[精品]液化石油气储罐对火灾热响应及消防设计

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1、液化石油气储罐对火灾热响应及消防设施摘要：介绍了液化右汕气储罐在火灾作用下的热响应变化规律，分析了其发生失效的原因，并提出了消防设计的原则和建议。关键词：液化石汕气；储縮；火灾；热响应；消防1引言事故发生;阶段泄淞肆放阶段液化石油气是工业和尺用中应用十分广泛的一种燃料。由于它具冇易燃、易爆等危险性，在生产、运输和使用中极易发生火灾和爆炸事故。液化石油气储罐周用一旦发生火灾，在火灾环境的影响下，储罐内液化石油气的温度和压力会迅速升高，同时储罐的强度会迅速下降,在一定条件下储罐即会发生破裂和爆炸，并进而引起沸液蒸气爆炸(BLEVE),引

2、起爆炸冲击波、容器碎片抛岀及巨大的火球热辐射，对周I韦I的人员、建筑和设备造成更大的破坏。国内外曾多次发生液化石汕气火灾并引起连锁爆炸的事故，造成惨重的损失。如1984年墨術哥一液化气储配站由于液化石油气泄漏引起火灾，使两个球形储罐破裂，液化气大量泄漏引发人火，高温火焰包用了附近的容器，相继造成多台容器破裂爆炸，导致500多人死亡,7000多人受伤，人量工业和生活设施毁坏，成为人类工业史上最为严重的爭故之一。1998年西安液化石油气站山于液化石油气在一•球罐底部泄漏，引发火灾，在火焰高温的作川下相继造成2个400立方米的球罐相继发生

3、爆炸，并引起BLEVE,造成十多人死亡，数十人受伤，直接经济损失400多力元。液化石油气储罐事故及其引起的连锁反应的过程可用图1农示。产牛抛射碎片热辐射、冲击波危吿阶段图1液化石油气储绻爭故链因此了解和掌握液化石汕气储讎对火灾的热响应规律，从而采取适当的措施防止储罐发牛•曝炸，是预防和控制重人事故发生的关键。本文重点介绍液化石油气储縮对火灾的响应规律，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周围发生火灾时，由于火灾对容器表面的热辐射利对流传热的影响，会使储罐发生一系列的热响应。由于工业界对安全的迫

4、切需要及其学术上的综合性和复杂性，lit界各国都投入了人量的人力和财力对此进行了深入广泛的研究。研究的方法主要包括试验研究、理论和计算机模拟研究、典型事故分析研究等。试验研究是将不同比例、不同形状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、失效处理及危害性预测。理论和汁算机模拟研究是根据二维或三维的质量、动量和能量平衡方程进行较为复杂的场模拟或基丁•试验研究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來的混合模拟，由于建立的复杂的偏微分方程组很难求得理论

5、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冇关数据资料，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耍表现在以下儿个方而：2」储讎瞬温响应理论和实验研究都衣明，储罐在火灾环境下，储縮的壁温会迅速升高。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，我们分别称只为干壁温度和湿壁温度,干壁温度明显高于湿壁温度。米保护的液化气容器在全包围火灾条件下，干壁温度:®高达到600〜7()0°C,干壁温度受到热输入量、热损火、壁厚等因索影响，其数值取决于容器大小及壁厚、充装水平等，

6、其变化规律如图2和图3所示。图2为储罐直@1.7m,11.85mm,容积10.25m3,容器上安装两个安全阀，安全阀开启压力为1.42MP*关闭压力为1.13MPa,充装量为36%时在全包围火灾作用下的储罐干壁温度变化规律。图3为不同充装水平下的变化规律。8007006005000100200300400500600700800900100011001153时间图2储罐干墮温度随时间的变化关系(P)羽弩Y企卷幸・・・•-实验值一——计算值图3干堕温度随充装锻的变化关系2.2储罐内部液化气热响应试验发现，内部介质的热响应分为两个阶段：

7、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（如图4）: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，热疑山储罐内储传入后液体会沿容器储面上升，到底液体表面后向中心运动，并H从中心向下部的过冷液体区运动，与过冷液体混合。然后乂进入边界层区,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玄方向的温度梯度，这种现彖称为热分层。奋底部的不稳定液体区，液体扌妾受从储縮内壁传入的热量后，肓接乖肓向上运动与过冷液休混合。图4储鶴内部介质热响应模型储罐内部介质的温度变化规律

8、如图5所示。町以看出储縮内部气相温度高丁•液相温度。竺a番USM图5储離內部液化气体温岌响应规律2.3储罐内部压力响应储罐内部的压力变化主耍取决于内部介质的温度变化规律，实验研究发现，压力主要决定于内部分层区的温度。图6为液化石汕气储