轻质油品罐区流淌火灾发展特征和危害研究

为了研究罐区储运过程中发生泄漏导致的流淌火事故,设计并搭建了流淌火燃烧试验平台。采用流淌火燃烧试验平台和CFD数值计算2种方法研究了汽油流淌燃烧特性,对比分析表明,流淌火实体试验与CFD数值计算的结果误差在可接受范围内。基于上述结论,以防火堤内储存汽油的4个2 000 m3汽油储罐罐组为研究对象,模拟计算输油管道泄漏至防火堤内引发流淌性火灾的危害特性,得到了流淌火灾蔓延发展过程以及流淌面积、温度场等特征参数的变化规律。研究结果表明:泄漏速率保持不变时,流淌面积逐渐增大直至趋于稳定,其增长速率不断减小;流淌火发展至稳定燃烧阶段时,临近储罐被火焰包围,其中高度为5 m处的罐壁温度和辐射强度最大,温度在1 300 ℃左右波动,辐射强度稳定在500 kW/m2左右。     

航空煤油流淌火蔓延特性试验研究

为保证航空燃油储运安全和机场消防安全,设计并搭建航空燃油流淌火试验平台,以航空煤油(JP4)为试验燃料,根据蠕动泵转速选取4种不同泄漏速率,开展航空煤油流淌火试验研究。试验中记录航空煤油流淌火的火焰前沿位置、燃烧面积、蔓延速率等典型特征参数,并对试验过程进行录像,分析典型特征参数的变化。结果显示,航空煤油流淌火的稳定线燃烧速率为3.71×10-5m/s,初始蔓延速率随泄漏速率的增加率约5.5 mm/s。航空煤油流淌火的典型特征参数均与泄漏速率正相关。     

泡沫材料在狭缝空间垂直火蔓延的数值模拟

保温材料的火蔓延特性对建筑防火有重要意义,而其在狭缝等特殊空间结构中的燃烧特性还缺乏深入研究.本文采用CFD模拟技术和并行计算手段对狭缝空间中泡沫材料的竖直火蔓延特性进行了分析研究.计算发现在狭缝宽度为5 -6 cm时,由于侧向补风增强,导致狭缝内存在规则的大尺度涡旋结构.涡旋将火焰向两侧拉扯,而且涡旋强度可以增强狭缝内火蔓延速度.相对开放空间的情况,在狭缝空间中泡沫材料的火焰高度随线热释放速率强度的增加较慢,并且存在最小热释放速率强度.当热释放速率强度小于一定值时,火焰将会熄灭.     

不同坡度对正庚烷流淌火燃烧特性的影响

针对液体燃油储运过程中泄漏引发的火灾爆炸事故,设计并搭建流淌槽坡度可调式液体燃油流淌火燃烧试验平台,开展连续泄漏正庚烷流淌火试验。选择水平表面(0°)流淌试验作为基准,改变流淌槽的坡度(0.5°,1°和3°),研究分析不同泄漏速率下连续泄漏正庚烷流淌火的燃烧面积、燃烧速率等燃烧特征参数的变化规律。结果表明:1)连续泄漏正庚烷流淌火燃烧特征参数均随泄漏速率增加而明显增加;2)坡度对连续泄漏正庚烷流淌火燃烧特性影响显著,即使流淌槽坡度增加0.5°,其燃烧特性即发生明显改变;3)连续泄漏正庚烷流淌火的平均稳定燃烧速率随流淌槽坡度的增加反而减小。     

静止环境中可燃固体表面火蔓延特性的实验研究

本文通过模拟实验方法研究静止环境下可燃固体材料表面的火蔓延特性,应用火焰结构显示技术连续观察和记录了固体可燃物表面火蔓延的火行为,并利用温度示踪技术连续考察和分析了固体可燃物表面的火蔓延过程,同时研究分析了燃烧试样类型对火蔓延速率的影响,所得结查物理上合理。     

通风状况对乳胶泡沫材料燃烧特性影响

设计小尺寸实验平台,研究不同通风管道风速对乳胶泡沫材料燃烧特性的影响。在不同风速条件下进行实验,获得材料表面温度分布、质量损失速率、火焰高度和火蔓延速率等特性参数。实验结果表明,在管道风速为0,1.5,3,4.5,6 m/s时,平均火焰蔓延速率分别为0.24,0.20,0.23,0.25,0.24 cm/s,最大质量损失速率分别为2.80,2.26,2.65,3.18,3.63 g/s。在有风条件下,随着风速的增加,火焰燃烧过程变得更加剧烈,最大质量损失率变大。实验样品的燃烧过程可以分为3个阶段:初始生长、完全燃烧和熄灭。最大火焰高度发生在燃烧过程的第2阶段,不同管道风速下的最大火焰高度分别为96.39,72.83,90.68,94.96,95.32 cm。     

通风对综合管廊内电缆燃烧及火蔓延过程影响的数值模拟研究

综合管廊内电缆的火灾燃烧特性一直被国内外学者所关注,然而目前关于通风对电缆燃烧及火蔓延过程影响的研究相对较少。在通风系统的作用下,电缆内部及外部温度分布、热解气体浓度与无通风情况相比有很大的差异,电缆的燃烧及火蔓延过程将会更为复杂。为了研究通风作用下综合管廊内单根电缆的燃烧过程,采用FDS对15 kV交联聚乙烯绝缘铜芯电缆的火蔓延过程开展了数值模拟。通过分析不同风速条件下的电缆火焰形态、各层材料温度、火蔓延长度和热释放速率(HRR)曲线,详细研究了通风速度对综合管廊内单根电缆燃烧及火蔓延过程的影响。结果表明当通风速度不超过2 m/s时,通风能够促进电缆燃烧,电缆表面存在气相火焰,其火蔓延长度、热释放速率峰值等不断增加,此时综合管廊内火灾危险性不断增大;当风速大于等于3 m/s时,通风抑制了电缆燃烧,电缆的火蔓延长度、热释放速率峰值随之迅速降低,电缆PVC层、XLPE层温升的原因是线芯对绝缘材料的热传导,电缆的火灾危险性也随之减小。     

危化品泄漏围堵材料理化性能及燃烧行为研究

针对易燃液体泄漏围堵问题，开发了1种可快速发泡的酚醛泡沫材料，对其表观密度、耐水性、耐酸性、耐碱性、氧指数、燃烧行为及产烟成分进行系统研究。研究结果表明:发泡材料在中性和酸性液体环境中表现出良好的耐受性；在碱性环境中稳定性降低，由于共轭效应，导致分子中的H+遇碱性环境发生中和反应；发泡材料的氧指数和锥形量热测试参数（热释放速率、总热释放量及总生烟量等）表明该材料具有良好的耐火性；发泡原料中的含硫交联剂是其燃烧产烟生成较高浓度SO2的主要原因。     

倾斜XPS板材向外多向耦合蔓延燃烧特性研究

为探究热塑性板材被点火源引燃后向四周火蔓延的行为特征,针对不同倾角的方形挤塑聚苯乙烯(XPS)泡沫板材,开展中心引燃后火焰向不同方向蔓延燃烧的试验,分析火蔓延状态、火蔓延速度和内部温度场随倾斜角度的变化关系。结果表明:XPS材料在受热时产生的收缩行为导致上方预热区接收热量变化,使得倾斜角度大的板材向上火蔓延更困难;当发生向上火蔓延时,蔓延速度随倾角的增大而增大,且速度远大于横向和向下火蔓延速度;向下火蔓延速度随倾斜角度的增大呈先降低后增大的趋势,横向火蔓延受板材倾角影响较小;当材料受热时温升剧烈,则易形成材料向该点处火蔓延,反之,材料受热出现显著收缩而温升较慢,则易熄灭。     

油浸式变压器消防灭火真型试验平台构建及试验验证

针对油浸式变压器的起火原因、燃烧和灭火特性,模拟变压器同时发生套管火、变压器本体火、油枕火、集油坑火等立体火灾现象,构建适用于油浸式变压器的消防灭火系统真型试验平台,设计并安装泡沫喷雾和压缩空气泡沫灭火系统。基于大量冷喷性能试验,确定了泡沫灭火系统在真型变压器上的优化布置。全尺度变压器灭火试验表明：变压器在充分燃烧阶段,其火焰最高温度可达800℃;热辐射强度最大为34.6 (kW·m^-2);采用压缩空气泡沫灭火系统,最短35 s扑灭变压器的全部火灾。该真型试验平台构建合理,达到预期试验效果,为研究油浸式变压器火灾及各类消防灭火装备的性能试验提供了研究基础。     

变坡度条件下正丁醇定常流淌火非稳态燃烧行为研究*

为探究流淌火在变坡度地面的蔓延特性，丰富火灾研究理论，推进流淌火预防和风险评估的发展，采用1套自制矩形小尺度油槽系统，研究正丁醇变坡度、变泄漏速率情况下溢油定常流淌火的蔓延特性。结果表明:当泄漏速率相同时，坡度越大，正丁醇的加速过程越明显，当坡度从1°上升到4°，正丁醇扩散速率增大了40.8%；不同坡度下，正丁醇的平均火焰高度随泄漏速率的变化均呈现“上升-下降-稳定”趋势；流淌火蔓延过程中脉动方式分为2种:“跳跃-爬行”和“跳跃-爬行-回缩”；当泄漏速率较小时，流淌火蔓延过程中的脉动频率随油槽坡度的增大而增大，当泄漏速率较大时，脉动频率不再随油槽坡度的改变而发生明显趋势变化。     

侧向风速作用下聚氨酯泡沫双火源火蔓延研究

为探究环境风作用下逆向双点火源聚氨酯泡沫火蔓延及融合行为，开展多组对照实验并从材料传热机理角度分析侧向风速对火蔓延行为中火羽流形态、质量损失和辐射热流场等特征参数的影响。结果表明:风速与上述参数之间存在非线性关系。环境风效应使火焰被拉长且敷贴于预热区表面，增大预热区面积和热反馈；侧向风速的增加对FPU板材质量损失的影响逐渐弱化，且板材的熔滴率与风速呈正相关；无论侧向风是否存在，两侧逆向火焰融合后均达到整个蔓延过程中的峰值温度；风速的存在限制了火焰温度与辐射热通量峰值，也缩短了温度和辐射峰值出现的时间。     

基于燃烧相互作用的PMMA相向火蔓延特性实验研究

为探究耦合燃烧作用对固体可燃物火蔓延的影响,开展基于燃烧相互作用的聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate, PMMA)相向火蔓延特性实验研究。通过对不同宽度PMMA板进行相向火蔓延实验,获取火焰图像、温度场、质量损失速率等燃烧特性参数,分析相向火蔓延的过程特点与燃烧机理。研究结果表明：相向火蔓延过程中存在4个典型阶段,即快速发展阶段、相对稳定阶段、相互作用阶段、融合燃尽阶段;PMMA板宽度对相向火蔓延燃烧特性的影响较为显著,体现在热解区长度、相对稳定状态维持时间、质量损失速率等参数变化上。研究结果可为建筑物保温材料的火灾预防抑制提供参考。     

喷射火对输油管道热影响实验平台设计与验证*

为研究油气并行管道中,天然气管道喷射火对相邻输油管道内流体与管壁的热影响,设计并搭建天然气喷射火对输油管道热影响实验平台。实验平台由环道及冷却系统、火焰系统、控制及数据采集系统3个部分组成。完成平台搭建并验证环道系统气密性后,以0#柴油为介质,开展验证实验。研究结果表明:火焰系统工作可靠且可控,冷却系统能够将柴油温度控制在初馏点以下,数据采集系统能够正常采集油品压力、温度、流量、管壁温度、火焰温度等预定数据,实验平台具备一定可行性与安全性。实验平台可进行在不同管道规格及材质、火灾形式、油品介质及流速条件下的热影响实验。实验平台结合材料性能进行测试,可研究喷射火对管材性能的影响,为油气并行管道的安全运行提供相关实验依据。     

防灭火泡沫流体在采空区高位倾斜裂隙通道中的扩散研究

防灭火泡沫材料是1种新型的防灭火材料，对高位倾斜裂隙火灾的降温隔热、充填加固具有很好的应用性能。为了了解高位倾斜裂隙通道中泡沫流体的扩散规律，通过理论推导得出不同裂隙倾角和方位角下浆体2端面压力差随时间的变化方程式，以理论公式为基础进行修正，提出了泡沫流体的扩散规律函数式，并通过用其他实验测点进行误差对比分析。研究结果表明:误差均在允许的范围之内，证明拟合出的函数式具有普遍适用性，可以为大采空区隐蔽高温火源点的防治提供理论支持。     

半封闭空间中水喷淋和泡沫灭火系统灭油池火实验研究

为了对比泡沫灭火系统和水喷淋灭火系统的灭火效率，采用装有400 mL汽油或柴油的280 mm×280 mm油盆模拟火源，分析了0.35，0.48和0.75 MPa压力下泡沫灭火系统和水喷淋灭火系统灭油池火的灭火时间、降温冷却效率及火焰面积。结果表明:泡沫灭火系统比水喷淋灭火系统灭油池火的效果更好，对汽油火的灭火时间比水喷淋灭火系统缩短了35.3%，压力对于灭火效率没有影响；柴油火的灭火效率随压力的增加而增加，不同压力下灭火时间比水喷淋灭火系统分别缩短了35.7%,42.9%和66.4%。     

压缩空气泡沫扑救大型油类火灾全尺寸实验研究*

为验证压缩空气泡沫扑救大型火灾的有效性,分别开展225 m2甲醇和450 m2重油油池火灭火实验,采用压缩空气泡沫系统搭配消防机器人远距离喷射压缩空气泡沫的灭火方法,分析该方法的灭火效能。研究结果表明:压缩空气泡沫系统可以实现远距离灭火,压缩空气泡沫的施加可以有效降低油池内燃料温度、火场温度以及油池附近热辐射强度。在压缩空气泡沫系统混合液流量为3 900 L/min时,距离油池边缘29 m条件下扑救450 m2全尺寸重油火灾的灭火时间为130 s,灭火阶段水和3%泡沫液的消耗量分别为8 233 L和273 L;在压缩空气泡沫系统混合液流量为3 600 L/min时,距离油池边缘不小于35 m条件下扑救225 m2全尺寸甲醇火灾的灭火时间为231 s,灭火阶段水和6%泡沫液的消耗量分别为12 962 L和808 L。研究结果对提升扑救大型油池火灾的作战能力具有重要意义。     

中空结构可燃物竖直向上火蔓延特性实验研究*

为探究中空结构固体可燃物竖直向上火蔓延的特征规律,针对不同试样内径(d)的瓦楞纸圆管进行竖直向上的火蔓延实验研究,探讨试样内径对其竖直向上火蔓延特性的影响。结果表明:其火蔓延过程可以分为火焰发展、稳定蔓延和火焰衰弱3个阶段,蔓延过程中对流换热占据主导地位;平均火焰高度随d的增大先增大后略微减小,在d=70 mm时达到最大;火蔓延速率和质量损失速率均随d的增大而增大,并且质量损失速率与d存在较好的线性关系;火蔓延速率与热释放速率呈现出较好的幂次关系。可以发现在一定范围内,中空结构可燃物的内径越大其火灾危险性越高。     

CO2和ABC干粉灭火剂扑灭火旋风火焰实验对比分析

为了分析2种灭火剂扑灭火旋风效果，采用实验室自制装置生成稳定的火旋风火焰，喷射CO₂或ABC干粉灭火剂，获取火焰温度场及光电信号数据。研究结果表明:在CO₂灭火剂或ABC干粉灭火剂作用下火旋风火焰温度场呈“下凹”型指数衰减；受灭火剂喷射位置影响，火焰根部、中部及顶端不同区域的灭火剂影响系数不同；基于火焰降温速率和光信号变化，相较于CO₂灭火剂，对火焰起抑制作用的ABC干粉灭火剂降温效率更高、扑灭效果更好。