摘要: 介紹了液化石油氣儲(chǔ)罐在火災(zāi)作用下的熱響應(yīng)變化規(guī)律， 分析了其發(fā)生失效的原因，并提出了消防設(shè)計(jì)的原則和建議。

　　關(guān)鍵詞: 液化石油氣；儲(chǔ)罐；火災(zāi)；熱響應(yīng)；消防

　　1　引言

　　液化石油氣是工業(yè)和民用中應(yīng)用十分廣泛的一種燃料。由于它具有易燃、易爆等危險(xiǎn)性，在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用中極易發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故。液化石油氣儲(chǔ)罐周圍一旦發(fā)生火災(zāi)，在火災(zāi)環(huán)境的影響下，儲(chǔ)罐內(nèi)液化石油氣的溫度和壓力會(huì)迅速升高， 同時(shí)儲(chǔ)罐的強(qiáng)度會(huì)迅速下降，在一定條件下儲(chǔ)罐即會(huì)發(fā)生破裂和爆炸，并進(jìn)而引起沸液蒸氣爆炸(BLEV E)，引起爆炸沖擊波、容器碎片拋出及巨大的火球熱輻射，對(duì)周圍的人員、建筑和設(shè)備造成更大的破壞。國內(nèi)外曾多次發(fā)生液化石油氣火災(zāi)并引起連鎖爆炸的事故。 造成慘重的損失。如1984年墨西哥一液化氣儲(chǔ)配站由于液化石油氣泄漏引起火災(zāi)，使兩個(gè)球形儲(chǔ)罐破裂， 液化氣大量泄漏引發(fā)大火，高溫火焰包圍了附近的容器，相繼造成多臺(tái)容器破裂爆炸，導(dǎo)致500 多人死亡，7000 多人受傷，大量工業(yè)和生活設(shè)施毀壞，成為人類工業(yè)史上最為嚴(yán)重的事故之一。1998 年西安液化石油氣站由于液化石油氣在一球罐底部泄漏，引發(fā)火災(zāi)，在火焰高溫的作用下相繼造成2個(gè)400立方米的球罐相繼發(fā)生爆炸，并引起B(yǎng)L EV E，造成十多人死亡， 數(shù)十人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失400多萬元。

　　因此了解和掌握液化石油氣儲(chǔ)罐對(duì)火災(zāi)的熱響應(yīng)規(guī)律，從而采取適當(dāng)?shù)拇胧┓乐箖?chǔ)罐發(fā)生爆炸，是預(yù)防和控制重大事故發(fā)生的關(guān)鍵。本文重點(diǎn)介紹液化石油氣儲(chǔ)罐對(duì)火災(zāi)的響應(yīng)規(guī)律，并提出了消防設(shè)計(jì)的要求和原則。

　　2　液化石油氣儲(chǔ)罐對(duì)火災(zāi)的熱響應(yīng)

　　液化石油氣儲(chǔ)罐在周圍發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于火災(zāi)對(duì)容器表面的熱輻射和對(duì)流傳熱的影響，會(huì)使儲(chǔ)罐發(fā)生一系列的熱響應(yīng)。由于工業(yè)界對(duì)安全的迫切需要及其學(xué)術(shù)上的綜合性和復(fù)雜性，世界各國都投入了大量的人力和財(cái)力對(duì)此進(jìn)行了深入廣泛的研究。研究的方法主要包括試驗(yàn)研究、理論和計(jì)算機(jī)模擬研究、典型事故分析研究等。試驗(yàn)研究是將不同比例、不同形狀的容器置于不同的火災(zāi)環(huán)境中，對(duì)響應(yīng)過程和有關(guān)參數(shù)如溫度、壓力、熱通量等進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀測和測量，從而揭示容器失效過程、失效處理及危害性預(yù)測。理論和計(jì)算機(jī)模擬研究是根據(jù)二維或三維的質(zhì)量、動(dòng)量和能量平衡方程進(jìn)行較為復(fù)雜的場模擬或基于試驗(yàn)研究的結(jié)果進(jìn)行簡化的區(qū)域模擬，以及將場模擬和區(qū)域模擬結(jié)合起來的混合模擬，由于建立的復(fù)雜的偏微分方程組很難求得理論解，因此一般是借助于計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值求解。典型事故分析是收集以往發(fā)生的事故的有關(guān)數(shù)據(jù)資料，并進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)和理論分析，從而揭示其規(guī)律性。

　　液化石油氣儲(chǔ)罐的熱響應(yīng)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　2.1　儲(chǔ)罐壁溫響應(yīng)

　　理論和實(shí)驗(yàn)研究都表明，儲(chǔ)罐在火災(zāi)環(huán)境下，儲(chǔ)罐的壁溫會(huì)迅速升高。儲(chǔ)罐的壁溫變化明顯分為兩個(gè)部分。即氣相部分和液相部分，我們分別稱其為干壁溫度和濕壁溫度，干壁溫度明顯高于濕壁溫度。未保護(hù)的液化氣容器在全包圍火災(zāi)條件下，干壁溫度最高達(dá)到600～ 700℃，干壁溫度受到熱輸入量、熱損失、壁厚等因素影響，其數(shù)值取決于容器大小及壁厚、充裝水平等。

　　2.2　儲(chǔ)罐內(nèi)部液化氣熱響應(yīng)

　　試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部介質(zhì)的熱響應(yīng)分為兩個(gè)階段：在第一階段，液相溫度未達(dá)到飽和溫度，處于過冷狀態(tài)，內(nèi)部介質(zhì)可以分為五個(gè)區(qū)域：邊界層區(qū)、底部不穩(wěn)定液體區(qū)、分層區(qū)、過冷液體區(qū)和蒸汽區(qū)。在側(cè)面邊界層區(qū)內(nèi)， 熱量由儲(chǔ)罐內(nèi)壁傳入后液體會(huì)沿容器壁面上升，到底液體表面后向中心運(yùn)動(dòng)，并且從中心向下部的過冷液體區(qū)運(yùn)動(dòng)，與過冷液體混合。然后又進(jìn)入邊界層區(qū)，重復(fù)上述傳熱過程。由于這種垂直方向的自然對(duì)流引起液體和氣體在垂直方向的溫度梯度，這種現(xiàn)象稱為熱分層。在底部的不穩(wěn)定液體區(qū)，液體接受從儲(chǔ)罐內(nèi)壁傳入的熱量后，直接垂直向上運(yùn)動(dòng)與過冷液體混合。

　　2.3　儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力響應(yīng)

　　儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力變化主要取決于內(nèi)部介質(zhì)的溫度變化規(guī)律，實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，壓力主要決定于內(nèi)部分層區(qū)的溫度。