大型浮顶油罐细水雾和氮气灭火技术研究

摘要

随着经济社会的高速发展，人们对于能源的需求量也越来越大，目前我国石油消耗量已居世界第二位，油品的储备问题也随之而来。浮顶油罐因为油品蒸发损失小、储存安全性高而广受各大企业的青睐。考虑到经济性，浮顶油罐的设计也趋向大型化，大型浮顶油罐一般指的是容量超过10×104m3的油罐。随着储罐容积不断增加，罐区潜在的危险将大大增加，一旦发生爆炸燃烧事故，将对人身安全和社会财产造成不可估量的伤害及损失，因此相应的消防系统也变得更加严格。　　本文针对现有的罐壁式泡沫灭火系统的不足和漏洞进行剖析，设计出一种新型灭火系统—细水雾和氮气防爆灭火系统。系统理论：日常维护时，向浮顶油罐密封圈内通入一定量的氮气，使得密封圈内油气浓度降到爆炸下限以下，一般是以1%为参考标准；密封圈发生意外火灾时，开启细水雾喷头可以及时进行灭火。为了探究细水雾的灭火性能，笔者通过细水雾灭火实验装置进行了一系列关于研究细水雾特性和影响细水雾灭火效果因素的实验，并通过软件模拟了密封圈内氮气惰化和细水雾灭火工况。实验表明：当压力在0Mpa-2.0Mpa之间时，水雾半径随着压力增加而增大；当压力超过2.0Mpa时，水雾半径随着压力的增加变化不大。研究不同压力时细水雾作用同一池火灭火时间的长短，得出压力达到2.0Mpa时综合灭火效果比较好；研究不同风速下细水雾对池火作用的强弱，得出当风速在0m/s-1.7m/s时，将喷头压力调为2.0Mpa时，灭火效果最佳；当风速为1.7m/s-3.8m/s时，将喷头压力调为4.1Mpa时，灭火效果比较佳；通过运用Fluent软件模拟密封圈内氮气惰化过程，得出氮气惰化有一定的防爆效果。通过pyrosim软件建立油罐模型及其密封圈模型，在密封圈内模拟实际火灾，并施加细水雾，从温度场、氧气浓度、烟气速率和热释放速率几方面比较细水雾施加前后的变化情况，得出细水雾具有较好的控制火情作用和灭火降温效果。　　最后结合实际并按照现有规范，将氮气管道和细水雾管道布置到浮顶油罐上，并对一些参数进行了计算，将设计的新型消防体系应用到实际工程。

目录

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第一章 绪论

1.1背景及意义

1.2浮顶油罐主要火灾特点及扑灭方式的研究

1.3针对浮顶油罐密封圈及细水雾应用的研究现状

1.4本章小结

第二章 细水雾灭火实验研究

2.1细水雾灭火机理

2.2实验装置

2.3细水雾灭火实验

2.4本章小结

第三章 密封圈氮气惰化数值模拟

3.1 气体置换过程中气体行为描述

3.2理论模型选取

3.3密封圈网格及边界条件的建立

3.4浮顶油罐氮气惰化模拟结果分析

3.5 本章小结

第四章 密封圈细水雾灭火数值模拟

4.1浮顶油罐火灾模型选取

4.2网格的设定

4.3油罐密封圈几何模型建立

4.4火源功率的设定

4.5细水雾喷头设置

4.6测点及切片的设置

4.7火灾场景设定

4.8 密封圈内火灾模拟结果分析

4.9本章小结

第五章 新型灭火系统设计及火灾预防措施

5.1设计流程

5.2管道输送及电控系统

5.3细水雾管道水力设计

5.4氮气管道基本设计参数

5.5浮顶油罐发生火灾的因素和预防措施

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文及研究成果