An experimental study on the burning rate of a continuously released n-heptane spill fire on an open water surface

Spill fires are common during oil product storage and transportation after a loss of containment. Since the burning fuel is moving and the fuel depth is quite shallow, the burning rate in a spill fire is different from that of a pool fire with a static burning zone. Unlike pool fires, which have been studied for decades and have well-established correlations for burning rate, research on spill fires is inadequate. In this paper, continuously released n-heptane spill fire experiments were conducted on open water surfaces with varying fuel discharge rates. The pool diameters were measured, and the spill fire burning rates were estimated based on a dynamic balance between fuel supply and combustion. The burning rates in n-heptane pool fires from the literature were reviewed and compared with the estimated burning rates in spill fires of the same dimension. The spill fire burning rate was found to be close to that in a pool fire during the initial burning phase but lower than that in a bulk burning pool fire and that in a “fuel-level-controlled” pool fire. The distinction between the burning rates of spill fires and pool fires is explained by the heat balance analysis of the fuel layer. A model for the spill fire burning rate was proposed accordingly. The results calculated with the presented model are closer to the measured data than those calculated with pool fire models.     

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。     

多因素下小尺度油罐火燃烧速率的研究

以正庚烷为研究对象,开展了不同因素耦合作用下小尺度油罐火燃烧特性的实验研究。结果表明:在不改变其他工况条件下,开口因子直接影响燃料燃烧速率,发现不同开口因子下燃烧速率与全开口下燃烧速率之比始终正比于对应的开口面积之比,且之间存在着相应的关系式。在实验所测两种液位6cm和8cm下,其燃烧速率变化不大,由此可发现,在该实验液位下油罐火液位高度不是影响燃烧速率的主要因素。在不同的风速下,随着风速的增加燃烧速率逐渐增加并趋于一定值,且不同开口因子下风速对燃烧速率的影响程度不同。风速对开口因子大的油罐燃烧速率的影响小于开口因子较小的油罐。     

深埋地铁岛式站点火灾模型实验研究(1)-- 实验设计

随着我国城市轨道交通的发展，地铁深埋站点将越来越多。深埋地铁站点及区间隧道消防安全是深埋站点设计的一个急需解决的科学难题，本文及后续文章将介绍笔者对深埋地铁站点的火灾模型实验研究进展，主要对模型实验的设计、车站站台公共区大系统、轨顶排烟系统、轨底排烟系统、区间隧道排烟系统、测量系统设计等进行介绍。     

有风条件下航空煤油池火燃烧特性的实验研究

在全尺寸热释放速率实验台的基础上,搭建有风条件池火实验平台,开展了不同风速条件下的航空煤油池火燃烧实验,实验所用正方形油盘的边长分别为0.2m、0.3m和0.4m,风速范围为0 m.s-1至4.99 m.s-1。实验结果表明,风速为0 m.s-1时航空煤油池火的燃烧速率随油盘尺寸增大而单调递增,实验值与理论值的差距随风速增大而减小。实验所得.m″windy/.ms″till与v/D呈线性关系,与前人结论一致,但实验所得参数与前人值不同。同尺寸油盘池火的热释放速率峰值来临时间随风速增大有减小的趋势;不同尺寸油池火的燃烧速率随风速增加而单调递增。对不同尺寸油池火的热释放速率峰值随风速的变化规律作了讨论。     

深埋地铁岛式站点火灾模型实验研究(3)--站台火灾

随着我国城市轨道交通的发展，地铁深埋站点将越来越多。深埋地铁站点及区间隧道消防安全是深埋车站设计过程中需要加以考虑的科学问题，本文主要介绍深埋地铁车站站台火灾模型实验过程，分析火源功率为205MW的站台火灾过程中，烟气在站台内的蔓延过程、站台内气流组织情况、站台烟气向邻近空间蔓延的特点；探讨深埋车站烟气蔓延和控制规律，为深埋站点的火灾安全设计提供参考。     

基于模糊Bow-tie模型的油轮靠港装卸作业溢油风险分析

为了全面分析油轮靠港装卸作业溢油事故风险,在风险定量分析中引入了模糊Bow-tie模型,基于事故树方法分析油轮靠港装卸作业发生溢油事故的原因,采用事件树方法分析溢油事故可能导致的后果,利用模糊集理论与专家评价相结合的方法分析油轮靠港装卸作业溢油的模糊可能值,采用层次分析法确定作业溢油后果因素的权重值,采用矩阵乘法计算溢油后果风险值。分析结果表明:油轮靠港装卸作业过程中一旦发生溢油,发生火灾+污染、爆炸+污染的概率较高。基于以上风险分析提出了油轮靠港装卸作业风险的防控措施,可为油轮靠港装卸作业安全风险管理提供参考。     

Characteristics of large cooking oil pool fires and their extinguishment by water mist

Large cooking oil pool fires, occurring in industrial oil cookers, present a severe hazard to food processing plants due to their size and the large amount of hot oil involved. This paper reports a series of full-scale fire experiments conducted in a large industrial oil cooker mock-up. The characteristics of large cooking oil pool fires and the effect of oil depth and hood position in the oil cooker on fire growth were studied. The use of water mist for extinguishing large oil pool fires and their extinguishing performance under different discharge pressure and with different types of water mist systems were investigated. Experimental results showed that the cooking oil underwent a substantial expansion in volume during heating. The fires developed quickly once the oil auto-ignited. The fire growth rate was affected by the oil depth in the pan and the hood position in the oil cooker. The water mist fire suppression systems effectively extinguished large cooking oil fires and prevented them from re-igniting. Their extinguishing performance was determined by the type of water mist system, discharge pressure and hood position in the oil cooker.     

深埋地铁岛式站点火灾模型实验研究(2)--列车火灾

列车停靠站台时一旦发生火灾,火灾烟气将向站台和区间隧道空间蔓延.尤其对于深埋地铁车站,如何控制车站列车火灾是地铁设计过程中必需解决的科学问题之一.这里,笔者利用深埋地铁车站模型实验台研究了列车停靠在站台时发生火灾情况下,火灾烟气蔓延规律,分析了火灾烟气有效控制方案,研究结果有利于火灾时深埋车站排烟模式的选择.     

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。     

基于FERC模型的油品流淌火灾定量风险评估方法研究

为了评价油品储运过程中的流淌火灾风险,提出1种基于FERC模型的油品流淌火灾定量风险评估方法。以某汽油管道为例,分析大孔泄漏、中孔泄漏、小孔泄漏３种模式下流淌火各参数的动态变化过程,计算管道周边不同位置处的个人风险值。研究结果表明:流淌火燃烧面积的最大值随泄漏速率的增加而增大,对于给定的算例条件,大孔泄漏情景下的最大燃烧半径较小孔泄漏增大了18.4倍;相较小孔泄漏,大孔泄漏下安全距离增大了6.7倍;在距离泄漏点100 m的位置,小孔泄漏、中孔泄漏和大孔泄漏条件下的辐射热流密度值分别为0.13,1.34,8.02 kW/m2;距离泄漏点34 m处时,大孔泄漏已经占总个人风险的99%;在开展风险评价时,应着重分析大孔泄漏的情景。     

水面LNG液池扩展模型的分析与对比研究

为了评价在开阔水面上的液化天然气（LNG）火灾和蒸气云爆炸灾害后果,分析了LNG水面扩展动态过程;对比分析了Fay模型、FERC模型和计算流体力学软件FLACS的计算结果,探讨了LNG液池面积随时间的动态变化过程,分析了泄漏量、泄漏速率等参数对LNG液池扩展半径的影响;根据液池扩展模型的计算结果,确定了LNG液池的最大面积,并以此分析了LNG流淌火灾的辐射危害。研究结果表明:对于相同的泄漏条件,3种方法模拟的泄漏LNG水面扩展动态过程相似,一般情况下,FLACS模型,FERC模型和Fay模型所计算的最大液池半径依次增大;由于FERC模型与FLACS软件的模拟结果接近且偏于保守,故此在一般的工程应用时,采用FERC模型即可方便快捷地获得较为准确的结果。     

超细水雾抑制酒精火有效性实验研究

为了研究超细水雾对酒精火的抑制效果,通过搭建超细水雾抑制受限空间酒清火燃烧的小尺寸实验平台,利用基于质量损失速率的热释放速率计算方法,研究超细水雾与酒精火焰相互作用时,酒精火火焰的变化规律及酒精火的热释放速率,与此同时,采用高速摄像仪对火焰进行拍摄,利用Matlab图像处理程序对采集的火焰图片剖面进行处理.研究发现:施...     

Numerical and experimental study on flame spread over conveyor belts in a large-scale tunnel

Conveyor belt fires in an underground mine pose a serious life threat to the miners. This paper presents numerical and experimental results characterizing a conveyor belt fire in a large-scale tunnel. A computational fluid dynamics (CFD) model was developed to simulate the flame spread over the conveyor belt in a mine entry. Thermogravimetric analysis (TGA) tests were conducted for the conveyor belt and results were used to estimate the kinetic properties for modeling the pyrolysis process of the conveyor belt burning. The CFD model was calibrated using results from the large-scale conveyor belt fire experiments. The comparison between simulation and test results shows that the CFD model is able to capture the major features of the flame spread over the conveyor belt. The predicted maximum heat release rate, and maximum smoke temperature are in good agreement with the large-scale tunnel fire test results. The calibrated CFD model can be used to predict the flame spread over a conveyor belt in a mine entry under different physical conditions and ventilation parameters to aid in the design of improved fire detection and suppression systems, mine rescue, and mine emergency planning.     

基于云模型的海上船舶溢油应急管理能力评估方法

为更好地解决海上船舶溢油应急管理能力评估过程中的不确定性问题,提出1种基于区间二型模糊层次分析法的云模型综合评估方法。针对评估体系的局部性,借鉴PPRR应急管理过程理论,对影响船舶溢油应急管理能力的因素进行分级和分类,构建全局评估指标体系;分别运用区间二型模糊层次分析法和逆向云发生器确定各指标权重和云模型参数;通过浮动云和综合云算法获得最终评估结果。结果表明:将5个评估等级和评估结果进行仿真得出评估云的“云滴”图可显示出评估结果的能力等级以及评估结果的可信度和稳定性。计算某海区船舶溢油应急管理能力的评估等级为“较好”,即管辖该海区的海事管理部门能较好地解决海上船舶溢油突发事故,验证了所提方法的可行性和有效性。     

障碍物遮挡条件下细水雾与油池火相互作用的实验研究

障碍物影响下细水雾灭火有效性的研究具有重要的意义。研究了障碍物与火焰的相对位置、细水雾工作压力、喷头距离火焰垂直距离及水平距离等因素对灭火有效性的影响,以及细水雾作用下火灾烟气中一氧化碳、二氧化碳及氧气浓度的变化规律等。结果表明:高压细水雾可以有效扑救部分有障碍物遮挡的油池火,同时喷头距离火焰的水平距离和垂直距离也显著影响着细水雾的灭火速度;高压细水雾在灭火过程中火场的氧气浓度明显升高,二氧化碳和一氧化碳浓度明显降低;细水雾工作压力较低时,一氧化碳浓度反而有所增加。     

两种含水率水稻堆垛的着火与蔓延燃烧特性实验研究

粮食安全事关国计民生,近年来粮仓火灾多发,对于粮食火灾安全的基础性研究,显得愈加迫切。基于自主设计的贯穿气流条件下的散粒堆垛引燃与蔓延燃烧特性研究实验平台,针对两种含水率水稻,在不同贯穿气流条件下,开展了引燃与内部蔓延燃烧特性研究。结果表明,水稻含水率对其燃烧特性具有重要影响,即,对于13%含水率水稻,采用高温电热细棒插入堆垛内进行引燃45 min,并未引燃;然而,对于3%含水率水稻,仅引燃4 min,堆垛即形成迅速剧烈蔓延燃烧,中心区域燃烧温度高达1 200℃,最大蔓延速度约0.8 cm/s,引燃前的最大升温速率约200℃/min。此外,结果还表明,贯穿气流条件下,远离中心区域的四周水稻升温较慢且剩余一些最终未引燃,水稻堆垛内部主要呈向下且不断扩大的蔓延燃烧特征。最后,13%含水率水稻被灼热引火源作用结束后形成的碳化圈大小表明,机械通风气调作用对于灼热源的引燃作用具有一定的抑制作用。     

地形环境因素对塔河林业局人为森林火灾发生的影响

应用1974年—2009年间人为火的空间地理坐标,结合研究地的基础地理信息及矢量化林相图,应用ArcGIS10.0中的空间分析工具和SPSS19.0的逻辑斯蒂回归模型深入分析地形环境因素对人为火发生的影响。研究结果表明"到铁路距离"对人为火的影响显著,其次,在1∶1和1∶3选取随机点条件下人为火发生分别与"优势树种"和"林型"显著相关。本文研究显示在运用"随机点"方法进行相关性分析时,随机点选取数量对模型拟合结果有一定影响。     

EPS外保温材料火灾蔓延速率的数值模拟与试验研究

根据火灾动力学理论,建立了热塑性外保温材料火蔓延速率模型。该模型对实际燃烧过程做了一定的假设简化,主要考虑了材料厚度和火源位置对材料燃烧发展过程的影响。并提出无量纲参数"耦合燃烧度",用来表征热塑性材料的燃烧壁面与高温熔滴形成的油池火之间相互作用的程度。基于ISO9705全尺寸热释放速率实验室,采用20×20×10 cm3正庚烷油槽火源为火源样式,设计了4种不同的燃烧工况研究EPS外保温材料的火蔓延规律和影响因素。结果表明:其火蔓延速率随时间变化呈指数增长,EPS的火蔓延速率的回归方程通式为Vp(t)=Aexp(Bt),与理论推导方程Vp(t)=φ1exp(φ2t)有较好的相关性。当EPS的厚度为50 mm时,火蔓延速率增幅最小;"耦合燃烧度"越大,火蔓延速率增长越快;"耦合燃烧度"随材料厚度的增加而增大;不同火源位置下,"耦合燃烧度"从大到小为中火、底火、顶火、边角火。理论模型与试验结果有较好的一致性,可以有效预测热塑性外保温材料的火蔓延速率。     

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%。