一种储油罐区火灾模拟实验平台的制作方法

1.本发明涉及储油罐火灾安全领域，特别涉及一种储油罐区火灾模拟实验平台。


背景技术：

2.储油罐储存大量易燃易爆危险品，油罐一旦发生破裂燃烧，会给周边环境和设施带来巨大破坏。储油罐不仅会发生沸溢、喷溅和爆炸，在着火罐高温火焰的热辐射冲击下，相邻储油罐结构会受到破坏，火焰产生的强辐射作用可能会导致罐体爆裂及可燃蒸汽泄露，影响相邻储油罐的安全，一旦引发相邻罐体爆炸起火，往往会发生连锁反应，引发更猛烈的火灾。
3.针对储油罐的工况，搭建实体火灾试验平台进行储油罐实验研究，模拟火灾发展和消防灭火过程，预测火灾发展过程及对周边设备的影响，得到火灾发生时的火灾温度及烟气扩散规律，可用于消防技术及装备的研发改进。目前，对于大型储罐区火灾的研究比较缺乏，相关实验数据较少，防火间距的合理性仍待深入研究，现有的消防措施和能力也很难起到有效的防灭火作用。探究油罐破裂起火后火焰演化规律，对暴露于火灾中的其它储油罐热行为进行预估，能为预防实际储罐火灾事故和制定合理的防火间距提供一定的理论和实验数据支撑，具有重大的现实意义。


技术实现要素：

4.发明目的：针对以上问题，本发明目的是提供一种储油罐区火灾模拟实验平台，通过搭建实体火灾实验平台，实现对多种储油罐火灾事故类型的模拟分析。
5.技术方案：本发明的一种储油罐区火灾模拟实验平台，包括围堤，以及设置在围堤内部的多个储油罐，至少有一储油罐的罐顶由两个尺寸相同的半圆组成，两个半圆活动连接，其中第一半圆固定在储油罐顶部，第二半圆围绕两个半圆的连接轴旋转，第二半圆上设置一通孔，通孔用于安装泄压阀和压力表，储油罐内底部设置有加热棒。
6.进一步，所述实验平台至少包括一储油罐，该储油罐的下方安装有旋转装置，且该储油罐为敞口，该储油罐内壁设置点火电极，旋转装置连接电机。
7.进一步，所述实验平台至少包括一储油罐，该储油罐的侧壁沿竖直方向开一列孔，每个孔外设置有带有电动阀门的管道，在储油罐外部设置油池，油池设置在开孔一侧，油池最高点低于地面。
8.进一步，围堤外安装注油系统，连接管路至储油罐。
9.进一步，所述实验平台至少包括一储油罐，该储油罐作为着火罐且为敞口，着火罐周围的储油罐为封闭结构，在着火罐和相邻储油罐之间设置沟渠作为泄露油品流淌路径。
10.进一步，所述实验平台至少包括一个密闭的储油罐，该储油罐顶端安装泄压阀，泄压阀与顶端的接触部分设置管道，泄压阀设置在管道内。
11.进一步，在围堤外设置事故油池，储油罐底部连接排油管道至事故油池，储油罐侧部开孔连接注气管道。
12.进一步，在储油罐的外部设置液氮瓶组、中央控制模块以及两个送料仓，所述液氮瓶组通过两根第一管道与储油罐连接，两根第一管道分别伸至储油罐液面下方和上方，所述送料仓通过第二管道与储油罐连接，第二管道伸至储油罐液面下方；第一管道和第二管道上均设置阀门，所述中央控制模块与阀门连接，控制阀门的开关。
13.进一步，在所述储油罐的下面设置称重装置，所述称重装置与中央控制模块连接，中央控制模块接收称重装置传输的重量数据。
14.进一步，第一送料仓内存储氧化剂，第二送料仓内存储100摄氏度的水并持续加热保持水温不变，送料仓与中央控制模块连接；送料仓下面设置称重装置，称重装置与中央控制模块连接。
15.进一步，中央控制模块采集储油罐重量变化数据和送料仓送出氧化剂的重量，可得到油品的燃烧速率，中央控制柜在输入设定燃烧速率后，智能调节储油罐内油品的燃烧速率使其保持恒定，包括：在燃烧速率未达到设定值时，会自动向储油罐内输送氧化剂，增大内部燃烧，加快燃烧速率；当燃烧速率高于设定值时，会停止输送氧化物，输送液氮冷却油温，降低燃烧速率。
16.有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明通过搭建实体火灾实验平台，对不同预燃时间、不同因素产生的储油罐火灾事故类型进行模拟分析，用以模拟真实火灾案例，通过本实验平台的模拟结果，对火灾事故特点和灭火难点进行总结分析，据此复现的储油罐火灾事故真实可靠，在消防研究方面具有较好的实用性；根据本发明中的火灾模拟实验平台，可布置多种灭火系统，用以研究不同灭火系统的灭火效能，分析不同灭火系统在实际火灾中对温度场、热流场以及烟气场的影响规律，确定火灾熄灭的临界条件，包括灭火时间、温度以及耗水量等，为提高消防技术水平，减少大型储油罐火灾造成的人员和财产损失提供理论依据。
附图说明
17.图1为固定顶储油罐火灾模拟装置；
18.图2为储油罐火旋风模拟实验装置；
19.图3为储油罐流淌火模拟实验装置；
20.图4为着火储油罐对相邻储罐影响模拟实验装置；
21.图5为储油罐油气泄漏爆燃模拟实验装置；
22.图6为储油罐排油注惰性气体模拟实验装置；
23.图7为储油罐控制燃烧速率实验装置。
具体实施方式
24.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。
25.实施例1
26.本实施例中的一种储油罐区火灾模拟实验平台，用以模拟固定顶储油罐发生火灾情形。该模拟实验平台结构示意图如图1所示，包括围堤，围堤内部设置一个储油罐3，该储油罐3的罐顶由两个尺寸相同的半圆组成，两个半圆活动连接，其中第一半圆固定在储油罐
3顶部，第二半圆围绕两个半圆的连接轴旋转，第二半圆上设置一通孔，通孔用于安装第一泄压阀1和压力表，储油罐3内底部设置有加热棒，该储油罐3内壁设置点火电极。
27.本实施例储油罐3用于模拟固定顶储油罐火灾，储油罐3内液面上方会形成油蒸汽，当由于静电或雷击等原因引发储油罐3火灾时，储油罐3内部压力会迅速升高，导致储油罐3顶部出现破裂，形成喷射燃烧，长时间燃烧后会引起顶部塌陷。
28.本实施例储油罐3的顶部由两个半圆组成，构成合页式机构，合页2的一侧半圆沿着旋转轴进行旋转活动，合页2的一侧设置有通孔，通孔处安装第一泄压阀1和压力表，可活动的半圆顶部安装钢绳4，可以通过钢绳4控制该侧半圆罐顶的升降。
29.在模拟固定顶储油罐3顶部破口火灾时，需要先在储油罐3的内部注油，再注入适量的水，通过储油罐3底部设置的加热棒进行加热，使液体快速沸腾，油蒸汽从油品液面上方带出油品，实现喷溅燃烧火灾。由于储油罐3内部液面上方油品蒸发蒸汽聚集，利用点火电极进行点火，点火后储油罐3内压力升高，第一泄压阀1开启，通孔处喷出燃烧的火焰。
30.模拟储油罐3顶部塌陷燃烧火灾，火焰喷射燃烧一定时间之后，放松钢绳4使活动的那侧罐顶下降，用以模拟罐顶塌陷，火灾燃烧面积增大，底部水沸腾之后，油蒸汽从油品液面上方带出油品，模拟喷溅燃烧火灾，避免将内部油品加热至其沸点，减少加热时间，降低风险。
31.实施例2
32.本实施例中的储油罐区火灾模拟实验平台，用以模拟储油罐火旋风。本实施例中的模拟实验平台，结构装置图如图2所示，储油罐3下方安装有旋转装置5，该储油罐3设置为敞口，该储油罐3内壁设置点火电极，旋转装置5连接电机。
33.旋转装置5为一可旋转的圆形转盘，通过电机控制圆形转盘旋转，进而带动储油罐3进行旋转，在实验开始时引燃油品，在燃烧稳定后启动旋转装置5，观察实验现象。
34.储油罐3区发生火灾后容易引起多罐体燃烧，火源数目增多，在火源中间形成火旋风，燃烧强度增大，通过本实施例中的模拟实验平台进行模拟，用于研究不同旋转速率对火灾发展的影响，用于研究灭火系统对火旋风的灭火难点，为灭火策略研究提供数据支撑。
35.实施例3
36.本实施例所述的一种储油罐区火灾模拟实验平台，用以模拟储油罐流淌燃烧火灾。本实施例中的模拟实验平台，结构示意图如图3所示。本实施例中的储油罐3的侧壁沿竖直方向开一列孔，每个孔外设置有电动阀门管道6，在储油罐3外部设置油池，油池设置在开孔一侧，油池最高点低于地面。
37.在本实施例中，在储油罐3的一侧沿竖直方向开一列孔，数量为8，向外延伸管道，出口管径通过转接头调整，通过电动阀门控制管道的开关。
38.在模拟实验前，根据模拟不同液位情况的火灾，往储油罐3内注油到相应的液位。实验时，点燃小油池，打开单个或多个电动阀门来模拟不同位置破裂漏油，遇明火燃烧。本实施例的实验平台可以模拟储油罐多点破裂形成的火灾燃烧，通过研究储油罐不同破裂位置以及破裂孔的大小对泄露火灾发展过程的影响，分析火灾发展时间，为火灾事故处理提供依据。
39.实施例4
40.本实施例储油罐区火灾模拟实验平台，用以模拟相邻储油罐被着火罐引燃。本实
施例的模拟实验平台，结构示意图如图4所示，本实施例中围堤外安装注油系统，连接管路至储油罐3。在围堤内布置了6个储油罐，其中设定一个储油罐3作为着火罐且为敞口，着火罐周围的其他储油罐为封闭结构，在着火罐和相邻储油罐之间设置沟渠7作为泄露油品流淌路径，使其按照设计方案引燃相邻储油罐3。
41.着火罐燃烧会造成强烈的热辐射，相邻储油罐3在长时间火灾环境中，其罐壁结构会发生变形，容易发生燃烧。当前的标准规范给出的防火间距均考虑为罐体内部燃烧，未考虑流淌火直接接触相邻储油罐3，本实施例的模拟实验平台可为防火间距及围堤内的单独罐体围挡设计提供依据。
42.实施例5
43.本实施例中的储油罐区火灾模拟实验平台，用以模拟储油罐气体扩散火灾。本实施例的模拟实验平台，结构示意图如图5所示，本实施例中的储油罐3为密闭设置，其顶端安装第二泄压阀8，第二泄压阀8与顶端的接触部分设置管道9，第二泄压阀8设置在管道9内。为便于观察火焰传播现象，管道为透明的。
44.在该储油罐3内充装可燃气体，保证储油罐3密闭，在实验开始后开启第二泄压阀8，使气体发生泄漏，在管道9出口处引燃气体，使其发生燃烧。本实施例可模拟可燃气体扩散燃烧，用于研究不同气体、不同泄漏速率对扩散燃烧的影响，以及研究外部扩散燃烧对储油罐3内的火灾风险性。
45.实施例6
46.本实施例中的储油罐区火灾模拟实验平台，用以模拟储油罐排油注惰性气体。本实施例的模拟实验平台，结构示意图如图6所示，本实施例中在围堤外设置事故油池12，储油罐3底部连接排油管道至事故油池12，储油罐3侧部开孔连接注气管道，通过输气装置10将惰性气体输送到储油罐3内。储油罐3为固定顶，顶部设置泄压阀。
47.在储油罐3内加注油品，开启泄压阀，利用点火电极引燃储油罐3内的油品，待燃烧一段时间后，开启排油管道的阀门11进行排油，开启输气装置10，往储油罐3内注入惰性气体进行灭火。
48.本实施例模拟实验平台可用于研究惰性气体对燃烧的窒息效果，另外通过改变排油速率，用以研究在排油过程中，油品液面逐步下降对燃烧的影响。
49.实施例7
50.本实施例中的储油罐区火灾模拟实验平台，用以模拟储油罐燃烧速率的控制。本实施例模拟实验平台，结构示意图如图7所示，在储油罐3的外部设置液氮瓶组13、中央控制模块20以及两个送料仓16、17，液氮瓶组13通过两根第一管道与储油罐3连接，两根第一管道分别伸至储油罐3液面下方和上方，送料仓通过第二管道与储油罐3连接，第二管道伸至储油罐3液面下方；第一管道和第二管道上均设置阀门14、15、18、19，中央控制模块20与阀门连接，控制阀门的开关。在储油罐3的下面设置称重装置21，称重装置21与中央控制模块20连接，中央控制模块20接收称重装置21传输的重量数据。
51.第一送料仓16内存储氧化剂，第二送料仓17内存储100摄氏度的水并持续加热保持水温不变，送料仓与中央控制模块20连接；送料仓下面设置称重装置，称重装置与中央控制模块20连接。氧化剂可以选择氧化二苯甲酰，氯酸钾、氯酸盐类、硝酸盐类、重铬酸钠、重铬酸钾、高锰酸钾中的任一种。
52.通过管道向储油罐3液面下方注入氧化剂，点火后实现油品燃烧，保持储油罐3内部也持续燃烧，中央控制模块20采集储油罐3重量变化数据和送料仓送出氧化剂的重量，可得到油品的燃烧速率。中央控制模块20在输入设定燃烧速率后，可智能调节储油罐3内油品的燃烧速率保持恒定。其方法为，在燃烧速率未达到设定值时，会自动向储油罐3内输送氧化剂，增大内部燃烧，加快燃烧速率。当燃烧速率高于设定值时，会停止输送氧化剂并输送液氮，降低燃烧速率。
53.另外，在输入模拟沸溢指令后，可控制送料仓向储油罐3内部输送100摄氏度的水。在储油罐3燃烧状态下，水可迅速沸腾然后汽化，水蒸气从储油罐3底部上升，携带油品喷溅，形成沸溢燃烧状态。