储罐的安全性和易燃液体安全距离的研究中文翻译.docx

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储罐的安全性和易燃液体安全距离的研究中文翻译

基于火灾及消防工程性能的第五会议

储罐的安全性和易燃液体安全距离的研究

陈琳王慧芳

中国吴凤大学火灾科学系助理教授，明雄62153

中国吴凤大学火灾科学系研究生，桃园33071

摘要

易燃液体储罐通常处在潜在危险区。

危害性越来越严重。

为了避免罐起火，并扩散到附近的储罐设施和建筑物。

在安全的条件下，易燃液体储罐的安全距离是必要的。

通过FDS（火灾动力学模拟器）进行火灾计算机模拟，及时发现有火灾发生可能性的燃液体储罐。

为了建立优化模型，必须确定可燃液体储罐的温度分布以及易燃液体储罐的安全距离，通过现行的法律法规，以期待会从经济和安全方面的考虑。

2011年由Elsvier公司出版

关键词：

易燃液体储罐的安全性和安全距离，火灾动力学模拟器（FDS）

1、介绍

工业的快速发展，工厂中的储罐越来越趋于大型化，除了过程配置外；还应该考虑安全因素，工厂未来的发展等。

易燃的储液罐很容易暴露成为潜在的危险，发生火灾或爆炸，导致财产损失，所以存储区域的安全距离是一个重要因素，要将损害降到最低。

近年来，有许多例油罐爆炸灾害发生。

例如，2010年1月南宝昌华化工有限公司罐爆炸灾害。

第一个化工储罐火灾引起的三个化学储罐爆炸。

另一个例子，中石油兰州石化316号储罐发生爆炸并引发石油管道破裂。

并造成部分非燃烧材料储罐泄漏和以及25个液态烃储罐受威胁。

通信作者：

E-mailaddress:

E-mail:

chengi@wfu.edu.tw

1877–7058©2011PublishedbyElsevierLtd.

doi;10.1016/j.proeng.2011.04.626

2009十月，一个巨大的爆炸发生在波多黎各的加勒比海湾石油公司，油火蔓延两天，附近的房屋和车辆尽毁，玻璃破碎，并导致两人受伤，万人被疏散。

在40个储罐中有21个被毁坏，这些储罐用来存储汽油，柴油，航空燃料和燃料油（该公司的炼油厂被迫关闭）。

2006四月，COSMO公司发生爆炸事故，在日本的千叶炼油厂引发大火。

所幸这次爆炸没有造成人员伤亡，并没有导致石油产品和有毒化学气体泄漏。

在台湾，储罐火灾或爆炸造成了更多的灾难，其主要原因是贮存场所和其他相邻区域之间没有足够的安全距离。

因此，可以预见的是，安全距离能防止一系列严重的灾难。

2、文献综述

为了避免储罐火灾或爆炸事故蔓延到周边地区和能够及时疏散人群，储罐和其他附近的区域之间保持一定的安全距离是至关重要的。

2.1、台湾的规章制度

根据台湾的《公共危险物质和易燃的加压气体建立标准安全管理条例》，存储区域分为五类易燃液体储存站。

本条例规定的室内储存场所，室外储存场所，室内贮存罐，室外地下储罐，贮罐等。

法规明确规定，对于户外储罐的站点预留空间和安全距离描述如下表1~3。

表1室外的侧壁与罐外厂房附近的安全距离

地方

安全距离

历史博物馆，图书馆，博物馆，美术馆，展览馆，历史文物馆，纪念馆，和类似机构。

不少于50米

电影放映场所（电影院），音乐厅、舞厅、夜总会、俱乐部、美容店（旅游店和音像店等等），按摩院、看录像厅（MTV等），视听歌唱厅（KTV酒吧等）和白酒类商店（俱乐部）等能容纳300人或以上的设备标准。

保龄球，台球厅，会议厅，健身和娱乐中心（包括设施、提供指压按摩服务，桑拿室，和其他的减肥和健身设施室内迷你高尔夫球场，游戏，电子游戏中心，信息娱乐场和一个可容纳300人或以上的标准设备。

旅游饭店，旅馆，招待所，（仅限于出租屋只）有能力容纳300人或以上的标准设备。

商业机构，市场，百货公司，超级市场，零售市场等可容纳300人或以上的标准设备。

餐馆，食品和饮料店，咖啡店和茶馆，有能力容纳300人或以上的标准设备。

桑拿房和一个可容纳300人或以上的公共浴室标准设备。

不少于30米

公交车站，机场建筑，港口等候室可容纳300人或以上的标准设备。

未来商品机构，证券交易中心，并有能力的金融机构容纳300人或更多的标准设备。

庙宇，祠堂，教堂，龛场，并与其他类似的机构能力容纳300人或更多的标准设备。

办公室，射击场，诊所，社区康复中心，心理辅导儿童和青少年或家庭咨询机构，就业服务中心，残疾人事业，娱乐中心为老年人服务的机构，老人和残疾人服务机构或可容纳300人以上的标准设备。

集体住宅，公寓和一个容量一半的房子容纳300人或以上的标准设备。

体育场馆、活动中心和一个可容纳300人或以上设备标准室内溜冰场、室内游泳池和一个可容纳300人或以上的标准设备。

电影制片厂和电视信号继电器和一个可容纳300人的标准设备。

仓库和家具展示和销售中心，一个可容纳300人或以上的标准设备。

不少于30米

医院，疗养院，长期照护机构，护理机构，喘息服务机构为老年人服务机构（限于日托，临时护理，短期保护和防护设施），婴儿托儿所，早期干预制度，结算教育机构（限于机构保护婴儿的年龄在2岁以下），护理院，产后护理中心残疾人福利服务机构（有限公司食宿，日托，临时性，短期护理设施），职业培训残疾人机构（限于食宿场所和设施采用特殊的设备），和为盲人特殊聋哑人学校，和精神一个可容纳20人或更多残疾人的标准设备。

不少于30米

学校教学楼，课后托儿所，补充学习中心，培训设施，研究馆等教育机构，职业培训机构和残疾人机构以及其他机构。

能容纳20人或以上的标准设备。

幼儿园、托儿所和一个可容纳20人或以上标准设备。

不低于30米

制造场所，公共危险品和易燃品的存储站或加气站。

不少于20米

以前条款规定的其他地方

不少于10米

35000V或更高的输电线

不少于5米

7000—3500V之间的输电线

不少于3米

表2留有开放空间的储罐应满足下列要求

储存材料

留有开放空间的储罐应满足下列要求

储存设施包含6种材料且油品闪点不高于21度

1m+，体积小于2000立方，2m+，大于2000立方（小于4000立方）3m+，大于4000立方（但小于10000立方）5m+，大于10000立方（但小于40000立方）10m+，大于40000立方

储存设施包含6种材料且油品闪点在21—70度

1m+，体积小于10000立方，2m+大于10000立方（小于20000立方）3m+大于20000立方（小于50000立方）5m+，大50000立方（小于200000立方）10m+大于200000立方。

储存设施包含6种材料且油品闪点大于70度

1m+，体积小于2000立方，2m+，20000立方（小于40000立方）3m+，大于40000立方（小于100000立方）5m+，大于100000立方。

表3储罐间距（壳到壳）

储存设施包含6种材料且油品闪点不高于60度

浮顶罐的直径小于45m时，两个直径相同的储罐对接应不小于90厘米，而不是45米。

固定罐箱直径小于45m时，间距应为六分之一。

两个直径相同的储罐对接，应不少于90厘米；而不是小于45m。

储存设施包含6种材料且油品闪点高于60度

浮顶罐箱直径小于45m时，间距应为六分之一。

两个直径相同的储罐对接，应不少于90厘米；而不是小于45m。

固定顶罐箱直径小于45m时，间距应为六分之一。

两个直径相同的储罐对接，应不少于90厘米；而不是小于45m。

2.2、美国消防协会

美国国家消防协会（NFPA）NFPA30易燃物和可燃液体规范2000版，对储罐到储罐的安全距离已经明确确定，如下图所示表4[3]

表4储罐间的最小距离（罐到罐）

浮顶罐

固定或水平罐

一或二类液体

三类液体

所有储罐直径不超过150英尺

相邻罐之间距离为罐直径的1/6但不得小于3英尺

相邻罐之间距离为罐直径的1/6但不得小于3英尺

相邻罐之间距离为罐直径的1/6但不得小于3英尺

储罐直径超过150英尺

远程提供水源

储罐的1/6

储罐的1/4

储罐的1/6

筑堤提供水源

储罐的1/4

储罐的1/3

储罐的1/4

2.3、阻隔墙的高度

油罐火灾灾害发生后,其他没有燃烧的储罐往往会传播燃烧情况,由于辐射的

影响会有很大的危害性。

据台湾的中油公司材料安全数据表（MSDS）记载。

92

号无铅汽油的着火温度为280~456度。

低硫燃料油是407度，超级柴油约177度，

柴油燃烧时的辐射热是影响火灾规模和持续时间的主要因素。

更大的火焰面积

或火灾事件发生时,辐射热的传播距离越远。

生产、贮存和处理场所的安全，有效地防止火灾扩散到邻近的地方。

2006年

11月国家消防部门内政部提供下列公式计算阻隔墙的高度。

其中

Y：

阻隔墙地面以上的高度

P：

扩散曲线系数

X：

生产地点和与之相邻地方之间的距离

a：

生产地比如起始点的高度

表5扩散曲线系数

类别

P值

木制建筑紧邻这些站点。

建筑物邻近站点的建设或不可燃材料站点的建设,和制造业等站点，出口处没有防火门。

0.04

不可燃材料制造的房舍毗邻的建筑物为防火门开口处的站点。

为建筑工地附近的建筑物、制造场所等的开口处，超过30分钟防火等级的防火门

0.15

为建筑工地附近的建筑物，制造场所等的开口处，超过1小时防火等级的防火门。

无穷大

3、FDS（火灾动力学模拟器）和Smokeview[6]（图形化处理软件）

FDS（火灾动力学模拟器）是由计算机来模拟火灾，由美国国家标准和Technology（NIST）制定的计算流体动力学火灾热软件。

软件系统主要是为消防模拟设计。

FDS主要是模拟（LES）基于CFD的火灾模拟软件，该软件的核心是纳维尔-斯托克斯方程，每个方程组的数值解法。

用于解热驱动低速流场，重点放在烟与热运动现象，分为若干模拟的网格，多维数据采集的范围可以更准确的估计，能处理消防火灾烟气的流量、温度、辐射热和物理数据，使它特别适用于形状复杂的建筑物或大型建筑火灾的模拟。

SmokeviewFDS是图形化后的处理软件的组合，适合处理2D图形或3D动画的渲染效果，该软件将从FDS计算结果。

图1操作流程。

在公式中FDS辐射热基于有限体积法获得，近百点的不连续，使用时占用20%左右的CPU，辐射热是大体计算的。

3.1、管理方程式

质量守恒定律

物品保护

动量守恒

节约能源

其中

：

流体密度

：

流体速度

：

流体焓

：

物品的单位体积的化工生产速率

：

引力向量

：

外部力向量（除了对重力的向量）

：

粘性应力张量

：

辐射热通量矢量

：

热导率的流体流态

：

当前温度级别

：

流体压力

：

时间

3.2、FDS火流模拟软件做体操

图1FDS火流模拟软件做体操[7]

4、结果

第二，储罐在没有任何安全设备、消防、灭火器等的保护下，发生的顶部风速硬气的着，遭受辐射14米的高度热，温度几秒钟内就可以从31.22度达到622.4度，图10是2米以外的储罐在遭受火灾后温度会在几秒内从52.36度上升到378.95度，24米以外的设施在几秒钟内温度会从4.53度上升到162.12度。

辐射热影响到7英尺的高度，图11中存储槽失火31.06秒，温度达到最高的103.58度、油罐火灾12米外最高温度是74.39度，离罐24米外22.50秒后温度从26.85度上升到27.78度。

地面遭受很大程度的辐射，图12中存储槽受热影响5.87秒，最高温度达到74.1度、12米以外的着火罐5.87秒内温度是57.32度，14米外的两个起火油罐在35.11秒时最高温度是23.5度。

当相邻的喷水灭火系统水箱配有冷却装置时,油罐失火时开始启动冷却喷水灭火设备、辐射热能影响到14米的高度,在图14中,防火墙的存储槽32.42秒,温度最高达到168.46度,12米远油罐火灾的最高温度在48.61秒内达到122.23度，24米外最高温度在28.81秒内达到34.6度。

在图15中,防火墙的存储槽在失火34.22秒内能达到7米高,温度最高达到47.82度，离油罐12米远的地方最高温度为27.02秒时的60.72度,离火槽24米外28.81秒时温度为36.9度。

在图16中,防火墙的存储槽在起火36.01秒时,温度达到最高的39.99度,离油罐火灾12米远的最高温度为25.21秒时的44.50度，远离火槽最高温度24米远19.82秒时温度为27.85度。

两个相邻可燃液体储罐、在没有消防安全设备的保护时，发生受风速影响的燃烧，大约4秒时储罐与火焰接触，大约十秒时起火，火焰随外部风速逐渐减小。

（图6,图8）。

相邻储罐受辐射热,在图9中，高14米，4.53秒后温度达到最大值162.12度，大约在60秒内温度下降环境温度。

槽罐防火墙温度达到最高的622.4度，离油罐12米远处的最高温度为367.27度，24米远的最高温度162.12度。

与第二个槽之间的距离越大，温度辐射效应则有明显减少。

图10到12则体现了这种观点。

有效的安全距离相邻储罐的最高温度162.12度，不到点火温度280度

当储罐没有喷淋冷却的防火墙时，存储槽最高温度下降到168.46度，大约70秒后温度开始下降。

储罐顶部附近受辐射热的影响最大，应该建立消防安全设备以加强保护。

储油罐着火的安全距离是0到24米，可以采取两倍的距离，至此，温度可以下降将近一半。

如果开始时。

就开启消防喷淋头,则对相邻的存储槽影响更小。

因此,在设计易燃液体储罐时,应保持一个适当的安全距离,以防止火势蔓延储罐的可能性。

有效的冷却喷头保护是没有必要的,因为有油箱的存在。

5、结论和建议

图2约4秒后的燃烧情况

图3约6秒后的燃烧情况

图4约70秒后的燃烧情况

图5约150秒后的燃烧情况

图6约6秒后起风对这伙情况的影响

图7约70秒后风速对火灾的影响

图8约150秒后风速对火灾的影响

图9相邻储槽高度14公尺的温度

图10高度14英尺不同距离的温度

图11高度7公尺不同距离的温度

图12高度0公尺不同距离的温度

图13启动撒水相邻储槽高度14公尺的温度

图14启动撒水高度14公尺不同距离的温度

图15启动撒水高度7公尺不同距离的温度

图16启动撒水高度0公尺不同距离的温度

参考文献：

[1].tw/big5/content/index.asp?

pno=192

[2]NationalFireAgencyNO:

0970824057,PublicHazardousSubstances&FlammablePressurizedGasesEstablishmentStandards&SafetyControlRegulations,Taipei,2008

[3]NFPA30FlammableandCombustibleLiquidsCode2000Edition

[4]Hung-YiChen,FireScience,Taipei:

TingmaoPublishCompanyAllRightsReserved,2008

[5]NationalFireAgencyNO:

0950826033,”PublicHazardousSubstances&FlammablePressurizedGasesEstablishmentStandards&SafetyControlRegulations”RecordoftherelevantlawenforcementdoubtSeminar,Taipei,2006

[6]Shi-ChengWang,Shing-HingLin,IndustrialSafety&HealthTechnology,NumericalAnalogTechnologyToReproduceTheContextOfBuildingFire,Taipei,2007

[7]GlennP.Forney,SmokeviewAToolforVisualizingFireDynamicsSimulationDataVolumeI:

User'sGuide,Version5,NationalInstituteofStandardsandTechnologyU.S.DepartmentofCommerce,2010

[8]http:

//www.cwb.gov.tw/