火灾环境下储油罐热响应及火焰高度演化规律研究
发布时间：2021-11-28 09:20
随着世界工业化程度提高,化石燃料的消费量占比越来越高,世界各国对化石燃料的需求与日俱增。然而,油罐内储存的各种石油液体都属于易燃易爆的危险化学品,具有非常高的火灾危险性。油库作为油品存储的重要场所,一旦发生火灾,着火罐的高温火焰会散发出大量热辐射,对相邻储罐的罐体结构具有严重的破坏作用,而相邻储罐内油品的蒸发和压力变化也会受到显著影响。探究储油罐内外在火灾辐射作用下的热响应过程和内部压力响应过程,对暴露于火灾中的储油罐火焰行为进行预估,是防止工业场景火灾事故升级重要的参考依据。本文以油库区储油罐为研究对象,针对与着火罐相邻的储油罐在受外部热冲击下的火灾发展过程,即热响应—压力积聚—破裂燃烧三个阶段,选取每个阶段的特征参数,分别搭建了不同液位高度下压力储罐热响应及压力响应特性研究实验平台,不同边沿高度、油罐直径和油罐间距下双储油罐火焰高度特性研究实验平台,研究了各个液位下罐壁及介质温度发展规律及热分层效应的形成与发展,讨论了边沿高度、直径和间距对火焰高度发展的影响,同时研究了双油罐火火焰合并概率特性。研究结果表明当储油罐受到热冲击后,液体介质温度从上到下迅速分层,形成热分层现象,受介质热...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１压力储罐热响应及压力响应实验平台（；？＝２４５ｍｍ）??此外，在外侧罐壁竖直方向布置有６根贴壁热电偶用来记录罐壁出温度变化??情况
?第２章实验平台及测量装置???了燃料泄漏造成的火灾风险。??实验在罐顶处安装了一个公称压力１．６ＭＰａ的安全阀，热电偶和各个传感器??都通过安捷伦３４９７２Ａ数据采集仪连接到计算机，以实时记录数据。实验在室温??无风环境下进行，对每组工况开展了三次重复实验。??２．２．２实验装置及参数??实验装置由三部分组成：电加热源、压力储罐及测量系统。??１、电加热源：电加热源使用陶瓷加热带，加热带长１１０ｃｍ，宽７０ｃｍ，加热??功率为１０ｋＷ，输入热流密度为１３ｋＷ／ｍ２。陶瓷加热带是用高纯度氧化铝陶瓷绝??缘件制成的履带式加热器，最高表面温度达１３００Ｋ。由于压力储罐制作材料为不??锈钢，辐射吸收率低，本实验依据压力储罐外表面积定制此加热带，与直接暴露??在火灾环境下相比，使用电加热方式更加安全，因为没有明火，发生火灾和爆炸??的几率很小，并且通过电加热方式可以控制热通量的大小，且能保持热通量均匀。??在陶瓷加热带外部包裹硅酸铝陶瓷纤维毯，纤维毯主要作用为保温、防火、??隔热。隔热毯是用Ａ１级不燃材料制作，最高可耐１５００Ｋ高温。本实验中隔热棉??可极大降低电加热带热量的散失，提高加热效率。??＿??图２．２电加热带实物图??２、压力储罐：储油罐主体材料为Ｓ３０４０８不锈钢，总体高度１１０ｃｍ，外直径??３５ｃｍ，内直径３３ｃｍ，壁厚２ｃｍ，设计温度９２０Ｋ，■压极限ｌＯＭｐａ。储油罐上方??设置有泄压阀，泄压阀公称压力１．６ＭＰａ，整定压力１．０５ＭＰａ，排放压力Ｌ１１５ＭＰａ，??流道直径２０ｍｍ。沿压力储罐边缘轴向均匀钻６个螺纹孔，用于传感器测量介质??温度。??１５??
?第２章实验平台及测量装置???屬?、：＾Ｊ｜??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??图２．３压力储罐泄压阀（ａ）、罐体实物图（ｂ）与设计图（ｃ）??３、测量系统：高温压力传感器。实验所用压力传感器量程０－４ＭＰａ，精度??±０．５％ＦＳ，输出信号为电流，范围４－２０ｎｉＡ。压力传感器安装在压力储罐顶部位??置，与安捷伦数据采集仪相连，通过电脑记录罐内气相压力变化。??图２．４压力传感器实物图??稳压直流电源配合压力传感器一起使用，用来给压力传感器输入一定的电压。??由于压力传感器输出电流信号精度较高，信号容易受到干扰，故使用的稳压直流??电源的稳定性要好。本实验采用ＰＳ－３０５ＤＭ型直流稳压电源，输出电压为０－３０Ｖ。??在稳压工作状态下，电压稳定度Ｓ０．０１％＋３ｍＶ，负载稳定度５〇．〇ｌ％＋５ｍＶ，纹波噪??声ＳｌｍＶｒｍｓ。且电压显示精度为１０ｍＶ，可精确调节输出电压。??图２．５直流稳压电源实物图??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]多因素下小尺度油罐火火焰倾角的研究[J]. 任婕,陶常法,张志阳,宗若雯. 火灾科学. 2019(04)
[2]微肋结构对储罐失压下液化气瞬态暴沸特性的影响[J]. 任滔,段钟弟,丁国良. 化工学报. 2018(S2)
[3]美国加勒比石油公司储罐火灾爆炸事故[J]. 王梦蓉. 现代职业安全. 2016(01)
[4]大型油罐火灾的热辐射危害特性[J]. 庄磊,陈国庆,孙志友,冯磊,陆守香. 安全与环境学报. 2008(04)
[5]大型LPG罐区火灾爆炸事故后果评估[J]. 王艳华,佟淑娇,陈宝智. 工业安全与环保. 2004(11)
[6]喷射火焰环境下液化气容器的热响应[J]. 单彦广,俞昌铭. 燃烧科学与技术. 1999(04)
[7]盛有液化气的压力容器在高温环境下的热响应[J]. 淮秀兰,俞昌铭. 油气储运. 1993(04)
[8]黄岛油库特大火灾事故的分析[J]. 李进,宋广成. 消防科技. 1991(03)
博士论文
[1]压力容器蒸汽爆炸临界条件分析及后果仿真[D]. 王庆慧.东北石油大学 2011
[2]火灾环境下液化气储罐热响应动力过程的研究[D]. 邢志祥.南京工业大学 2004
硕士论文
[1]油罐热应力失效机理研究[D]. 米静.西安石油大学 2014
[2]池火与喷射火联合作用下液化气储罐的热及力学响应研究分析[D]. 弋明涛.郑州大学 2007
[3]液化石油气球罐的可靠性管理研究[D]. 孙德青.西南石油大学 2007
[4]火灾环境中液化气储罐热响应行为的数值分析[D]. 葛秀坤.南京工业大学 2004
本文编号：3524159
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１压力储罐热响应及压力响应实验平台（；？＝２４５ｍｍ）??此外，在外侧罐壁竖直方向布置有６根贴壁热电偶用来记录罐壁出温度变化??情况
?第２章实验平台及测量装置???了燃料泄漏造成的火灾风险。??实验在罐顶处安装了一个公称压力１．６ＭＰａ的安全阀，热电偶和各个传感器??都通过安捷伦３４９７２Ａ数据采集仪连接到计算机，以实时记录数据。实验在室温??无风环境下进行，对每组工况开展了三次重复实验。??２．２．２实验装置及参数??实验装置由三部分组成：电加热源、压力储罐及测量系统。??１、电加热源：电加热源使用陶瓷加热带，加热带长１１０ｃｍ，宽７０ｃｍ，加热??功率为１０ｋＷ，输入热流密度为１３ｋＷ／ｍ２。陶瓷加热带是用高纯度氧化铝陶瓷绝??缘件制成的履带式加热器，最高表面温度达１３００Ｋ。由于压力储罐制作材料为不??锈钢，辐射吸收率低，本实验依据压力储罐外表面积定制此加热带，与直接暴露??在火灾环境下相比，使用电加热方式更加安全，因为没有明火，发生火灾和爆炸??的几率很小，并且通过电加热方式可以控制热通量的大小，且能保持热通量均匀。??在陶瓷加热带外部包裹硅酸铝陶瓷纤维毯，纤维毯主要作用为保温、防火、??隔热。隔热毯是用Ａ１级不燃材料制作，最高可耐１５００Ｋ高温。本实验中隔热棉??可极大降低电加热带热量的散失，提高加热效率。??＿??图２．２电加热带实物图??２、压力储罐：储油罐主体材料为Ｓ３０４０８不锈钢，总体高度１１０ｃｍ，外直径??３５ｃｍ，内直径３３ｃｍ，壁厚２ｃｍ，设计温度９２０Ｋ，■压极限ｌＯＭｐａ。储油罐上方??设置有泄压阀，泄压阀公称压力１．６ＭＰａ，整定压力１．０５ＭＰａ，排放压力Ｌ１１５ＭＰａ，??流道直径２０ｍｍ。沿压力储罐边缘轴向均匀钻６个螺纹孔，用于传感器测量介质??温度。??１５??
?第２章实验平台及测量装置???屬?、：＾Ｊ｜??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??图２．３压力储罐泄压阀（ａ）、罐体实物图（ｂ）与设计图（ｃ）??３、测量系统：高温压力传感器。实验所用压力传感器量程０－４ＭＰａ，精度??±０．５％ＦＳ，输出信号为电流，范围４－２０ｎｉＡ。压力传感器安装在压力储罐顶部位??置，与安捷伦数据采集仪相连，通过电脑记录罐内气相压力变化。??图２．４压力传感器实物图??稳压直流电源配合压力传感器一起使用，用来给压力传感器输入一定的电压。??由于压力传感器输出电流信号精度较高，信号容易受到干扰，故使用的稳压直流??电源的稳定性要好。本实验采用ＰＳ－３０５ＤＭ型直流稳压电源，输出电压为０－３０Ｖ。??在稳压工作状态下，电压稳定度Ｓ０．０１％＋３ｍＶ，负载稳定度５〇．〇ｌ％＋５ｍＶ，纹波噪??声ＳｌｍＶｒｍｓ。且电压显示精度为１０ｍＶ，可精确调节输出电压。??图２．５直流稳压电源实物图??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]多因素下小尺度油罐火火焰倾角的研究[J]. 任婕,陶常法,张志阳,宗若雯. 火灾科学. 2019(04)
[2]微肋结构对储罐失压下液化气瞬态暴沸特性的影响[J]. 任滔,段钟弟,丁国良. 化工学报. 2018(S2)
[3]美国加勒比石油公司储罐火灾爆炸事故[J]. 王梦蓉. 现代职业安全. 2016(01)
[4]大型油罐火灾的热辐射危害特性[J]. 庄磊,陈国庆,孙志友,冯磊,陆守香. 安全与环境学报. 2008(04)
[5]大型LPG罐区火灾爆炸事故后果评估[J]. 王艳华,佟淑娇,陈宝智. 工业安全与环保. 2004(11)
[6]喷射火焰环境下液化气容器的热响应[J]. 单彦广,俞昌铭. 燃烧科学与技术. 1999(04)
[7]盛有液化气的压力容器在高温环境下的热响应[J]. 淮秀兰,俞昌铭. 油气储运. 1993(04)
[8]黄岛油库特大火灾事故的分析[J]. 李进,宋广成. 消防科技. 1991(03)
博士论文
[1]压力容器蒸汽爆炸临界条件分析及后果仿真[D]. 王庆慧.东北石油大学 2011
[2]火灾环境下液化气储罐热响应动力过程的研究[D]. 邢志祥.南京工业大学 2004
硕士论文
[1]油罐热应力失效机理研究[D]. 米静.西安石油大学 2014
[2]池火与喷射火联合作用下液化气储罐的热及力学响应研究分析[D]. 弋明涛.郑州大学 2007
[3]液化石油气球罐的可靠性管理研究[D]. 孙德青.西南石油大学 2007
[4]火灾环境中液化气储罐热响应行为的数值分析[D]. 葛秀坤.南京工业大学 2004
本文编号：3524159
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