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

1、近年來，大型原油儲備庫建設(shè)與發(fā)展日益加快，為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供有效的能源保障，同時也帶了嚴(yán)重的火災(zāi)、爆炸事故威脅。在原油儲罐在生產(chǎn)與儲運過程中，最為嚴(yán)重的一種事故模式就是揚沸火災(zāi)。
　　 揚沸現(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、蒸汽爆炸等多個方面的問題。掌握揚沸火災(zāi)的特點和發(fā)生規(guī)律，及時的預(yù)報揚沸火災(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、揚沸火災(zāi)特性、揚沸形成時間預(yù)測以及防治對策等幾個方面對大型原油儲罐揚沸火災(zāi)進(jìn)行了研究。
　　 本文首先針對池火災(zāi)計算模型進(jìn)行了討論。在介紹池火災(zāi)燃燒過程基本理論的基礎(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。常用的計算模型有點源模型，ShokriBeyler模型和Mudan模型。經(jīng)過三種模型計算結(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)的計算中，三種模型的計算結(jié)果與模擬值偏離較大。
　　 揚沸火災(zāi)可分為三個基本過程:準(zhǔn)穩(wěn)定燃燒階段、揚沸前兆期和揚沸發(fā)生階段。本文結(jié)合已有小尺度油罐火災(zāi)揚沸模擬試驗，通過理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，重點研究熱區(qū)形成機(jī)理以及揚沸發(fā)生的條件，并探討了油層深度、不同油品含水率等因素對揚沸火災(zāi)的影響、熱波移動速度計算模型、揚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，對揚沸火災(zāi)

4、中的揚沸油品半徑和揚沸形成時間進(jìn)行計算。然后利用基于場模擬的CFD軟件FDS，對大尺度油品揚沸火災(zāi)進(jìn)行了數(shù)值實驗?zāi)M，首先對FDS應(yīng)用到油品揚沸火災(zāi)模擬的可行性進(jìn)行研究，然后利用FDS對油品揚沸火災(zāi)中的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)燃燒階段和揚沸階段中油品揚沸火災(zāi)進(jìn)行了模擬，包括火焰溫度、流場結(jié)構(gòu)和火焰輻射等。針對油品揚沸火災(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。