘度對(duì)揚(yáng)沸的影響。 建立了中小尺度油品揚(yáng)沸火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)油品揚(yáng)沸火災(zāi)過(guò)程中的特征參量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，利用非接觸式紅外測(cè)溫技術(shù)對(duì)油品揚(yáng)沸火災(zāi)各階段的火焰溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量分析。對(duì)油品揚(yáng)沸火災(zāi)過(guò)程中的油水層熱結(jié)構(gòu)特性和影響油品揚(yáng)沸火災(zāi)形成和強(qiáng)度的因素進(jìn)行研究，得到油水界面溫度位于1

3、10℃-130℃之間是揚(yáng)沸發(fā)生的一個(gè)特征溫度范圍。利用自編程序?qū)τ推窊P(yáng)沸火災(zāi)各階段的火焰高度、火焰變化幅度和脈動(dòng)頻率進(jìn)行了分析。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)中小尺度油品揚(yáng)沸火災(zāi)中的熱波傳播速度和揚(yáng)沸形成時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)油品沸溢半徑進(jìn)行了預(yù)測(cè)。在預(yù)測(cè)沸溢半徑的基礎(chǔ)上，對(duì)揚(yáng)沸階段火焰輻射進(jìn)行計(jì)算。最后利用尺度模擬準(zhǔn)則，確立中小尺度油品揚(yáng)沸火災(zāi)與大尺度油品揚(yáng)沸火災(zāi)之間的關(guān)系。 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)

4、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)沸階段中油品沸溢火災(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。特別對(duì)油品揚(yáng)沸火災(zāi)中主要危害．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，對(duì)黃島油庫(kù)揚(yáng)沸火災(zāi)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)燃燒階段進(jìn)行了數(shù)值實(shí)驗(yàn)?zāi)M。 利用高速攝影技術(shù)，對(duì)揚(yáng)沸前兆階段的油水界面的

5、實(shí)驗(yàn)觀察，觀測(cè)油水界面的氣泡的生成和運(yùn)動(dòng)對(duì)揚(yáng)沸形成的作用，論證了油水界面水過(guò)熱劇烈沸騰和蒸汽微爆是導(dǎo)致?lián)P沸形成的直接原因。理論分析得到油水界面氣泡的增多，導(dǎo)致油層中空隙率的增大是導(dǎo)致油品沸溢發(fā)生的原因。通過(guò)油水界面壓力數(shù)據(jù)得到，揚(yáng)沸階段油水界面壓力的升高與蒸汽微爆存在必然聯(lián)系，且壓力上升導(dǎo)致?lián)P沸的最終發(fā)生。在對(duì)揚(yáng)沸火災(zāi)的機(jī)理進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，提出了防治油品揚(yáng)沸火災(zāi)的被動(dòng)與主動(dòng)防治對(duì)策。在被動(dòng)防治對(duì)策方面：使用非接觸式紅外測(cè)溫方法對(duì)罐