汽油储罐火灾燃烧特性的实验研究.pdfVIP

中国丁程热物理学会 ％№}*2 2003年学术会议 编号：0341i0 汽油储罐火灾燃烧特性的实验研究‘ 赵大林1魏东2田亮1薛岗1 l——公安部天津消防研究所，天津，300381 2——武警学院消防指挥系，河北廊坊，065000 摘要：本文通过对直径为lm、15m和27m的汽油储罐进行燃烧特性实验。分析了汽油罐火灾的发展 历程，井分别从火焰脉动频率、火焰高度、倾斜角度以及火焰的温度分布特性等方面进行了研究和讨 论。在此基础上，结合汽油火焰的燃烧特点，揭示了油品表面及其内部的温度分布规律和热量传递原 理。本文的研究结果对于油罐消防安全的工程设计以及火灾中灭火预案及战术的制定都具有理论和实 践上的指导意义。 关键词：汽油储罐、火灾、燃烧特性、热量传递 O前言 油罐火灾是目前损失大、难以扑救的火灾之一。据国内炼油厂油罐火灾的统计【1j， 在所有的油罐中原油罐火灾占40％，汽油罐占32％，柴油罐占8％，重质油品储罐占20％， 可见汽油储罐的火灾危险性是比较大的。汽油罐发生火灾时，通常是火势猛，火焰高， 对周围的热辐射强度非常大，直接威胁周围物体和邻近油罐。如果扑救不及时，很容易 引起相邻油罐着火，使火势扩大。给扑救造成更大困难。如2001年的沈阳大龙洋油库 大火，烧掉汽油罐8个，经济损失近亿元。因此，研究汽油罐区火灾发生、发展的内在 规律，揭示油罐火焰传播、热量传递等方面的内在规律，对于保障国家和人民生命财产 安全是十分必要而又非常迫切的。但由于油罐火灾研究的特殊性，加之资金、安全、环 保等因素的限制，直接进行大型实验是非常困难的，近些年来，我国进行这方面的实验 很少。为此，本课题组对不同直径的汽油罐进行了中等规模的火灾实验，目的是获取汽 油储罐火灾过程中的基础数据与燃烧规律，为消防工程的设计和灭火战术的制定提供参 考与依据。 1实验系统与装置 实验系统主要由油罐本体、冷却水系统和数据测量采集系统三部分组成，油罐直径 分别为lm、1．5m和2．7m。为了解决油罐罐底在加工和安装过程中出现的变形而导致油 层厚度不均以及模拟油罐真实情况，在罐底加10-20mm的水垫层，油层漂浮在水面上， 这样在整个燃烧面积上油层厚度均保持一致。由于测量辐射热和全热流的元件在正常工 作条件下需冷却水保护，同时使温度测量支撑杆能够耐住高温火焰，专门制作了一套容 积为1000L的水冷却系统，通过离心式水泵加压，以满足各个测点的冷却保护。此外， 为了安全起见，设置了两支固定式带架水枪和三支移动式水枪，以备实验异常时使用。 ‘国家虬卜五”攻关课题“石油储罐区火灾发展趋势的预测”资助项目 740 0m油罐温度测点布置图 图2着火油罐燃烧过程现场照片 图1直径为1 实验的测量系统主要包括温度、辐射熟、全热流和燃烧速率的测量，直径为1m 的油罐的结构尺寸及温度测点布置如图1所示。Tl—T8测量火焰不同位置的温度变化， 加m10不锈钢保护套管。利用干湿球温度计测量环境温度和湿度，PR．550风向风速仪测 量瞬态风速和风向。温度、热流量、风向和风速信号均通过研华ADAM5000系列模块 转为数字信号输入工控机，其数据采集系统流程如图3所示。 2火灾的发展历程 任何油罐火灾都是经过从小到大的发展过程，火灾发展的快慢，决定于物质燃烧 时所放出的热量，放出热量越多，燃烧的速度就越快，达到稳定燃烧所需要的时间也就 越短。在油罐火灾中，通常将燃烧的发展过程分为初起、发展猛烈、稳定燃烧和衰减熄 量 实验装置 图3计算机数据采集系统组成及原理图 灭四个阶段o“，也有的文献将其细分为五个阶段甚至更多，作者认为燃烧阶段的划分与 油品的种类和燃烧特性是有密切划分的。对于汽油罐的燃烧来讲，可将油罐的燃烧分为 三个阶段，初起阶段、稳定燃烧阶段和衰减熄灭阶段，从图4中可以清楚地看出各个阶 段的火焰温度变化趋势。