隧道路面横坡对流淌火燃烧蔓延规律影响的实验研究

为探究地面横坡对隧道流淌火燃烧蔓延规律和温度场分布特征的影响,搭建缩尺寸隧道模型开展研究。研究结果表明:当泄漏速率较小时,有横坡的隧道流淌火的燃烧扩散可分为4个阶段,分别为燃烧横向扩散阶段、回缩阶段、燃烧稳定阶段以及熄灭阶段;当泄漏速率较小时,流淌火仅存在横向扩散阶段,而当泄漏速率较大时,在燃料横向扩散阶段之后会形成贴壁纵向扩散,进而形成隧道内的“T型火”。通过理论分析建立相应的流淌火横向扩散距离以及纵向扩散距离的理论预测模型。此外,当泄漏速率较小时,隧道顶棚高温区域在隧道中心。当形成“T型火”时,火焰贴壁一侧的温度明显高于隧道中心线温度。研究结果可为隧道流淌火火灾的探测设计提供理论支撑。

隧道流淌火发展蔓延规律的研究现状及未来展望

在隧道环境中,流淌火的火焰分叉融合、振荡和倾斜等燃烧行为,扩散油层的流动及其与隧道底壁面、火焰烟气的热传递过程具有复杂性和非稳定性。这会加剧引燃周围其他可燃物的危险性,给人们的生命财产安全带来严重威胁。通过对开放空间与隧道环境中溢油流淌火的扩散与燃烧行为、火焰高度、火焰振荡、火焰热辐射模型、热传递机制、烟气蔓延过程以及顶棚温升模型等的对比分析,指出未来应该进一步深入研究流淌火火焰振荡以及火焰热辐射模型等火焰行为,揭示流淌火蔓延的热传递机制、非稳态燃烧和烟气蔓延动力学规律,为隧道流淌火的防治和应急救援提供理论和技术支持。

船舶甲板流淌火蔓延仿真

文章给出一种数值模拟方法对船舶流淌火的蔓延规律进行研究。建立浅水方程模型并引入燃烧速率、泄漏速率、摩擦力作为浅水方程的源项,完整描述了流淌火蔓延的全过程。采用多物理仿真软件COMSOL对流淌火进行模拟仿真,通过添加“水源”和“域源”修正了COMSOL浅水流动模块内部的控制方程。建立液池-流淌槽的几何模型,并设计不同的边界条件和参数,模拟不同泄漏速率正庚烷流淌火蔓延过程。并将所获得的仿真结果与正庚烷流淌火实验结果相对比分析,研究结果表明:CFD模拟计算与流淌火实体试验的流淌火蔓延距离、稳定燃烧面积等误差均处于接受范围,流淌火的稳定燃烧面积与泄漏速率呈线性正相关。

信息化系统在流淌火扑灭中的应用分析

为解决可燃液体在石油化工的生产、储存、运输和使用过程中发生泄漏事故并造成火灾这一问题,文章就信息化技术在流淌火扑灭中的应用进行了分析和探讨。可燃液体灭火系统基于流淌火燃烧速率、蔓延燃烧面积等特征参数规律变化和池火燃烧规律的研究。信息化技术在流淌火扑灭中的应用,通过FDS和Fluent构建溢油流淌火燃烧速率模型和扩散模型,通过信息数据库对事故发生的地点和类型信息进行挖掘和分析。根据“定向驱赶,筑堤围堰,适时围歼”的灭火策略,通过GIS和热感地图分析火场地形地势、周围情况和流散范围附近的安全地带或者有能收集流散油品的池或坑,利用挖掘机开沟挖渠,定向导流,将流淌火倒流到安全地带;使用封堵、围堵处置技术切断来源、堵截分割、逐个击破,首要任务是控制泄露源,要立即切断可燃物供应来源,采取关阀断料、开阀导流、倒罐转移以及应急堵漏等措施控制泄漏源,构筑临时防护堤,采取快速围堵技术,严格控制流淌火的蔓延。依托于碳纳米材料抑火技术的和防火板设置防火堤的隔离阻挡火势的蔓延,使用消火灭火系统进行流淌火的扑灭。

舰船甲板航空煤油流淌火灭火试验研究

为对比不同的水成膜泡沫与干粉联用灭火方式对舰船直升机甲板航煤流淌火的灭火有效性,设计并搭建了可模拟海风和舰船摇摆的大尺度试验平台,分别在水平流淌模型和倾斜流淌模型上进行了先喷洒干粉后喷洒水成膜泡沫灭火、干粉和水成膜泡沫混合喷洒灭火等4组试验。试验结果表明,干粉和水成膜泡沫混合喷洒灭火的方式控火时间和灭火时间均最短,能更有效地扑灭直升机甲板流淌航煤火。

坡度对柴油流淌火燃烧特性的影响

利用自行设计的流淌燃烧实验平台对柴油流淌火在不同坡度条件下的火焰高度、质量损失速率、火焰温度和热辐射等燃烧特性参数进行了研究,并就坡度对流淌火着火初期燃烧状态的影响进行了对比分析。实验结果表明,随着坡度的增加,柴油流淌火的火焰高度、质量损失速率、火焰温度和火焰热辐射均小于同等规模的油池火,且在实验范围内,坡度越大,油品流速越大,火灾特性参数越小,着火初期着火段与泄漏口的距离越大。

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。

大尺度正庚烷流淌火试验

针对液体燃油储运过程中泄漏引发的火灾爆炸事故,设计并搭建液体燃油流淌火燃烧试验平台,进行了正庚烷流淌火试验。分析了4种不同泄漏速率下正庚烷流淌火的火焰前沿位置、燃烧面积、蔓延速率、燃烧速率等特征参数的变化规律。研究结果表明:正庚烷流淌火的燃烧蔓延阶段性特征明显,其典型参数均随泄漏速率正相关变化。正庚烷流淌火的稳定线燃烧速率为4.56×10^(-5)m·s^(-1);而泄漏速率每增加1 L·min^(-1),相应的初始蔓延速率增加6 mm·s^(-1)。

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。

流淌火燃烧和灭火技术的研究

开展了车用汽油在不同燃烧面积、不同泄漏速率下的燃烧试验,确定了地面流淌火的预燃时间,采用不同类型的灭火器和泡沫灭火装置,进行了流淌火灭火性能对比试验。结果表明:汽油泄漏速率越大,流淌火扩散速率越快;有边界的油槽流淌火和无边界的地面流淌火的火焰燃烧形态和温度不同,地面流淌火温度高于油槽流淌火温度;采用正压式泡沫灭火装置和适宜的泡沫供给强度,能够快速阻断和扑灭流淌火。

流淌火与油池火燃烧特性对比实验研究

建立流淌火燃烧特性实验研究平台,采用93#汽油进行油池火与流淌火的对比燃烧实验,研究在不同斜面角度条件下流淌火与油池火灾在质量损失速率、火焰温度、火焰热辐射等特性参数上的差异,并分析其原因。结果表明,流淌火的火焰高度较低而且非对称分布,火焰波动较大,质量损失速率较小,温度较低,热辐射值较小。可为建立与完善流淌火燃烧理论模型和热辐射危害模型提供参考依据,同时对大型油罐区消防安全设计及灭火救援也具有重要意义。

原油流淌火燃烧特性的试验研究

利用自行设计的流淌燃烧试验平台对原油流淌火的燃烧特性进行了试验研究,分析了坡度对火焰高度、质量损失速率、火焰温度和热辐射等火灾特性参数的影响。结果表明,原油在稳定流淌燃烧时,在燃烧槽末端出现类似池火的燃烧现象,且火势规模较大;原油流淌火的火焰高度、质量损失速率、火焰温度和热辐射均小于同等规模的油池火,且坡度越大,火灾特性参数越小;坡度引起的油层运动破坏了油品表面稳定的传热结构,导致维持油品稳定燃烧的热平衡状态发生变化是造成原油流淌火与池火在火灾特性参数上不同的主要原因。

可膨胀石墨粉抑制原油流淌火的实验研究

利用自行设计的流淌火实验装置开展可膨胀石墨粉抑制原油流淌火的模拟实验,研究了可膨胀石墨粉喷射强度对流淌火的火焰热辐射、油品质量损失速率和石墨粉的膨胀覆盖厚度的影响,并对其抑制油火的机理进行理论分析。实验表明,可膨胀石墨粉具有较好的抑制原油流淌火的作用,喷射强度越大,抑制作用越强;石墨粉受热膨胀在油品表面形成一层致密的隔热覆盖层是抑制原油流淌火的主要原因。

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 k W/m^2;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。

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。

大尺度连续泄漏航空煤油流淌火热辐射模型研究

航空煤油储运过程中因泄漏引发的火灾爆炸事故导致严重危害,流淌火是油料燃烧和流淌的复杂过程。为保证航空煤油储运安全和机场消防的安全,对连续泄漏的航空煤油流淌火的热辐射进行研究。为此设计并搭建流淌火燃烧试验平台,以航空煤油为试验油料,选择水平表面0°(流淌试验为基准),改变坡度,开展大尺度连续泄漏航空煤油流淌火试验。测量燃油泄漏速率、泄漏时间以及流淌火的辐射热流等,分析不同泄漏速率下连续泄漏航空煤油的辐射热流密度,建立航空煤油流淌火固体火焰模型并研究坡度的影响。结果表明:可将矩形油槽内的航空煤油流淌火看作长方体固体火焰模型,估算出大尺度航空煤油流淌火的表面发射功率约为25.7 kW/m^2;流淌火的热辐射热流强度的实测值与经验值相吻合;对比坡度工况,水平工况下对于辐射热流强度的预测更准确。结合固体火焰辐射模型的计算结果和人体受热辐射的伤害判定标准,可以预测不同时刻溢油流淌火周围的安全距离。

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 m^3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 k W/m^2左右。

汽油储罐流淌火蔓延特性及危害研究

以容积均为2000m^3的四个储罐为研究对象,用液体火灾计算工具Kameleon FireEx模拟出料口管道泄漏引发流淌性火灾事故,计算得到流淌火灾蔓延发展过程以及温度场和热辐射场等特征参数的变化规律。结果表明,当泄漏速率保持不变时,流淌火燃烧面积逐渐增大且增长速率不断减小,并逐渐趋于稳定;流淌火稳定燃烧阶段,距离泄漏点较近的两个储罐被流淌火焰包围,两个储罐罐壁所有监测点中,最高温度分别为1300、1100℃;若不切断泄漏源或不采取冷却降温措施,距离泄漏点较近的两个储罐会发生应力失效,存在垮塌的风险。

砂子粒径对流淌火蔓延及燃烧特性的影响

为探究砂子粒径对流淌火的影响,设计并搭建了流淌火试验平台,试验研究砂子粒径和泄漏速率对流淌火燃烧特性的影响。结果表明:不同粒径砂子流淌火有明显的燃烧阶段性特征,砂子粒径较粗时燃烧过程有蔓延阶段、收缩阶段、稳定阶段、维持阶段和熄灭阶段5个阶段,而砂子粒径较细时没有收缩阶段。稳定燃烧面积随着泄漏速率和砂子粒径的增大而增大,但稳定燃烧速率随着砂子粒径的增大而减小。不同泄漏速率流淌火的平均稳定线燃烧速率约为0.122 mm/s。

FG强吸附材料对危化品泄漏/流淌火吸附抑爆控制技术

目前石油类、芳烃类、化学溶剂类在生产、经营、储运、使用、处置过程中,由泄漏引燃流淌火灾、爆炸、危及人身伤亡等重大环境灾害事故屡见不鲜。应急处置技术落后、操作不当导致衍生一灾多难事故的灾害风险加剧。文章提出一种惰性、灭火、抑爆、憎水、强吸附FG高分子材料为支撑的“危化品泄漏流淌火灭火抑爆吸附控制技术”,已成功运用在G25长深高速2016-7-15十五吨溢油污染环境事件及2020-4-12 S27东永高速油罐车侧翻35 t危化品泄漏事故等抢险救援实践案例。该技术能够快速吸附水面及陆域溢油、危化品泄漏、控制消除流淌火蔓延扩散,在起到隔绝氧气、灭火抑爆同时可有效避免污染水域环境,对水生鱼类和植物安全无毒。其作用机制是通过物理吸附方式移除泄漏在水中、陆域的油类、芳烃类化学液体,达到清洁水源保护生态环境的目的。该技术可替代污染水生态环境的溢油分散剂、消油剂、PP吸油毡等落后应急处置方式;该技术可降低应急处置成本百分之五十以上,显著增强防风险、除隐患、遏事故的能力。