李華琳 宋建池(鄭州大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)學(xué)院, 河南 鄭州 450002)
液化石油氣儲罐泄漏火災(zāi)事故模擬
李華琳 宋建池(鄭州大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)學(xué)院, 河南 鄭州 450002)
液化石油氣;火災(zāi);數(shù)值模擬
液化石油氣作為現(xiàn)代化工企業(yè)的新型能源和重要燃料,越來越多的被應(yīng)用在單位生產(chǎn)和居民生活中,需求量逐漸增大。為保障液化石油氣的穩(wěn)定供給,維持在市場中良好的經(jīng)濟效益和社會效益,儲罐裝備建設(shè)得到了迅速發(fā)展。然而由于液化石油氣具有易燃易爆的特點,在儲存的過程中容易發(fā)生泄漏,當(dāng)遇到明火時會引起火災(zāi),嚴(yán)重時出現(xiàn)爆炸,造成重大經(jīng)濟損失[1],引起嚴(yán)重的環(huán)境污染,事故后果非常嚴(yán)重。如1998年3月5日,西安煤氣公司一臺400m3的儲罐排污閥上的法蘭處發(fā)生泄漏,造成爆炸及大火事故,致13人死亡,30多人受傷[2]。因此,對液化石油氣儲罐泄漏火災(zāi)事故進行數(shù)值模擬,對發(fā)生事故時人員的安全具有重要意義。
本文采用FDS進行數(shù)值模擬,F(xiàn)DS(Fire Dynamics Simulator)是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局(NIST)開發(fā)的一種火災(zāi)動力學(xué)模擬軟件,由于其準(zhǔn)確、方便、費用較省等優(yōu)點, FDS已得到國際間的廣泛認可,并被大量應(yīng)用于火災(zāi)動力學(xué)模擬。模擬儲罐為圓柱形,通過多個長方體組合獲得,半徑為20m,高度為15m,模擬區(qū)域為150m×150m×50m,地面設(shè)置為inert,其它面均為open。由于人體特征高度為2m,因此在距地面上方2m處布置一列熱電偶,測點間隔為2m,第一個測點距火源中心為5m,如圖1。由于模擬中是否考慮外部環(huán)境會對模擬結(jié)果有一定影響[3],則環(huán)境溫度設(shè)置為20℃。
由圖2可知,地面2m高處溫度隨著距火源距離增大而降低,并且在距火源較近處溫度降低較快,距離火源越遠溫度降低變緩,在距離火源40m處溫度逐漸趨于穩(wěn)定。因此,液化石油氣發(fā)生火災(zāi)時對周圍環(huán)境溫度影響范圍較廣,火源熱量通過熱輻射和熱對流以及煙氣蔓延等方式向周圍釋放熱量,火源中心溫度更是高達1000℃,此時人員要盡量與火源保持較遠距離。由圖3可知,地面上方2m處溫度隨著距火源距離增加呈指數(shù)衰減,衰減公式為,通過該公式可知,在火災(zāi)發(fā)生時,可通過距著火點的距離判斷人員所處地點的溫度變化。
通過對液化石油氣泄漏引起的火災(zāi)事故模擬的分析可以得出,在火災(zāi)發(fā)生時,火源附近溫度較高并且熱量傳遞較遠,周圍人員要盡量遠離火災(zāi)發(fā)生地點,避免由于高溫及熱輻射帶來的傷害。由溫度衰減公式可以估算火災(zāi)發(fā)生時距火源不同距離處人員安全高度的溫度變化,對發(fā)生火災(zāi)時人員安置的安全地點選擇有重要作用。
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[1]丁揚發(fā).液化石油氣儲罐泄漏的危害與防范[J].安徽消防,1994,(08):6-7.
[2]陶莉玲.液化石油氣儲罐泄漏火災(zāi)爆炸事故后果模擬分析[J].廣州化工,2012,(13):208-210.
[3]ZHU S,HUO R,HU L,et al.Influence of mesh grid and computational domain on FDS simulation[J].Journal of Safety and Environment,2008,4:033.
圖1 數(shù)值模擬圖
圖2 距火源不同距離處溫度變化
圖3 距火源不同距離處溫度衰減
李華琳(1990- ),女,漢族,河南周口人,鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院碩士在讀,研究方向:化工安全。