二氯丙烷罐區(qū)儲(chǔ)存的火災(zāi)機(jī)理與防滅火機(jī)制研究.pdf

1、本文以天津某氯醇法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷企業(yè)為例，針對(duì)企業(yè)的實(shí)際情況，分別開(kāi)展了危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)與分級(jí)、典型化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)特性分析與其罐區(qū)存儲(chǔ)的消防安全設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、存儲(chǔ)罐區(qū)池火的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和FDS模擬、普通火災(zāi)場(chǎng)景條件下的儲(chǔ)罐失效分析等研究工作。
　　利用危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)與分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)和方法，對(duì)選擇企業(yè)進(jìn)行危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源的辨識(shí)與分級(jí)，“環(huán)氧丙烷在用生產(chǎn)裝置、二氯丙烷儲(chǔ)存罐區(qū)”單元、環(huán)氧丙烷儲(chǔ)存罐區(qū)、環(huán)氧丙烷事故罐區(qū)和液氨

2、罐區(qū)，分別構(gòu)成重大危險(xiǎn)源;組合“環(huán)氧丙烷在用生產(chǎn)裝置、二氯丙烷儲(chǔ)存罐區(qū)”構(gòu)成的單元，重大危險(xiǎn)源分級(jí)為一級(jí);環(huán)氧丙烷儲(chǔ)存罐區(qū)的重大危險(xiǎn)源分級(jí)為一級(jí)，環(huán)氧丙烷事故罐區(qū)的重大危險(xiǎn)源分級(jí)為三級(jí)，液氨罐區(qū)的重大危險(xiǎn)源分級(jí)為四級(jí)。
　　依據(jù)天津地區(qū)冬季和夏季的環(huán)境溫度條件、二氯丙烷理化特性和火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性，分析得出二氯丙烷儲(chǔ)罐罐內(nèi)液體蒸氣與空氣混合物遇火源時(shí)的災(zāi)害模式，夏季條件下為爆炸，冬季條件下為燃燒。針對(duì)夏季條件下的爆炸災(zāi)害模式，利用TN

3、T當(dāng)量法、蒸氣云火災(zāi)爆炸模型和爆炸波超壓傷害準(zhǔn)則，分析評(píng)估了儲(chǔ)罐罐內(nèi)上部空間爆炸性混合物爆炸和因爆炸導(dǎo)致大面積泄漏并形成擴(kuò)散蒸氣云爆炸的事故后果，結(jié)合消防安全評(píng)價(jià)的結(jié)論，給出了二氯丙烷罐區(qū)儲(chǔ)罐應(yīng)進(jìn)一步采取或加強(qiáng)的消防安全防控措施。
　　針對(duì)不同條件下的燃燒模式，依據(jù)液池池火災(zāi)模擬與后果評(píng)估的基本原理，給出了構(gòu)建液池池火火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本模式;分別構(gòu)建了“罐內(nèi)池火、BrLtz模型、數(shù)據(jù)擬合、輻射強(qiáng)度與傷害/破壞準(zhǔn)則”的單罐罐內(nèi)池火火

4、災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模式、“防火堤內(nèi)全面積池火、BrLtz模型、數(shù)據(jù)擬合、輻射強(qiáng)度與傷害/破壞準(zhǔn)則”和“防火堤內(nèi)全面積池火、Thomas模型、輻射強(qiáng)度與傷害/破壞準(zhǔn)則”的罐區(qū)防火堤內(nèi)池火火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模式。
　　單罐罐內(nèi)池火火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模式的評(píng)估結(jié)論為防火堤內(nèi)與4＃罐相臨的3#儲(chǔ)罐全損壞，其它罐不受影響;臨近的環(huán)氧丙烷生產(chǎn)裝置不會(huì)受到損傷，裝置內(nèi)生產(chǎn)人員不會(huì)受傷。
　　防火堤內(nèi)池火火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模式的評(píng)估結(jié)論為防火堤內(nèi)的所有罐均會(huì)發(fā)生爆炸

5、并導(dǎo)致大量二氯丙烷泄漏，防火堤也會(huì)因池火而導(dǎo)致?lián)p壞或坍塌，形成大面積的流淌火或引發(fā)進(jìn)一步的爆炸;臨近的環(huán)氧丙烷生產(chǎn)裝置由于次生火災(zāi)會(huì)導(dǎo)致氯醇化工段設(shè)備的損壞，其大量使用的氯氣和丙烯，會(huì)因操作設(shè)備與建筑物的損壞形成大面積的泄漏，引發(fā)次生災(zāi)害的后果不堪設(shè)想。
　　基于FDS軟件火災(zāi)模擬的基本原理與單罐罐內(nèi)池火研究的結(jié)果，構(gòu)建了“20m*20m*20m”，、“40m*40m*20m”，兩個(gè)空間尺度的單罐罐內(nèi)池火FDS模擬模型，模擬結(jié)果表

6、明:相同環(huán)境條件下，不同模擬空間內(nèi)池火燃燒過(guò)程中的煙氣、火焰、火焰中心煙氣速率以及熱輻射強(qiáng)度的變化規(guī)律大體一致，并最終維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài);其中，“20m*20m*20m”模擬空間內(nèi)，火焰中心最高燃燒速率為1.9m/s，并最終穩(wěn)定在0.5m/s左右，火焰中心最高輻射強(qiáng)度維持為100kw/m2，火焰表面輻射強(qiáng)度維持為50Kw/m2;“40m*40m*20m”模擬空間內(nèi)，火焰中心最高燃燒速率為1.0m/s，并最終穩(wěn)定在0.2m/s左右，火焰

7、中心最高輻射強(qiáng)度維持為60kw/m2，火焰表面輻射強(qiáng)度維持為30kw/m2;模擬給出的熱輻射強(qiáng)度結(jié)果表明，池火災(zāi)對(duì)周圍的設(shè)備、儲(chǔ)罐等有較大的破壞力，會(huì)對(duì)周圍工作人員和救援人員造成嚴(yán)重威脅。
　　基于儲(chǔ)罐罐壁的受熱機(jī)理分析和儲(chǔ)罐暴露在池火中的熱交換過(guò)程所對(duì)應(yīng)的普通火災(zāi)場(chǎng)景，設(shè)定了二氯丙烷儲(chǔ)存罐區(qū)儲(chǔ)罐池火的火災(zāi)場(chǎng)景條件，構(gòu)建了相應(yīng)的儲(chǔ)罐失效分析數(shù)學(xué)模型，研究結(jié)果表明:在儲(chǔ)罐外壁溫度700-800℃的條件下，二氯丙烷儲(chǔ)罐的爆破壓力為2.

8、065Mpa，對(duì)應(yīng)的失效溫度為為245℃，失效時(shí)間為28.6min。表明當(dāng)儲(chǔ)罐失效時(shí)，二氯丙烷儲(chǔ)罐罐內(nèi)液體及上部蒸汽所對(duì)應(yīng)的溫度及壓力，低于正常條件下二氯丙烷自身的臨界溫度與臨界壓力。也就是說(shuō)，儲(chǔ)罐罐材不能提供足夠的強(qiáng)度，以保證二氯丙烷在達(dá)到儲(chǔ)罐罐壁失效溫度的條件時(shí)，儲(chǔ)罐罐內(nèi)存儲(chǔ)物質(zhì)本身的壓力一直保持低于儲(chǔ)罐罐壁失效壓力的狀態(tài)，儲(chǔ)罐罐體的失效必然發(fā)生，也就是說(shuō)，本質(zhì)安全的狀態(tài)不能實(shí)現(xiàn)。采取消防安全設(shè)計(jì)措施或設(shè)備保障措施，延長(zhǎng)儲(chǔ)罐的失效時(shí)