固体和液体危险化学品仓库火灾风险分析方法探讨

固体和液体化学品仓库火灾是企业安全面临的经常性威胁之一,需考虑火灾中毒性燃烧产物释放和非燃烧产生的毒性物质释放。结合火灾风险分析方法,阐述火灾场景中各要素及相互关系,主要包括火灾场景、物质、燃烧速率、源项、毒性、扩散、概率和风险之间的关系,火灾场景考虑持续时间、面积和通风率的影响,物质中考虑平均结构式和燃烧方程,源项中考虑形成的产物、燃烧物质每千克的散发和活性物质百分比,毒性中考虑HCl,NO2,SO2和非燃烧产生的物质。基于储存物质平均结构式,建立燃烧关系方程。燃烧速率计算取决于可用的氧气量和需要的氧气量,分为面积受限的燃烧速率和氧气受限的燃烧速率。最后给出毒性燃烧产物HCl,NO2,SO2释放量和非燃烧产生的毒性物质释放量的计算方法,同时以毒性燃烧产物释放场景后果模拟为例说明仓库发生火灾的后果严重性,为仓库火灾风险分析提供借鉴。     

通风条件对热塑性材料燃烧行为影响的试验研究

热塑性材料燃烧过程中,固体壁面火和液体油池火同时存在且相互影响.为了研究通风条件对受限空间内热塑性材料熔融流动燃烧行为的影响,选择5 mm厚的聚丙烯板材作为研究对象,设置了6种不同的通风条件,在ISO 9705标准燃烧室内,进行了一系列的大尺寸燃烧试验.试验过程中测量了热释放速率、CO体积分数以及温度场等火灾动力学参数.考虑到通风口宽度变化与高度变化的区别,引入了通风口位置高度的无量纲因子.结果表明,通风条件对热塑性材料的火灾规模有一定影响,并且通风口高度变化的影响比宽度变化的影响更显著.燃烧过程中,热释放速率峰值与修正后的通风因子呈线性关系.     

航站楼公共区的实体试验与模拟试验研究

机场航站楼公共区存在的各类火灾荷载不仅加剧了火灾隐患，还由于各自不同的燃烧特点给相关研究增加了难度。通过对商铺货架、书店书架、值机普通座和商务桌椅开展实体燃烧试验，并采用火灾动态模拟器(Fire Dynamic Simulation, FDS)进行全尺寸建模和数值模拟，分析火灾荷载类型、燃烧过程和温度的相关性，通过统计分析软件对比实体试验与模拟试验的燃烧过程、温度、热释放速率(Heat Release Rate, HRR)等参数的差异及原因。结果表明，HRR与O₂/CO₂释放率均会对温度产生显著影响，导致模拟后期的温度比实体试验的更低。火灾荷载类型会影响实体试验的HRR和温度，而实体试验和模拟试验测得的温度均与燃烧过程的HRR呈显著正相关性，O₂/CO₂释放率也会影响模拟试验的HRR和温度。通过O₂/CO₂释放率的参数赋值，可提高FDS模拟结果的准确度。     

某850kW水平轴风力发电机机舱火灾模拟与分析

采用火灾动力学模拟器软件和性能化防火设计理论,基于实际事故案例分析,设计针对某850 kW水平轴风力发电机机舱的典型火灾场景,建立池火灾模型,对额定风速(13 m/s)下机舱内该类型火灾的发生和发展过程进行研究,模拟计算机舱内火灾的热释放速率、温度场和速度场等参数,探讨进气口风速对火灾热释放速率和温度场等的影响。结果表明:封闭条件下,从齿轮箱底部发展起来的油池火灾热释放速率在62.4 s时达到最大值(757 kW),持续燃烧93 s后降至0;齿轮箱附近部件遭受火灾破坏最为严重,喷射油料二次燃烧导致火强度变大并加剧了火灾的破坏程度。额定风速下,齿轮箱附近软管喷射油料未出现二次燃烧现象,但火灾后期热释放速率在335 s内达到4 000 kW;以火源为分界面,火源前方区域温度(406~567℃)明显高于后方区域温度(177~279℃);顶部通风口承受全部热流,机舱罩顶部温度最终达到930℃,并出现轰燃。     

公路隧道内纵向通风对火灾参数影响的试验研究

公路隧道发生火灾时易造成严重后果,纵向通风作为火场排烟降温的常用措施会改变燃烧的火源功率及相关火灾参数,影响公路隧道通风排烟的设计。利用按照弗洛德相似性原理自行设计建造的公路隧道火灾烟气输运特性研究试验台,研究了不同纵向通风风速下燃料火源功率、火焰形状和烟气层高度、距火源2 m人眼高度处一氧化碳体积分数、隧道横截面竖向温度及隧道纵向人眼高度处温度的变化规律。结果表明,所研究的火灾参数与纵向通风之间呈现非线性变化关系,火源功率在纵向通风作用下出现"双驼峰"现象,随风速增大,火源功率、火焰主体长度与亮度的变化规律相似,平均燃烧速度与一氧化碳体积分数、温度变化规律一致。     

油池火作用下钢管混凝土柱温度分布研究

在开敞空间条件下利用油池火模拟不同的火灾场景,对火源燃烧阶段和燃烧结束后钢管混凝土柱的温度变化进行研究。测量了燃料质量变化和钢管混凝土柱的温度分布等参数,分析不同火灾场景下钢管混凝土柱轴向、横截面的温度变化,并以实验工况HS3为例进行深入分析,同时分析了火源的燃烧时间、热释放速率对钢管混凝土柱温度场分布的影响。研究结果表明,钢管混凝土柱纵向温度分布与横向温度分布一样都存在明显的温度梯度,其表面钢管温度变化受火场热释放速率影响较大,而内部混凝土的温度变化则主要受火场持续时间的影响。     

城市综合管廊电缆火灾数值模拟及影响因素分析

为了研究城市综合管廊电缆火灾的发展过程及规律,为电缆舱室的火灾防治和结构设计提供参考,以义乌商城大道综合管廊工程为依托,采用火灾动力学三维模拟软件FDS建立全尺寸火灾模型,分析了电缆舱室内火灾发展过程及烟气温度分布规律,研究了舱室截面尺寸对电缆火灾热释放速率的影响规律。研究结果表明:综合管廊电缆舱室发生火灾时,点火源同侧电缆和另一侧电缆先后被引燃,火场温度较高,最大火灾热释放速率达11. 2 MW。着火分区内电缆燃烧范围约为25 m,属通风控制型火灾,建议采用密闭自熄辅以自动灭火系统的消防措施。舱室净高是影响电缆火灾的发展速率及其热释放速率峰值的重要影响参数,通道宽度对电缆火灾的影响较小,建议电缆舱室通道宽度取为1 200 mm,最上层电缆距其顶板净距取为600 mm。     

特长公路隧道火灾烟气沉降特性对人员疏散影响的研究*

为研究特长公路隧道火灾烟气沉降对人员疏散安全的影响,通过数值模拟方法,对0,1.0,1.5 m/s和临界风速值4种不同纵向通风风速下隧道火灾烟气沉降特征进行研究,并分析不同风速下烟气沉降对人员疏散的影响。研究结果表明:在无纵向风时,烟气沉降现象较为明显,烟气下沉造成的不均匀烟气温度、能见度分布,提前终止人员疏散的进行;随着纵向风速的增加,沉降现象仍存在,但沉降点后移,对人员疏散的影响减小;在1.5 m/s的纵向通风条件下,火源下游500 m范围内烟气基本不发生沉降且能维持分层,此时几乎不影响火灾下游人员疏散。在实际应用中,火灾初期可先以1.5 m/s的分层风速值进行通风,待下游人员疏散后,再施加临界风速加快烟气排出。研究结果可为特长公路隧道火灾防治和疏散救援提供参考。     

管廊内电缆内热源燃烧过程数值模拟研究

为预防综合管廊局部空间内部电缆火灾事故的发生，运用火灾动力学模拟软件(FDS)三维传热和热解模型，对15 kV铜芯电缆着火过程建模分析，分析不同条件下电缆温度分布、热解气体分布以及热释放速率(HRR)曲线，以及热源功率大小和持续时间对电缆燃烧过程的影响。结果表明：随着热源功率的增加，电缆着火时间缩短，火灾危险性增加；HRR峰值和最大火蔓延长度(FSL)随着热源功率的增加呈线性增长；及时阻断热源功率可有效预防火灾的发生；热源功率消失后的火焰残留时间随着热源功率持续时间的增加整体呈现先上升后下降的趋势。     

窗口溢流火燃烧试验与数值模拟研究

选取20 cm × 40 cm和60cm×30c m两个开口工况对窗口溢流火燃烧现象进行试验和模拟研究.试验台基于ISO 9705全尺寸热释放速率试验台搭建,包括燃烧小室、模拟外壁面、温度测量系统和气体分析系统.结果表明,燃烧状态受通风因子影响较大.蜂值热释放速率随通风因子的增大而增大,而达到峰值热释放速率的时间和燃烧持续时间呈相反的变化趋势.溢流火焰的壁而贴附效应与小室开口比率(宽高比)有关,宽开口火焰壁面结附效应比带开口明显.采用火灾动力模拟软件FDS(Fire Dynamics Simolator)对试验结果进 行数值模拟.模拟得到的热释放速率、溢流火焰温度分布、小室温度以及溢流火焰的壁面贴附效应与试验结果吻合较好.     

火灾节流过程参数变化时序及其影响因素的研究

巷道火灾节流过程中各物理参数变化时序是正确模拟非稳态火灾过程和救灾决策的基础。通过实际规模的火灾试验,三维布点,自动采集数据。研究揭示:节流发生的时段为着火初期燃料挥发分的快速释放和燃烧的数分钟以内;此时,烟温小于330℃,升温速率为138℃/min,耗氧速率为3.4%/min,阻力的响应速率为8.5Pa/min;着火分支节流函数的最小值为0.83,其入口风速滞后下降速率为1.67×10-3m/s2;温度峰滞后于氧气浓度谷点、节流函数最小点和阻力峰的时间分别为1.6min,4.2min和5.6min,使用温度峰值计算最大阻力的传统方法是错误的。提出了描述节流度的定量方法,并导出了影响节流效应的因素为系统和风机特性参数、火灾发生的位置、比燃料消耗速率、火风压和热阻的方向及增长速率。     

火焰引燃高速列车行李燃烧特性全尺寸试验研究

以CRH1高速列车20 kg旅客行李为研究对象,采用家具量热仪和全尺寸试验研究了不同引火源功率、不同通风量等条件下行李点燃特性、热释放速率、质量损失率、热释放总量、烟气释放速率等火灾参数,总结了其燃烧行为及特性。结果表明:高速列车20 kg旅客行李燃烧特性易受通风量、引火源功率等火场环境影响;引燃时间为1~2 min,持续燃烧时间在27~35 min;热释放速率可达347.3 k W以上,因行李压实较为紧密,燃烧不够充分,产生大量高温未完全燃烧气体,极大程度增加列车车厢回燃性;质量损失率较小,行李燃烧不充分;温升速率快,最高温度可达230℃;产烟量较大,透光率最低为35%;行李热释放总量THR随着引火源功率增加而增大,最高可达到213 MJ,控制引火源功率是减小行李热释放总量THR的关键。     

聚苯乙烯外墙保温系统火灾风险影响因素分析

为了研究聚苯乙烯外墙保温系统火灾风险的问题,对比了3种火灾测试方法,分别是基于ISO 5660的小尺寸锥形量热计实验方法、基于ISO 9705的大尺寸实验方法和基于BS 8414的全尺寸实验方法。讨论了3种方法评测外墙保温系统火灾风险的适用性,进一步在比较分析热释放速率、临界热流强度、火蔓延情况、火灾行为以及实验后样品完整性等参数的基础上,得到了影响聚苯乙烯外墙保温系统火灾风险的关键因素。结果表明:虽然空腔的形成在此类系统火灾中不可避免,但系统保护层的严密性和完整性决定了空腔火蔓延的危险性以及聚苯乙烯在系统内的融化流动及燃烧特性。针对聚苯乙烯外墙保温系统火灾风险影响因素,进一步给出了此类系统的防火措施。     

采空区热环境对深部倾斜厚煤层自燃区域影响研究*

为探究热场对深部倾斜采空区煤自燃区域划分的影响,通过对采场空隙结构和耗氧速率进行分析,利用Fluent软件模拟不同通风方式下热环境对采空区流场及自燃带影响。结果表明:受倾角工作面、采空区空隙率及地温梯度综合影响,下行冷风与受采空区浮升力作用的热风在工作面中下部汇合并涌向工作面,使工作面局部温度升高;上行通风方式采空区蓄热范围大于下行风,回风侧温度更高;上行通风自燃带进风侧范围25～40 m,回风侧范围21～52 m;下行通风自燃带进风侧范围15～40 m,回风侧范围15～24 m;结合工作面实测参数,上行风回风侧自燃带范围19～47 m,与实际误差较小。研究结果可为倾角采空区热场条件对自燃带划分影响分析提供参考。     

The effect of ventilation on spontaneous heating of coal

Ventilation plays an important role in the spontaneous heating of coal in an underground coal mine. If the ventilation rate is too high, heat is carried away by convection. If the ventilation rate is too low, the reaction rate becomes oxygen-limited. The effect of ventilation on the spontaneous heating of coal was investigated in an isothermal oven in this study. Experiments were conducted on three U.S. coal samples with ventilation rates ranging from 100 to 500 cm³/min. Experiments under ventilation were conducted to determine the critical ambient temperature, which is the minimum oven temperature required for a coal sample to achieve thermal runaway. Spontaneous heating tests were then conducted at various ventilation rates at the critical ambient temperature and the results were compared with spontaneous heating tests without ventilation. It was found that there is an optimum ventilation flow to produce the maximum rate of temperature rise at the critical ambient temperature. When the coal sample particle size was increased, a higher critical ambient temperature was required. The results in this study have application in the prevention of spontaneous combustion in underground coal mines.     

纵向风对隧道火灾拱顶最高温度及其位置的影响

研究了燃烧风洞内不同纵向风速、不同火源功率条件下,隧道近火源区顶部温度沿纵向分布情况。结果表明,纵向风对不同尺寸火源条件下的顶部温度的影响呈不同特征。对较小尺寸火源,隧道顶部温升随风速增加而减小至稳定值;而对较大尺寸火源,顶部温升随风速增加先增加后减小。对于矩形火源,当纵向风较小(0.5~1.5m/s)时,长边平行于纵向风时顶部最高温升大于长边垂直于纵向风的情况;而当纵向风较大(≥2 m/s)时,两种油盘放置方式的顶部最高温升一致。纵向风作用下,顶部最高温升位置向下游呈现"两次移动"特征,即随着纵向风速增加该位置先向下游移动,当风速达到某一值时,隧道拱顶的加热机制由对流和辐射共同主控转变为辐射单独主控,最高温升位置突变回到上游后再次逐渐向下游移动。     

Solubility and calorimetric study of the effects of gas environment on the decomposition of o-nitrobenzoyl chloride

When ortho-nitrated benzoic acids are chlorinated in xylene and acetonitrile, the product gases, HCl and SO₂, dissolve in the solvent mixture. Previously measured solubilities [Lever, S. D., Papadaki, M. (2004a). o-Chlorination of 2-nitrobenzoic acid with thionly chloride in xylene and acetonitrile. Solubility study of hydrogen chloride and sulphur dioxide in xylene and acetonitrile, IChemE transactions part B. Process Safety and Environmental Protection. 48–60.] were compared to other published data and found to be in very good agreement. The heat of solution of SO₂ in xylene was evaluated calorimetrically and compared to the value obtained from our previous experimental work. In our previous work [Lever, S. D., Papadaki, M. (2004b). Study of condition-dependent decomposition reactions—the thermal behaviour and decomposItion of 2-nitrobenzoyl chloride part_I. Journal of Hazardous Materials. 115; pp. 91–100], it was reported that the products of the decomposition are condition dependent. The current study showed that the decomposition is extensively promoted by the presence of HCl. This has important safety implications should the process operating temperature be reduced and HCl solution in the solvent mixture be increased. If a thermal runaway began in the increased availability of HCl, an undesirable escalation of the runaway could occur.     

硫化亚铁引发储油罐火灾危险性的研究

笔者通过模拟储油罐中硫化亚铁的生成方式 ,分析和研究了硫化氢气体与氢氧化铁、三氧化二铁和四氧化三铁反应 ,生成的硫化亚铁的氧化倾向性 ,并采用自然氧化绝热装置 ,测定了硫化亚铁的温度变化曲线。实验研究结果表明 ,不同方式生成的硫化亚铁 ,其氧化性不同 ,自燃性也不同 ,均有较显著差异。硫化亚铁的温度变化曲线表明 ,氧化反应随着时间增加 ,其他应进行得越来越快 ,将会造成热量的聚集 ,使油品温度快速上升 ,导致油品自燃和储罐发生着火爆炸。实验研究证明 ,硫化亚铁氧化反应放出热量是构成油罐着火危险性的最大因素。     

Effects of particle characteristics on flame propagation behavior during organic dust explosions in a half-closed chamber

To reveal the effects of particle characteristics on the mechanisms of flame propagation during organic dust explosions clearly, three long chain monobasic alcohols which are solids at room temperature and have similar physical–chemical properties were chosen to carry out experiments in a half-closed small chamber. A high-speed video camera was used to record the flame propagation process and to obtain the direct light emission photographs. Flame temperature was detected by a fine thermocouple. Based on the experimental results above, analysis was conducted on flame propagation characteristics and temperature profiles of organic particle cloud. As a result, it was found that the particle materials, especially volatility, strongly affected the flame propagation behavior. Particle concentration also affects the combustion zone propagation process significantly. With increasing the particle concentration, the maximum temperature of the combustion zone increases at the lower concentration, reaches a maximum value, and then decreases at the higher concentration. The propagation velocity of the combustion zone has a linear relationship with the maximum temperature, which implies conductive heat transfer is dominant in the flame propagation process of the three different volatile dusts.     

不同火灾规模下隧道水幕线性喷水强度的研究

为了探究火源功率和水幕线性喷水强度对烟气特征参数和水幕阻烟隔热能力的影响，以全尺寸隧道为研究对象，采用FDS数值模拟方法，还原验证了前人使用的小尺寸模型，研究了20组工况下烟气特征参数变化的规律。研究结果表明:根据相似性原理还原后的全尺寸模型在相同工况下的模拟结果与小尺寸实验基本一致；水幕系统降低遮光率的效果随线性喷水强度增加而增强，当线性喷水强度增至一定程度时，遮光率和隔热效率无明显变化；对于中、大型规模火灾，水幕有效作用时间出现减少的情况；火源功率为5，20，30 MW的小、中、大规模的隧道火灾，综合考虑经济性和水幕效果，建议分别选择水幕的线性喷水强度为8，14，16 L/(s瘙
簚m)。