基于池火模型的柴油儲(chǔ)罐火災(zāi)分析

基于池火模型的柴油儲(chǔ)罐火災(zāi)分析

該儲(chǔ)層是一家專(zhuān)業(yè)的儲(chǔ)存、輸送和供應(yīng)石油和石油產(chǎn)品的專(zhuān)業(yè)儲(chǔ)層。其中，儲(chǔ)層是儲(chǔ)火風(fēng)險(xiǎn)最大的系統(tǒng)之一?；馂?zāi)類(lèi)型包括池火災(zāi)、火災(zāi)、泡沫液體擴(kuò)大爆炸和未關(guān)閉的蒸汽云。池火災(zāi)產(chǎn)生的火焰對(duì)周?chē)a(chǎn)生強(qiáng)烈的熱輻射，給附近的人員造成傷害，并使周?chē)娜剂险T發(fā)環(huán)境，造成巨大損失。因此，預(yù)防和救援儲(chǔ)水池火災(zāi)是儲(chǔ)層安全管理的重點(diǎn)。為了使儲(chǔ)罐池火災(zāi)的預(yù)防和救援工作更加具有針對(duì)性和科學(xué)性,對(duì)池火災(zāi)的有關(guān)參數(shù),如持續(xù)時(shí)間、火焰高度、熱輻射通量等進(jìn)行分析計(jì)算是十分必要的,筆者運(yùn)用池火災(zāi)模型,對(duì)中油大連瓦房店油庫(kù)儲(chǔ)罐池火災(zāi)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算,并依據(jù)分析計(jì)算結(jié)果對(duì)儲(chǔ)罐池火災(zāi)的預(yù)防和救援提出有關(guān)建議。1.庫(kù)和庫(kù)的基本信息1.1長(zhǎng)江縣嶺東患者評(píng)論員、普蘭店地區(qū)中國(guó)石油天然氣股份有限公司大連瓦房店銷(xiāo)售分公司注冊(cè)地址位于瓦房店市鉆石街41號(hào),儲(chǔ)存地址位于瓦房店市嶺東辦事處轉(zhuǎn)角村,始建于1956年,占地面積60128m2,油庫(kù)出庫(kù)以汽油為主,主供瓦房店和普蘭店地區(qū),現(xiàn)日均出庫(kù)500噸左右,2011年單日出庫(kù)最高為672噸;柴油出庫(kù)以上述兩地客戶(hù)為主,現(xiàn)日均出庫(kù)150噸左右。2009年和2010年周轉(zhuǎn)量分別為118263.767噸和198001.307噸。1.2浮頂汽油罐2座圖2油庫(kù)由儲(chǔ)油區(qū)、油品裝卸區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)和行政管理區(qū)組成。儲(chǔ)油區(qū)由三個(gè)油罐組、一個(gè)裝卸油泵棚組成,三個(gè)油罐區(qū)內(nèi)中間均設(shè)有隔堤。第一油罐組在一個(gè)防火堤內(nèi)布置有3000m3(Φ17m×13.3m)地上立式浮頂汽油罐1座,2000m3(Φ14m×13.3m)地上立式浮頂汽油罐1座;第二油罐組在一個(gè)防火堤內(nèi)布置有:3000m3(Φ17m×13.3m)地上立式固定頂柴油罐1座,2000m3(Φ14m×13.3m)地上立式浮頂汽油罐1座,1000m3(Φ11m×10.6m)地上立式固定頂柴油罐1座,1000m3(Φ11m×10.6m)地上立式浮頂乙醇罐1座;第三油罐組在一個(gè)防火堤內(nèi)布置有:2000m3(Φ14m×13.3m)地上立式浮頂汽油罐2座,2000m3(Φ14m×13.3m)地上立式固定頂柴油罐2座。裝卸油泵棚位于鐵路油品裝卸棧橋北側(cè)14.5m,共有油泵17臺(tái),其中卸車(chē)泵6臺(tái)、裝車(chē)泵11臺(tái)。1.3最大風(fēng)速,10m/s所在地年平均溫度:10.5℃;絕對(duì)最高溫度:35.3℃;絕對(duì)最低溫度:-21.4℃;瞬時(shí)最大風(fēng)速:30m/s;風(fēng)載荷:0.6kPa;年平均風(fēng)速:5.3m/s;年(夏季)主導(dǎo)風(fēng)向:偏南風(fēng);年(冬季)主導(dǎo)風(fēng)向:偏北風(fēng);夏季主導(dǎo)風(fēng)向:SSE;冬季主導(dǎo)風(fēng)向:NNW。2.儲(chǔ)水池火災(zāi)結(jié)果計(jì)算模型對(duì)于儲(chǔ)罐池火災(zāi)需要計(jì)算的參數(shù)有:火災(zāi)持續(xù)時(shí)間、池火的火焰高度、火焰熱輻射系數(shù)等。這些參數(shù)的計(jì)算方法如下。2.1燃料燃燒質(zhì)量燃燒速度mf當(dāng)儲(chǔ)罐中額定容積為v時(shí),火災(zāi)持續(xù)時(shí)間t為:式中:v為儲(chǔ)罐額定容積,m3;ρ為燃料密度,kg/m3,汽油為0.75×103kg/m3,柴油為0.88×103kg/m3;mf為燃料燃燒質(zhì)量燃燒速度,kg/(m2.s),汽油為0.025kg/(m2.s),柴油為0.0136kg/(m2.s);D為儲(chǔ)罐直徑,m。2.2無(wú)風(fēng)可池火焰高度式中:ρα為空氣密度,取1.293kg/m3。2.3即生活風(fēng)速,風(fēng)速m/s,u(1)有風(fēng)時(shí)池火的火焰高度H為:式中:u為10m高處風(fēng)速,m/s;uc為特征風(fēng)速,計(jì)算方法為:如果u<uc,則uc=u。(2)火焰在風(fēng)作用下向下風(fēng)擴(kuò)展,風(fēng)向上直徑D’為:(3)火焰傾斜角θ為:2.4柴油及燃燒效率計(jì)算儲(chǔ)罐燃燒時(shí)放出的總熱輻射通量Q為:式中:Hc為燃料燃燒熱,J/kg;汽油為4.36×107J/kg,柴油為4.48×107J/kg;η為燃燒效率一般0.13~0.35,保守取0.35。S1為火焰頂部面積,S2為火焰?zhèn)让娣e,無(wú)風(fēng)時(shí),火焰截面為圓,則有:有風(fēng)時(shí),火焰截面為橢圓,短軸長(zhǎng)為D,長(zhǎng)軸長(zhǎng)為D’,則有:3.計(jì)算結(jié)果和分析本文選取3000m3的汽油罐、柴油罐進(jìn)行計(jì)算,分別計(jì)算無(wú)風(fēng)和瞬時(shí)最大風(fēng)速(30m/s)下池火的有關(guān)參數(shù)。3.1無(wú)風(fēng)情況下池火火焰高度對(duì)于3000m3汽油儲(chǔ)罐,在額定儲(chǔ)量情況池火災(zāi)的有關(guān)參數(shù)分別為:(1)池火災(zāi)持續(xù)時(shí)間:99.18×103(s),約27.55(小時(shí))。(2)無(wú)風(fēng)情況下池火火焰的高度13.51(m),總熱輻射通量為4.0786×107(w)。(3)在瞬時(shí)最大風(fēng)速(30m/s)下,池火火焰高度6.36(m),風(fēng)向上直徑為28.647(m),火焰傾角為77.180,總熱輻射通量3.7424×107(w)。3.2無(wú)風(fēng)情況下池火火焰高度對(duì)于3000m3柴油儲(chǔ)罐,在額定儲(chǔ)量情況發(fā)生池火災(zāi)的有關(guān)參數(shù)分別為:(1)池火災(zāi)持續(xù)時(shí)間:212.3517×103(s),約58.98(小時(shí))。(2)無(wú)風(fēng)情況下池火火焰的高度9.363(m),總熱輻射通量為2.407×107(w)。(3)在瞬時(shí)最大風(fēng)速(30m/s)下,池火火焰高度4.078(m),風(fēng)向上直徑為28.647(m),火焰傾角為77.180,總熱輻射通量2.303×107(w)。4.儲(chǔ)罐火災(zāi)時(shí)的預(yù)防(1)對(duì)于3000m3的儲(chǔ)罐,汽油儲(chǔ)罐火災(zāi)持續(xù)時(shí)間約1晝夜,而柴油儲(chǔ)罐池火災(zāi)的持續(xù)時(shí)間達(dá)兩晝夜。因此,在平時(shí)對(duì)消防物質(zhì)的儲(chǔ)備應(yīng)考慮一定余量,尤其是消防水應(yīng)準(zhǔn)備充分,一旦儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi),在思想上要有足夠的重視,并采取必要的措施減少儲(chǔ)罐中燃料的量。(2)在有風(fēng)的情況,一方面使火焰發(fā)生傾斜,另一方面使火焰直徑向下風(fēng)向擴(kuò)展,因此,在進(jìn)行火災(zāi)救援時(shí),應(yīng)注意下風(fēng)向最