LNG储罐火灾热辐射的安全距离影响因素研究.docx

1、LNG储罐火灾热辐射的安全距离影响因素研究24关燃号与石油NA刑FlALGASANDOlL2021年6月LNG储罐火灾热辐射的平安距离影响因素研究谢顶杉廖勇王非王科田东民中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司， 四川成都610041摘要：对LNG泄漏的危害性和池炽热辐射的理论模型进行了研究，通过DNVPHAsT软件计算，分析了池火火灾热辐射的平安距离影响因素，得到了风速、大气稳定度、泄漏量及围堰尺寸对池炽热辐射的影响情况和影响程度。研究发现，风速、泄漏量和围堰尺寸对热辐射的影响范围都有不同程度的影响，其中泄漏量影响最大，而大气稳定度对热辐射的范围影响相对较小。关键词：储罐；池火；热辐射；评

2、价模型；平安距离DOI：103969jissn100655392021030060前言液化天然气(LNG)具有热值高、体积小、无腐蚀等特点，是全球公认的清洁能源。随着LNG在工业和民用领域的应用不断扩大，LNG发生火灾、爆炸事故的概率也随之增加。因此，研究引起LNG发生火灾、爆炸等事故的影响范围和影响因素，对指导现场事故的预防和控制有重要的意义。LNG常压下沸点值为一162，气液体积比约为625，LNG的燃烧热值达50 MJl【g，火焰外表辐射力为220 kWm2，爆炸范围为5一151。因此，LNG一旦发生泄漏，会在低洼地带形成液池，液池内液体初始发生闪蒸气化，会瞬间产生大量蒸气；当蒸气云体积

3、比在爆炸极限范围内并遇上火源时，便发生蒸气云爆炸事故。假设蒸气云正好处于液池上方，便会迅速向液池回火燃烧，形成池火火灾口1；池火火焰及热辐射将对周边人员、设备和设施产生严重危害。分析研究LNG池火火灾热辐射等危害是LNG平安评价一个不可缺少的方面。1 LNG泄漏的危险性分析LNG发生泄漏不仅会产生蒸气云爆炸事故和池火火灾，还会产生其他危害叫1。甲烷是一种低毒性、窒息性的气体。大量LNG从LNG储罐或者LNG输送管道的破损口溢出气化。即使没有遇到火源，但是仍然会导致空气中甲烷的浓度非常高，进而对工厂巡检人员、应急人员或者其他可能暴露于正急剧扩散的天然气气团中的人员造成窒息伤害；而且超低温LNG还

4、会对泄漏区域附近的人员或设备产生低温灼伤或者低温破坏。一般来说，气体的燃烧和爆炸都能产生热负荷和压力负荷。通常用火灾造成的热辐射损害的等级来区分和建立火灾危险区。对于热负荷，美国国家防火协会推荐用5 kWm2的事故热通量值来确定人员的平安防火距离】。热辐射在通常情况下的损害等级见表l6】。天然气正常燃烧时，扩展速度较低，正常条件下不会产生大的超压情况。当被引燃的蒸气云引起蒸发的天然气回烧到溢出源时，通常称作“燃烧火球，如扩散时遇到严重的湍流，或者周围有阻碍物(例如密集的设备或者建筑物)，或者遇到高压火源，就有可能出现燃烧速度加快的现象，从而产生较高压力乃至形成爆炸。收稿日期：202110一13

5、基金工程：内蒙古200104m 3d天然气液化工程资助(z 20216)作者简介：谢顶杉(1983一)，男，四川成都人，工程师，硕士，主要从事天然气净化与天然气液化设计工作。万方数据表1 热辐射在通常情况下的损害等级表第34卷第3期OIL AND GAS TREATlNG AND PROCESSINGi氅热通鼍： 损害类型kWm。)“、。对下艺设备包括储罐、化工设备或者机器有损害无明火时，点燃木头所需的最小能量值塑料电缆的绝缘层暴露在外会退化有明火时点燃木头所需的最小能量值，塑料管道融化值。员工在穿着适宜工作服的情况下能紧名。操作持续几分钟注：事故热通量值基于平均暴露时间10 min计算得到。

6、2计算模型选择研究LNG发生池火火灾热辐射影响范围和影响因素，须结合相关理论知识和实际工程情况，有相关数学模型作为理论支撑。LNG池火火灾的数学模型主要分为场模型和半经验模型两类。场模型，即通过计算流体力学(CFD)模型，(如FDS，FLuENT等模型)，求解Ns方程，并且结合描述火灾情况的物理、化学过程的子模型，对LNG火灾情况进行预测，它比传统经验模型具有更高的可信度，也是未来火灾数学模型的开展方向一棚。但是场模型的缺点是需要专业技术人员分析，计算工作量大，不适宜一般工程技术人员使用，因此不讨论此模型。半经验模型，是基于过去火灾实验数据得到的经验公式，主要采用无因次方程关系式来描述火灾特点

7、。这种模型具有相对简单、使用方便，预测结果比拟合理等优点，因此该类模型在工程风险评价过程中使用广泛。因此，重点对常用的几种半经验模型进行介绍。21 点源模型点源模型刚的原理是根据牛顿提出的平方反比定律，即辐射强度与到辐射源距离的平方成反比。假设池火作为一个热辐射中心点，成半球状形式向周围空间辐射热量，表达式如下： 口：x血丛攀(1)4叮Tf式中：q为热辐射强度，kwm 2；x为热辐射能的比率，无量纲；D为储罐围堰直径，m；m为质量燃烧速度，kg(m 2s)；日为燃烧热，kJkg；为空气透射率；f为下风向距离，m。22固体火焰模型固体火焰模型的根本原理那么是将没有规那么的火焰形状假定为圆柱形，见图1。圆柱的直径为发生池火的直径，当风速不为0 ms时，圆柱体将发生倾斜，与竖直方向的夹角为口。油与加工25风向7羚：一