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(chǔ)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

1 引言

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(chǎng)中良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，儲(chǔ)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(diǎn)，在儲(chǔ)存的過程中容易發(fā)生泄漏，當(dāng)遇到明火時(shí)會(huì)引起火災(zāi)，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)爆炸，造成重大經(jīng)濟(jì)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(tái)400m3的儲(chǔ)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(duì)液化石油氣儲(chǔ)罐泄漏火災(zāi)事故進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)發(fā)生事故時(shí)人員的安全具有重要意義。

2 數(shù)值模擬

本文采用FDS進(jìn)行數(shù)值模擬，F(xiàn)DS（Fire Dynamics Simulator）是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局（NIST）開發(fā)的一種火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件，由于其準(zhǔn)確、方便、費(fèi)用較省等優(yōu)點(diǎn)， FDS已得到國(guó)際間的廣泛認(rèn)可，并被大量應(yīng)用于火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬。模擬儲(chǔ)罐為圓柱形，通過多個(gè)長(zhǎng)方體組合獲得，半徑為20m，高度為15m，模擬區(qū)域?yàn)?50m×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(cè)點(diǎn)間隔為2m，第一個(gè)測(cè)點(diǎn)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(huì)對(duì)模擬結(jié)果有一定影響［3］，則環(huán)境溫度設(shè)置為20℃。

3 結(jié)果與討論

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(yuǎn)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(shí)對(duì)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(duì)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(dá)1000℃，此時(shí)人員要盡量與火源保持較遠(yuǎn)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(shí)，可通過距著火點(diǎn)的距離判斷人員所處地點(diǎn)的溫度變化。

4 結(jié)語

通過對(duì)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(shí)，火源附近溫度較高并且熱量傳遞較遠(yuǎn)，周圍人員要盡量遠(yuǎn)離火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)，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(shí)距火源不同距離處人員安全高度的溫度變化，對(duì)發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員安置的安全地點(diǎn)選擇有重要作用。

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［1］丁揚(yáng)發(fā).液化石油氣儲(chǔ)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(chǔ)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。