基于1 m尺度甲醇油池火模拟计算的不同辐射模型数值评估研究

池火是火灾灾害中最常遇到的火焰类型之一,发展油池火的精细化建模有利于液体火灾事故危害性的精准分析及评估。众所周知,热辐射建模是准确模拟各种火灾场景的关键环节。因此,为建立合适的辐射模型,在这项工作中,通过将四个不同的辐射模型耦合到开源火灾模拟代码FDS中,并使用有限体积法求解辐射强度传输方程,对大尺度甲醇池火开展了LES仿真研究。结合NIST的实验数据,对不同辐射模型的影响特性及结果进行了对比分析。关于温度计算,基于WSGG的辐射模型和Cassol的模型表现更好。此外,所有模型都能很好地预测脉动频率。然而,关于辐射热通量的预测,Cassol的两个模型和FDS默认模型的表现优于其他模型,获得每个组分的准确光谱信息数据和确定混合气体的WSGG系数的方法是成功预测火焰辐射的重要因素。

油库汽油泄漏应急预案人工回收的问题与建议

针对油库汽油泄漏应急预案中关于“人工回收汽油”的误区,以装油罐车发生大面积泄漏为例,通过泄漏模型和泄火模型进行计算验证。其中基于泄漏模型计算表明,罐车内汽油将以22.52 kg/s、3.0 m^(2)/s(10 mm油层)的速度快速泄漏、扩散,在硬化且平坦地面不可能形成可用刮舀工具进行人工回收的油层厚度,在泄漏区域挥发形成的4‰生命健康影响浓度阈值的空气混合物,可引发人员中毒窒息事故。由此提出应急预案应按汽、柴油分类编制,对现行的汽油泄漏七字处置法增加“护”字、对汽油泄漏采用消防泡沫覆盖后再用水枪冲冼入事故池处理的方法取代人工回收、在收发储作业现场配置空气呼吸器等建议;基于池火模型计算表明,池火火焰高度、热辐射通量和伤害距离阈值与池火半径成正比,而火焰高径比和阈值净距半径倍率则与池火半径成反比,由此提出在汽油泄漏时,不宜近距离进行人工回收。当池火阈值净距半径倍率为2~2.5时,才能有效避免火灾对人员的伤害。

乙腈池火燃烧场分析与特征产物浓度的定量反演研究

乙腈广泛应用于医药、化工等领域,而乙腈属于易燃易爆化学品,其引发的火灾事故具有极大的危害。研究乙腈燃烧的温度场与浓度场、火焰辐射光谱以探究其火灾污染特性具有重要实用价值。首先采用平面激光诱导荧光技术(PLIF)与Fluent数值模拟方法,获取了5 cm尺度乙腈池火燃烧产物NO在20、 40、 60和80 s时刻的空间浓度值,并结合CFD与FDS仿真模拟获取了不同时刻下乙腈燃烧温度场与浓度场信息。其次,采用所获取的乙腈火焰温度场和浓度场数据(将火焰划分为6个热力学平衡区域),并基于HITRAN数据库内高温气体分子吸收系数与火焰总体辐射传输方程构建了乙腈火焰光谱辐射模型。再次,将所得乙腈浓度场与温度场数据代入火焰光谱辐射模型,模型模拟计算结果与相同条件下乙腈火焰光谱实测数据进行对比,以验证模型精度,然后再与Radcal模型进行精度对比。最后,利用自行构建的火焰光谱辐射模型对燃烧特征污染产物NO进行了浓度反演。结果表明:(1)5 cm尺度乙腈池火火焰温度范围为400~1 000 K,在池火上方60~80 mm区域温度较高,最高温度为945 K。(2)在20、 40、 60和80 s时刻下5 cm乙腈池火燃烧产物NO的体积分数为0.005%~0.025 5%, H_(2)O的体积分数为0.034 5%~0.062 5%, CO_(2)的体积分数为0.055 5%~0.085 5%。(3)自行构建了乙腈火焰光谱辐射模型,模型模拟值与实测值对比得出,燃烧产物中CO_(2)特征峰处准确度最小为86.8%,最大为88.7%;NO特征峰处准确度最小为79.6%,最大为84.9%;H2O特征峰处准确度最小为84.6%,最大为89.1%。与Radcal模型计算的光谱辐射值进行对比,自行构建的模型计算精度提升约10%。(4)在5.62~5.66μm主导波段,乙腈燃烧特征产物NO在20、 40、 60和80 s时刻下的浓度反演精度分别为76.9%、 78.5%、 94.7%和81.3%。此研究可为探测大尺度乙腈类化学品火灾的燃烧场信息以及遥感定量反演燃烧污染产物浓度提供基础与参考。

池火危害模型化计算分析研究

研究池火灾燃烧火焰的基本特性以及热辐射传播规律。基于池火热辐射的危害性,引入点火源模型计算法和Mudan计算法两种模型化的热辐射计算分析方法。以乙醇为例,分析与液池中心距离、液池大小等因素对池火总辐射能、表面平均热辐射通量、热辐射强度的影响。结果表明,在离火源较近和较远的位置上,两种方法结果相近,此时两种模型都可以采用;而离火源中等距离的位置上,两种方法结果差异相对较大,Mudan计算法的结果相对保守。

池火灾模型在二氯丙烷存储罐区火灾风险评估中的应用

依据池火灾的基本理论,以天津某企业二氯丙烷存储罐区为例,利用BrLtz模型和辐射强度与伤害/破坏准则构建了单罐罐内池火的火灾风险评估模式.采用回归分析方式,拟合给出了求算"给定辐射强度"条件下,目标到池中心距离X的最优曲线方程为幂函数Y=1 657X-2.432.罐内池火灾模拟的结果表明,邻近生产装置最近的储罐发生罐内池火时,造成人员死亡和设备与建筑物完全损坏的后果,覆盖临近总厂道路和废弃建筑物两侧的过往行人与通行车辆、灌装车辆、废弃建筑物一定程度受损,生产装置不会受到损伤,生产装置内的生产人员不会受伤.

黄磷燃烧特性实验研究与理论分析

基于黄磷燃烧特性实验,对黄磷燃烧的动力学现象进行了实验研究和理论分析。通过观察不同燃烧表面积的黄磷燃烧动力学现象,获得了黄磷的燃烧特性参数,并利用池火模型对黄磷燃烧实验进行了理论分析。研究结果表明:固定表面积的黄磷燃烧时,黄磷的质量损失速率可近似视为某一恒定值,黄磷的质量损失速率与燃烧表面积有关。黄磷燃烧实验火焰最高温度约为1000℃,火焰高度与燃烧表面积有关。池火模型可以对黄磷的燃烧特性参数进行预测和分析,池火模型所预测的火焰高度与实验数据基本相吻合,相对误差小于7%。

LNG加注趸船的池火危险距离分析

液化天然气(LNG)加注趸船是一种适用于为长江上航行的LNG动力船实施燃料补给的工作船。低温损伤和火灾损伤是LNG泄漏后产生的对船舶造成的主要风险。为了控制LNG加注趸船的风险,论文分析了LNG加注趸船泄漏后可能产生的低温重气扩散、快速燃烧、喷射火、池火等不利后果;由于池火的风险较高,因此需要分析为趸船设计布置的池火危险距离。论文还讨论了人员、船上钢结构建筑物及储罐的热辐射通量接受准则,选取了合适的热辐射通量接受准则并且用于论文中的计算。热辐射危险距离计算采用简化的点源模型和实体火焰模型;以加注口泄漏LNG为例,当泄漏量为0.5m3时,计算了在尺寸为1m×1m×0.6m的立方体的集液盘中发生池火所应采取的危险距离布置。计算结果表明:在不采取热辐射隔绝措施下,对于人员露天作业的危险距离为14m,对于控制室等建筑物的危险距离为12m,对于储罐的危险距离为9m;并且建议应采用可考虑环境因素的实体火焰模型来计算池火危险距离。

高原低压环境小尺寸乙醇池火辐射特性的变化

运用火灾相似模型分析中的辐射相似模型理论,推导了低气压环境下池火辐射特性与常压环境的关系.理论分析表明,池火的辐射分数随气压降低变化不明显,火源对外的热辐射与燃烧速率近似成正比关系.利用合肥及拉萨环境气压差异,在两地开展了边长范围6～24,cm的方形乙醇池火的燃烧速率及辐射通量对比实验,对理论分析进行了验证.实验结果表明,燃烧状态受池火尺寸影响,随燃料盆尺寸的增加,燃烧状态从层流主导向湍流主导过渡,两地燃烧速率比向气压比趋近,两地池火的辐射差异也相应改变.总的来说,拉萨高原环境下池火燃烧速率要普遍低于合肥地区,辐射强度也相对较小.

陆上长输石油管道泄漏池火灾害分析

基于国内外研究的基础并结合试验统计分析,建立和改进陆上长输石油管道泄漏池火灾害定量分析模型,对石油管道泄漏形成的池火火灾的一些基本属性,如危害半径、危害强度以及危害机理进行研究,为陆上长输石油管道风险评估、风险管理、管道维护以及灾害发生后的危害后果评估提供决策支持。

LNG池火热辐射模型及安全距离影响因素研究

重点对LNG池火热辐射模型,模型应用方式,以及热辐射安全距离的影响因素做了详细研究,给出池火热辐射模型采用及安全距离计算的方法。对常用的热辐射计算模型(点源模型、LNGFire3和PoFM ISE模型)加以介绍,并对3种模型做了对比研究。PoFM ISE模型充分考虑大池火直径时不完全燃烧的因素以及风速对火焰高度的影响,建议当风速大于1.5 m/s,池火直径大于20 m时采用。同时,进一步研究影响LNG池火热辐射安全距离的各种因素,包括池火直径、风速、环境温度和湿度,从而得出不同条件下池火热辐射安全距离的要求。

利用压力相似预测高原低压环境小尺寸池火燃烧速率的变化特性

运用火灾动力学中的压力相似分析理论,推导出高海拔低压环境下的池火燃烧速率与常压环境下的相似关系,并结合前人实验数据,得到非受限燃烧条件下,等效直径在10～50 cm池火燃烧速率随气压降低呈线性变化的规律.通过开展拉萨低压地区及合肥常压地区的池火燃烧对比实验,并结合前人的实验数据对理论关系式进行验证,研究结果表明,压力相似分析虽仅从动力学角度出发,没有包含对燃烧化学机理的探讨,但仍然能够较好地反映出燃烧速率随环境压力的变化规律,对于指导实验研究,预测实验结果具有重要意义.

池火灾热辐射量化模型对比分析研究

开放环境中池火灾持续时间久,其主要危害是热辐射。池火灾热辐射计算模型主要有点源模型、Shokri-Beyler模型和Mudan模型等。运用Matlab模拟了池火直径和风速对3种模型热通量的影响,以及3种模型热通量随距离的变化趋势,比较研究了有风和无风情况下3种模型热辐射的传播规律,为定量评价池火灾热辐射后果提供参考。

海洋平台池火火灾模型概述

流行的建筑火灾模型多适用于描述着火过程、着火房间温度和烟气在建筑物内的流动,不能完全满足海洋平台火灾的研究需要。文章简述了建筑火灾领域中比较流行的半经验模型、场模型等,着重介绍适用于海洋平台特殊生产条件下的池火火灾模型。通过综合分析、比较现有的火灾模拟方法,回顾了国外成熟的半经验公式,分析了不同模型的适用性,得到适用于海洋平台池火火灾特性的计算方法。

池火灾中火陷对容器表面的热辐射计算

研究了池火灾的特性 ,建立了池火灾中火焰对水平圆柱形容器和球形容器的热辐射计算模型 ,并且进行了数值计算 ,计算结果与实验数据较为吻合 ,对于研究容器对火灾的热响应具有实际意义。

不同发烟特性燃料油池火轰燃的实验研究

搭建了1∶5的双开口油池火实验模型,分析不同发烟特性燃料池火热辐射、烟气成分、烟气层温度的变化,研究轰燃发生的临界条件和发展规律。以2.5 L酒精或0.9 L柴油作为主火源,140 mm×130 mm×3 mm橡胶作为待引燃燃料。结果表明,可燃液体燃料的发烟特性对轰燃的发生具有重要的影响,利用地面接收到的热辐射作为轰燃预测的阈值具有可行性。此模型轰燃发生的临界判据是地面接收到的辐射热通量高于15.93 kW/m^2。轰燃后柴油池火受限空间温度场分布均匀性好于酒精池火。发烟量较大的池火轰燃后受限空间可分为中部火焰区、上部热烟气区和下部冷空气区。

油池火灾火焰高度关系模型的准确度研究

对大庆油田原油池火灾火焰高度进行实验测试,油池直径分别为1.5,2,3和5 m,将测试结果与池火灾关系模型计算结果进行比较。结果表明,当圆盘直径为1.5 m和2 m时,Thomas关系模型火焰高度计算值与实验值较为接近,当圆盘直径为3 m和5 m时,Thomas关系模型火焰高度计算值与实验值偏差较大。基于实验结果对Thomas关系模型进行了修正。

煤油贮罐区火灾危险性评价

运用“池火灾伤害数学模型”，评价煤油罐区发生火灾爆炸事故的危险性，计算火灾事故后果，造成人员伤害、财产破坏的范围和程度。

烃类池火灾热辐射量化分析模型探讨

为澄清有关烃类池火灾热辐射量化分析模型选择中存在的问题,针对"池火计算方法"模型进行量纲分析和物理意义方面的讨论,提出该模型在概念使用、量纲关系、热释放速率的计算以及池火焰模化等方面存在的问题。系统阐述点源模型、Shokri-Beyler模型、Mudan模型等常用烃类池火灾热辐射通量分析模型的适用条件和应用范围。点源模型适用于被辐射目标物从池火焰接受的热辐射通量小于5 kW.m-2情况下池火灾热辐射的量化分析;Shokri-Beyler模型主要应用于估算被辐射目标物从池火焰接受的热辐射通量大于5 kW.m-2的情况;Mudan模型可用于估算无风或有风条件下被辐射目标物从池火焰接受的热辐射通量。

油池火蔓延过程的数值模拟

本文采用Magnussen的EBU版本的湍流燃烧模型,数值模拟油池从点火到火蔓延这一燃烧过程。计算结果与他人发表的一些实验结果比较,定性合理。

甲醇储罐区火灾后果危险性评价

石油化工企业存在的最严重的事故后果主要为储罐泄漏导致发生的火灾爆炸的事故。由于装储工艺流程简单、装置设备少、事故类型少的特性,往往容易使操作人员形成侥幸心理,容易造成误操作及违规操作。运用池火灾模型对某公司的甲醇储罐区泄漏进行模拟分析,得出了当甲醇储罐泄露发生池火灾时,距离液池中心不同范围内,设备的损失情况与停留在该区域内人员伤亡情况,划分危险区域范围。