火电厂储油罐火灾事故模拟分析.pdf

2 0 1 6年 6月 第 4 4卷 第 3期 总第 2 4 4期 J u n ． 2 0 1 6 Vo I ． 4 4 No ． 3 S e r ． No ． 2 4 4 火 电厂储油罐火灾事故模拟分析 S i mul a t i o n Ana l y s i s o n Po we r Pl a nt Fu e l Ta nk Fi r e Ac c i d e n t 芦祖 光 ， 李秀杰 中国电 力工程顾 问集 团 东北 电力设 计 院有 限公 司 ， 长春 1 3 0 0 2 1 摘 要 针对 火力 发电厂油罐易发生 火灾事故 的现状 ， 介绍 了 0 号 轻柴油油 品特性及危 险 、 危 害性 ， 以某火 电厂锅 炉点火用 油 0号轻柴油 2 5 0 m。 储油罐工程为例 ， 采用池火灾伤害模型对点火助燃油储油 罐发 生火 灾的事故后果 进行 了计算 ， 指出 应设置 防护距 离为 1 5 ． 1 m， 严重影 响区域 内没有 建 构 筑物、 道路等 ， 总平面布置满足池火灾预 测结果及相应 的标 准规 范要 求。 关键词 储油罐 ； 池火灾 ； 防护距离 中图分 类号 TK4 1 3 ． 8 5 文献标志码 B 文章 编号 1 0 0 9 5 3 0 6 2 0 1 6 0 3 0 0 0 6 0 3 储油罐是火力发电厂的辅助设 备， 是 防止火灾 事 故点 的重 点设 备 。 电厂 用油 一般选 用 的 0号轻 柴 油 为轻 质 石 油产 品 ， 复杂 烃类 碳 原子 数 1 O ～ 2 2 混 合物。 轻柴油主要 由原油蒸馏、 催化裂化 、 热裂化、 加 氢裂化、 石油焦化等过程生产的柴油馏分调配而成 ， 也 可 由页岩 油加 工和 煤液 化制 取 。 目前 国 内应 用 的 轻 柴油按 凝 固点 分为 6个牌 号 1 O号 、 0号 、 ～1 o 号 、 一2 0号 、 一3 5号 和 一5 0号柴 油 。以下 以某 火 力 发电厂 0号轻柴油 2 5 0 m。 储油罐工程为例 ， 采用 池火灾伤害模型对储油罐发生火灾事故进行计算与 分 析 。 1 0号轻 柴油 油品特性 、 危 害特 性及其 危险 因素 0号 点火 油 品特 性 见 表 1 ， 周 围空 气 密 度 1 ． 2 7 k g ／ m。 ， 重力加 速 度 9 ． 8 m／ s 。 。 0号轻柴油是易燃、 易爆 的危险品 ， 在温度高于 闪点的情况下 ， 遇明火可能引起燃烧或爆炸。按照 GB 5 0 0 1 6 2 0 1 4 建筑设计防火规范 对生产储存 物 品的火灾危险性分类， 其为第 3 ． 3类高闪点易燃 液体 ， 火灾类别乙， 其危害特性见表 2 。 0号轻柴油具有引起火灾和爆炸的危险性 。在 轻 柴 油 的卸 、 储 及 供应 过 程 中 ， 如 果 发生 泄 漏 ， 遇 明 火 、 火花或高温 ， 可能引起火灾 、 爆炸， 对周围建 构 筑物、 人身安全造成威胁。由于静 电、 雷电、 撞击 、 摩 擦、 电器设备等产生火花， 可能引起油系统火灾 。轻 柴油在储存过程中， 逸出的油气可能造成油气中毒 ； 若 作业 通 风 不 畅通 ， 油 气 积 聚 ， 遇 明火 或 电火 花 ， 可 能发生火灾甚至爆炸。 表 1 0号 点 火油 油 品特 性 参数 数值 水体积分数／ 闪点／C 凝点／ e 恩氏粘度 2 0 Co E 密度 ／ t m 正庚 烷不溶 物 摩尔 比 低位发热量 ／ k J k g 单位 表面积燃 烧速度／ I- k g m。 s ] 效率 因子 燃烧 热／ k J k g 2 池火灾模 型及其计算 以某火电厂为例 ， 该 工程锅炉点火用油采用 0 号轻柴油， 在厂区设置 2 5 0 m。 的油罐 ， 最大储存 量 6 7 ． 2 t ， 柴油罐 区油池 面积S一1 1 2 m。 。 轻柴 油全 收 稿 日期 2 0 1 5 1 1 1 3 作者简介 芦祖光 1 9 6 8 ， 男， 高级工程师 ， 从 事电力工程环境保护及 劳动保护 工作 。 6 6 O 7 O 蝗 姗 痕 L 蛆 蛆 2 0 1 6年 6月 第 4 4卷 第 3期 总第 2 4 4期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r J u n ． 2 0 1 6 Vo 1 ． 4 4 No ． 3 S e r ． No ． 2 4 4 表 2 0号轻 柴油危害特性 项 目 特 性 燃烧性 易燃 0号闭 口闪点／ ℃ ≥5 5 遇 高 热、 明 火有 燃烧 爆 炸危 险 ； 其 蒸 危险特性 汽 与空气混 合能形 成爆炸性 混合物 ， 遇热 或明火即会发生爆炸 凝点 ／ C 一2 O ～0 沸点 ／ ℃ 2 8 O ～3 3 8 质 量 分 数≤O ． 0 2 5 硫质量分 数／ ≤0 ． 2 热 Ⅷs 。 稳定 性 稳定 禁 忌物 强氧化剂 、 卤素 侵入途径 吸入 、 食 入或皮肤直接接触 健康危害 皮肤 、 肺 ， 皮肤经常接触会得 皮炎 部采用汽车运输。 两台炉共用一套供油泵， 输油泵房 靠 近油罐区， 至锅炉房的点火油及助燃油供油管道 采用架空形式 。锅炉房油系统采用单环管。 2 ． 1池火 灾模 型 轻柴油泄漏后 ， 若没有被立 即点燃 ， 会在罐区内 流淌 ， 遇罐区防火堤后逐渐形成具有一定厚度和面 积的液池 ， 若此时被点燃 ， 将形成以防火堤所构成面 积为大小的池火。 大多数池火灾都发生在室外， 由于 氧气供应充足 ， 燃烧 比较完全 ， 产生的有毒 、 有害烟 气也容易消散掉 。 从这个角度看， 室外池火灾的伤害 力比室内火灾要小； 但是 ， 池火灾产生的火焰能够 向 四周 发 出强 烈热 辐射 ， 强 度要 比室 内火 灾大 得多 ， 因 此 ， 火 焰产 生 的热 辐射 是室 外池 火灾 的主要危 害 。 池火灾事故后果模拟分析是根据事故的数学模 型 ， 利用计算数学方法 ， 求取事故对人员 的伤害范 围 或对物体的破坏范围的安全评价方法。事故后果模 拟分析法能定量分析事故的影响范围和伤害程度 ， 下面采用池火灾模型对储油罐柴油泄漏进行事故分 析 和评价 。 2 ． 2 池 火 灾计算 本 工程 储 油 罐 区火 灾 的估 算 等效 半 径 r为 5 ．9 7 Y D ． 。 2 ． 2 ． 1 燃烧火焰高度 的计算 根据托 马斯池火火焰高度经验公式 ， 计算轻柴 油池火的火焰高度 h为 h 一8 4 r [ d in d r ／ P o 2 g r “ ] 一7 ． 8 5 m 式 中 d m／ d t为单 位表 面积燃 烧 速度 ， 取 0 ． 0 1 3 7 k g ／ m。 s ； P 。 为周 围空气密度， 取 1 ． 2 7 k g ／ m。 ； g 为重 力加 速度 ， 取 9 ． 8 m／ s 。 2 ． 2 ． 2 总热辐射通量的计算 Q a r 。 2 n r h d m／ d t 7] H。 ／ [ 7 2 d in d t 1 ] 一 1 1 4 8 5 k W 式 中 为 效 率 因子 ， 取 0 ． 3 2 ； H 为 燃 烧 热， 取 4 1 8 7 0 k J ／ k g。 2 ． 2 ． 3 伤害半径的计算 目标接收到的入射热辐射强度计算公式为 Qt ／ 4 n x 式中 为热辐射强度 ； Q为总热辐射通量 ； ￡ 为热传 导 系数 ， 在 无 相 对 理 想 的数 据 时 ， 取 1 ； z为 目标 点 到 液池 中心 距离 。 目标接收到的入射热辐射强度公式 ， 反映了入 射热辐射通量与受害 目标到池火中心距离之间的关 系。 为便于评述 ， 按人射通量对影响程度进行了界定 见表 3 ， 其中入射通量 的单位为 k w／ m。 。 表 3入射通量与人体伤害程度 入射通量 入 量 对人 的伤害 2 ． 3 池火 灾 事故 影响 范 围及 燃烧 危 害评价 事故影响范围 本工程根据不 同影响程度绘制 了储油罐火灾影响区域 图， 见图 1 阴影部分为池火 灾 影 响 区域 。 池火灾燃烧危害评价 从图 1可知 ， 严重影响区 域 内没有建 构 筑物、 道路 ； 储 油罐 区西侧 的道路 距离油 罐 1 6 ． 0 m 、 输 煤综合楼 距 离油罐 2 1 ． 0 r n 和输 煤皮 带 距 离油 罐 2 1 ． 8 m 均 处于 轻微 影 响 区域 内。 油罐区一旦发生火灾 ， 可能对储油罐区西侧 的厂内道路 、 输煤综合楼 和输煤皮带 的安全产生一 定 影 响 ， 因此 ， 应加 强油 罐 区防火 管理工 作 。 3 防护措施 a ． 油罐 区防火堤和油区实体围墙设计符合 GB 5 0 2 2 9 -- 2 0 0 6 { 火 力发 电厂与变 电站 设计 防火 规范 、 ． 7 2 0 1 6年 6月 第 4 4卷 第 3期 总 第 2 4 4期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r J u n ． 2 0 1 6 Vo 1 ． 4 4 No ． 3 S e r ． No ． 2 4 4 图 1 储 油 罐 火 灭暴 露 区 域 G B 5 0 3 5 1 --2 0 0 5 储罐 区防火堤设计规范 的要求 ； 和监护制度 。 燃油管道及阀门应有完整的保温层 ， 油管道、 阀门、 e ． 油 区必须制定油区出人制度 ， 不准穿有铁掌 法兰附近的高温管道及高温热体 ， 应有 良好 的保温 的鞋和容易产生静 电火花的化纤服装进人油区； 储 并外包白铁皮 ， 防止燃油喷漏到高温管道上引起着 油区应设置明显禁 火标志； 制定燃油罐区应急预案 火 ； 油罐应装设符合要求的安全及计量设施 ； 油罐维 并演练 ； 加强对人员的培训工作 ， 严格执行规程 ， 不 修和清理应采取可靠的安全措施。管沟在进入油泵 违章作业。 房 、 灌油间和油罐组防火堤处 ， 必须设隔断墙 。油泵 房应装设可燃气体报警仪， 且与机械排风联锁。4 结论 b ． 油区应设专用消防灭油火装置、 移动式检测 灭火装置。 “KNNN 围应有防火标志 、 进门要求条 根据池火灾模型 的预测结果 ， 对于设计 中采用 例、 油区大 门应有火种箱等 ； 加热燃油的蒸汽温度不 2 5 0 m3 的油罐 最大储存量 6 7 ．2 t ， 柴油罐区油池 宜超过 2 O O℃， 伴热升 温后 的燃油温 度不超过 4 5 面积 51 1 2 m2 ，严重影响 区等效半径为 8 ． 6 m； 主 ℃。地面布置的非保温钢质油罐应设置淋水冷却装 要影响区等效半径为 1 5 ．1 m； 轻微影响区等效半径 置， 保证燃油设备和管道 的设计安装和检修质量 ， 防 为 2 3 ．9 m， 因 此 ， 本 工 程 考虑 设 置 防护距 离 为 1 5 ． 1 NNNf - I 、 油管、 法兰等漏油喷油引起火灾。 m o严重影响区域内没有建 构 筑物 、 道路等； 储油 c 加强燃油运输管理 ， 应委托有危险化学 品运 罐 区西侧 的道路 距离油罐 1 6 ．0 m 、 输煤综合楼 输资质 的运输企业承运 ， 运输时运输 车辆应配备相 距离油罐 2 1 ．0 m 和输煤皮带 距离油罐 2 1 ． 8 m 应品种和数量 的消防器材及泄漏应急处理设备 ； 油 均处于轻微影 响区域内 。油罐距离输煤综合楼 、 输煤 罐区电气及照明设备采用 防爆电气设备 ； 卸油区及 皮带距离满足 GB 5 0 0 4 9 --2 0 1 1 { d 、 型火力发电厂设 油罐区必须有避雷装置和接地装置； 油罐接地线和 计规范 中助燃油罐与耐火等级为二级的丙 、丁 、 戊 电气设备接地线应分别装设 ； 输油管应 有明显的接 类建筑物 间距为 2 0 m要求 ； 油罐与厂 内主要 道路 地点。 路边最小距离 1 6 m ，满足 GB 5 0 0 1 6 --2 0 1 4距主道 d 管道都必须做防静电、 防雷接地设计 ； 不允许 路 1 5 m要求 。布置满足池火灾预测结果及相应的 管道内部有与地绝缘 的金属体 ； 油管道禁用橡胶垫 标准规范要求 ，布置合理 。 储油罐区应装设 喷淋装置及 消防设施 ； 储油罐应设 置安全阀门、 呼吸阀及引火器 ； 油泵房应配置油气浓 编辑 韩桂春 度监测设备。加强燃油系统设施的维护， 防止管道、 阀门漏泄 ； 油管道进行焊接作业时 ， 必 须对其进行吹 扫， 确保可燃气体不超标； 严格执行动火工作票制度 8 、’ ． ， _