比较FDS和FLUENT在池火灾模拟中的应用

热辐射是池火灾燃烧的主要危害之一,可能导致人员伤亡或设备设施损坏。油罐火灾是典型的池火灾。本文通过对无风情况下油罐火灾火焰形状进行理论模型分析,建立了各自的物理模型和几何模型。应用计算流体动力学软件Fluent和火灾动力学模拟软件FDS,对无风情况下池火灾对周围大气环境的热辐射强度进行模拟,得到了火焰周围入射热流密度分布图,运用软件Statistica拟合得出热辐射强度与距离火焰中心的水平距离的对应关系,分别计算出轻伤半径区域下的最小安全距离。数值模型模拟结果与池火灾经验模型进行比较,发现FDS辐射强度结果与经验模型结果吻合较好。分析了利用这两种模型模拟油罐火灾各自的优点和缺点,最后提出了运用FDS软件模型模拟油罐火灾时的优势。     

扬沸火灾发生时间预测模型的建立与应用分析

原油储罐扬沸火灾由池火灾发展而成,是一种危害性极大的事故.准确预测扬沸事故发生的时间,是扬沸机理研究中的难题之一.现有扬沸时间计算的通用模型由于没有考虑油品的粘性作用,计算结果误差较大.把扬沸火灾简化为无内热源的非稳态传热问题,在此基础上进行传热分析,进而推导出扬沸事故时间计算模型.设定了6组不同尺寸和不同充装水平的原油储罐池火灾,利用推导模型计算出了相应的扬沸事故发生时间.将计算结果与通用模型计算结果以及实验结果进行对比:该模型的准确性由于通用模型,计算结果与实验值误差较小,较为合理.研究结果对于扬沸火灾事故下消防人员的灭火救援的安全保障具有重要意义.     

池火灾评价法在环氧乙烷罐区的应用研究

以某石油化工厂区为工程应用背景,通过对环氧乙烷储罐区计算模型的建立,应用池火灾评价法对环氧乙烷储罐发生池火灾的热辐射伤害区域进行了定量计算,得出环氧乙烷罐区发生池火灾的各级影响半径和造成的伤害程度。结果表明,只有当人员撤离罐区67.35 m范围外方可避免受到热辐射伤害。从环氧乙烷罐区的整体安全性出发,提出了具体的防护措施和建议,为企业的安全管理工作提供参考依据。     

化工储罐区池火灾多米诺效应风险评估

化工储罐区储罐数量较多且集中,一旦发生事故很可能诱发多米诺效应造成灾难性的后果。在分析池火灾多米诺效应作用模式的基础上,建立了池火灾多米诺效应风险评估模型,并对某化工储罐区进行了实例计算,分析了单一储罐池火灾事故引发其他储罐池火灾的风险。分析结果表明,池火灾是诱发化工储罐多米诺事故的重要因素,且会造成风险的显著增加,但并非所有的池火灾事故都会诱发多米诺效应。此外,将多米诺效应评价方法应用于化工储罐池火灾事故风险评估中可有效地预测次生事故的发生概率和后果,从而提出针对性措施。     

池火灾情况下可燃液体储罐孔洞泄漏量的研究

对石化领域中池火灾情况下可燃液体储罐孔洞泄漏的实际泄漏量进行了研究,分析了立式固定顶罐、球罐及卧罐3种储罐内液体的实际孔洞泄漏过程。针对罐内可燃液体孔洞泄漏量的确定方法进行了研究,获得求解模型。利用Visual Basic语言开发了适用于石油化工领域池火灾情况下可燃液体储罐孔洞泄漏量确定的计算软件,该软件可使储罐液体孔洞泄漏量的计算更加简便、精确,并由此可较准确地确定池火灾的伤害范围,为石化厂区的装置平面布局及事故应急救援预案的制定提供指导依据。     

基于模糊保护层的池火灾事故风险分析

为计算引发池火灾事故的风险值,提高事故风险的量化水平,判断现有风险控制措施是否满足风险容忍度的要求,为制定减缓风险措施提供依据,给出了新的池火灾风险评估模型。基于传统的保护层分析模型(LOPA),结合模糊集合理论,引入模糊风险矩阵进行风险评估,构建适用于引发池火灾事故的模糊保护层(fL OPA)风险分析模型。该模型的特点是将模糊逻辑和保护层分析结合,减少了传统保护层分析方法计算过程中的不确定性因素,引入严重度减少指数(SRI)概念,使严重度计算、风险评估更加准确。运用该模型对原油储罐泄漏池火灾事故风险进行分析,给出风险决策方案,判断现有保护措施是否能控制风险在可容忍范围内,实例验证了模型的可行性。     

烃类池火灾热辐射量化分析模型探讨

为澄清有关烃类池火灾热辐射量化分析模型选择中存在的问题,针对"池火计算方法"模型进行量纲分析和物理意义方面的讨论,提出该模型在概念使用、量纲关系、热释放速率的计算以及池火焰模化等方面存在的问题。系统阐述点源模型、Shokri-Beyler模型、Mudan模型等常用烃类池火灾热辐射通量分析模型的适用条件和应用范围。点源模型适用于被辐射目标物从池火焰接受的热辐射通量小于5 kW.m-2情况下池火灾热辐射的量化分析;Shokri-Beyler模型主要应用于估算被辐射目标物从池火焰接受的热辐射通量大于5 kW.m-2的情况;Mudan模型可用于估算无风或有风条件下被辐射目标物从池火焰接受的热辐射通量。     

甲苯池火灾热辐射数值模拟

文中用CFD技术对甲苯池火灾进行数值模拟,首先对甲苯火焰进行数值计算,得到在稳定的横向风条件下,甲苯燃烧的峰温、产物组分、瞬时速度等火焰特征参数以及其空间分布情况：火焰温度的最高点在对称面y=0上,最高温度为1778K,火焰倾斜角度为26°（与竖直方向夹角）,火焰高为22.5m。然后应用CFD软件F luent对池火灾进行热辐射模拟,模拟结果表明：对于锰钢材料、内径为20m甲苯储罐,稳态有风池火灾情况下,相邻两储罐之间安全距离在上风向为59m,下风向为72m。由于描述燃烧过程和湍流情况的数学物理模型还不太完善、对大气状况的简化等原因,结果偏保守,文中对此进行了分析讨论。此项研究为CFD技术研究碳氢化合物火灾的一个尝试。     

公众聚集场所火灾疏散性能化分析方法研究

针对公众聚集场所人员密集的特点和现行规范适用上的局限性问题,本文就公众聚集场所火灾条件下的人员疏散性能化分析方法进行研究,构建了以安全疏散为主线的性能化分析技术体系,确定了保障人员生命安全的总体目标和人员安全疏散的性能指标可接受阈值。通过火灾场景设计和烟气蔓延模型的运用,归纳总结可用疏散时间的计算模型;通过分析现有疏散需要时间计算模型的不足,提出利用当量疏散速度解决疏散模型中火灾对疏散过程影响的问题。研究结果对建筑火灾疏散安全性分析具有重要的指导意义,为我国的安全疏散性能化分析方法体系的建立和应用提供参考。     

池火灾环境下石化管廊管道热响应规律数值模拟

以上海化工园区某段管廊为研究对象，采用FDS软件构建在池火灾环境下石化管廊管道模型，研究石化管道在池火灾下的受火过程及管道热响应规律。结果表明，火灾功率对池火灾影响最大；随着火灾功率的增大，池火上方管道达到最高温度时间缩短，温升速率增大，管道位置对于温度上升的影响逐渐减小，不同位置管道的温差呈现先增加后减小的趋势；当风速大于1 m/s时，风速每增加0.5 m/s，管道峰值温度降低20%；增大油池尺寸可有效增强火焰对油池位置偏移的抗性；并根据石化管廊管道池火灾下热响应规律，建立管廊管道温升公式。     

公路隧道压缩空气泡沫系统灭油池火实验研究

为研究压缩空气泡沫与4.65 m2汽油池火作用过程中隧道内温度、热辐射强度、高温烟气等的变化规律,采用30 m×6 m×6 m公路隧道实验模型,考察公路隧道压缩空气泡沫系统对油池火的灭火性能。结果表明:在供给强度为5.1 L/(min·m2)、气液比14∶1条件下,公路隧道压缩空气泡沫系统对于汽油池火具有优异的控灭火能力,控火时间为21 s,灭火时间为27 s,且泡沫性能稳定,抗复燃能力强;压缩空气泡沫对于隧道内高温烟气层扰动很小,不会导致高温烟气下降到隧道下部,故不影响人员逃生疏散;在压缩空气泡沫作用下,隧道顶部及侧壁100 ℃以上高温持续时间均不超过150 s,并且可在30 s内将油池火周围的热辐射强度降至安全范围。     

变压器油池火燃烧规律的实验研究*

为对变压器油池火灾进行准确有效的灭火，研究不同尺寸和不同厚度下变压器油的火灾动力学特征和基本燃烧特性，具体分析变压器油的燃烧过程和变压器油燃烧速率、火焰温度以及辐射热流随油池直径以及厚度的变化规律。结果表明:整个油品的燃烧过程分为预热燃烧阶段、稳定燃烧阶段和火焰熄灭阶段。对于厚度大于10 mm的油池燃烧，稳定阶段的燃烧速率与油层厚度无关，稳定阶段的燃烧速率随着油池直径的增加而增加。同时，变压器油火灾连续火焰区温度接近750 ℃。对于稳定燃烧阶段下的变压器油燃烧，基于辐射通量可得出在燃烧过程中，辐射热量占总燃烧热的占比约为1/3。研究结果可丰富变压器油燃烧的基础数据，为变压器火灾的灭火提供参考。     

氨分解装置中液氨储罐火灾爆炸危险性分析

以某金属处理企业氨分解装置中液氨储罐罐区为例,对液氨泄漏后火灾爆炸事故及其伤害范围进行了研究,用池火、蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气爆炸模型进行计算分析,给出火灾、爆炸事故的人员伤害和财产损失范围。结果表明:围堤堤内池火或罐内池火时,罐区建构筑物内的汽化器、管道等设备会因直接过火或热辐射导致损坏,建筑内人员死亡,但难以波及罐区之外;蒸气云爆炸产生相当于1192.72kgTNT爆炸的当量,爆炸的后果严重,应重点防范,防范的重点为液氨泄漏、点火源;沸腾液体扩展蒸气爆炸的火球半径56.1m,持续时间8.7s,死亡半径27.2m,其源于储罐受热或系统突然失效,液体瞬时泄漏汽化并遇点火源而发生,具有突发性且后果严重,企业应高度重视并严格储罐及系统的定期检验与校验、密切关注系统的有效运行。     

不同通风条件下柴油池火的实验研究

为了分析不同通风条件对柴油池火燃烧特性及引燃特性的影响,进行205 mm带水垫层柴油池火的引燃实验,通过对池火燃料的质量损失速率、火焰高度、温度及热辐射等的监测,分析通风环境中柴油池火的热传递规律。结果表明:当风速为0.5 m/s时,火灾进入旺盛阶段的时间提前,火焰平均温度最高;当风速为1 m/s时,风速的增加导致油池火的质量损失速率增加,位于主火源下风向的待引燃火源获得的热辐射通量增大,火灾旺盛阶段火焰的平均温度降低,火焰高度降低,下风向相邻油盘引燃的时间提前;1 m/s情况下,205 mm带水垫层柴油池火的安全间距需增加到1D以上;通风环境对池火发展及蔓延的影响是显著的,应适当加大下风向可燃物的安全间距,合理选择通风排烟风速,优化火灾应急救援策略。     

烃类流体火灾伤害破坏作用定量分析

对烃类流体火灾的伤害破坏作用进行正确的定量分析是开展重大消防目标火灾风险评估工作的基础。针对烃类流体火灾伤害破坏作用定量分析中存在的问题,系统论述烃类流体火灾伤害破坏作用的定量分析方法,分析并讨论火球、池火、喷射火和蒸气云火灾等不同火灾形式的热辐射通量计算模型及其前提条件,对不同热辐射伤害破坏作用准则及伤害概率模型的适用条件和模型基础进行了论述。     

TF5池火平均质量损失速率简化模型及其高原环境下的适用性研究

通过池火在常压环境下燃烧时的质量损失机理分析,对火灾探测中欧洲标准试验火TF5(正庚烷池火)归纳推导出以辐射热反馈为主导的质量损失速率简化模型,并推广到拉萨高原低压环境.该模型建立了TF5池火平均质量损失速率与火焰温度四次方的正比关系,通过对火焰温度的测量,确定燃料液面所受的辐射热反馈功率,从而推算出燃料的平均质量损失速率.同时结合合肥及拉萨两地的TF5标准火实验,对模型进行了验证,实验结果表简化模型能够反映出不同气压下TF5池火燃烧的主要过程.     

池火灾热辐射下的最小安全距离

防火间距是石油化工企业平面设计中的一个重要参数 ,笔者旨在从流体力学角度研究池火灾发生情况下邻罐之间最小安全距离 ,从而给防火间距的制定提供依据。辐射是储罐区池火灾的主要传热方式 ,作者对池火灾形状以及介质辐射吸收性质进行了适当的简化 ,用CFD软件Fluent对丙烷液化烃储罐池火灾热辐射进行了数值模拟。模拟结果表明对于锰钢材料、内径为 1 2 4 1 0mm液化烃压力储罐 ,稳态池火灾情况下 ,相邻两储罐之间的最小安全距离为 1 5m。