火电厂储油罐火灾事故模拟分析

芦祖光;李秀杰

【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2×50 m3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15.1m,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. 【期刊名称】《吉林电力》 【年(卷),期】2016(044)003 【总页数】3页(P6-8)

【关键词】储油罐;池火灾;防护距离 【作 者】芦祖光;李秀杰

【作者单位】中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司,长春 130021;中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司,长春 130021 【正文语种】中 文 【中图分类】TK413.85

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10～22)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：10号、0号、-10号、-20号、-35号和-50号柴油。以下以某火力发电厂0号轻柴油2×50 m3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。

0号点火油品特性见表1，周围空气密度1.27 kg/m3，重力加速度9.8 m/s2。 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 50016—2014 《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。

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2×50 m3的油罐，最大储存量67.2 t，柴油罐区油池面积S=112 m2。轻柴油全部采用汽车运输。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5.97 m。 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=84r[(dm/dt)/(ρ0(2gr)1/2)]0.6=7.85 m

式中：dm/dt为单位表面积燃烧速度，取0.013 7 kg/(m2·s)；ρ0为周围空气密度，取1.27 kg/m3；g为重力加速度，取9.8 m/s2。 2.2.2 总热辐射通量的计算

Q=(πr2+2πrh)(dm/dt)ηHc/[72(dm/ dt)0.6+1]=11 485 kW

式中：η为效率因子，取0.32；Hc为燃烧热，取41 870 kJ/kg。 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： I= Qtc/(4πx2)

式中：I为热辐射强度；Q为总热辐射通量；tc为热传导系数，在无相对理想的数据时，取1；x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，按入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kW/m2。

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16.0 m)、输煤综合楼(距离油罐21.0 m)和输煤皮带(距离油罐21.8 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。

a.油罐区防火堤和油区实体围墙设计符合GB 50229—2006《火力发电厂与变电站设计防火规范》、GB 50351—2005《储罐区防火堤设计规范》的要求;燃道及阀门应有完整的保温层，道、阀门、法兰附近的高温管道及高温热体，应有良好的保温并外包白铁皮，防止燃油喷漏到高温管道上引起着火;油罐应装设符合要求的安全及计量设施；油罐维修和清理应采取可靠的安全措施。管沟在进入油泵房、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。

b.油区应设专用消防灭油火装置、移动式检测灭火装置。油区围墙周围应有防火标志、进门要求条例、油区大门应有火种箱等;加热燃油的蒸汽温度不宜超过200 ℃，伴热升温后的燃油温度不超过45 ℃。地面布置的非保温钢质油罐应设置淋水冷却装置，保证燃油设备和管道的设计安装和检修质量，防止油罐阀门、、法兰等漏油喷油引起火灾。

c.加强燃油运输管理，应委托有危险化学品运输资质的运输企业承运，运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备；油罐区电气及照明设备采用防爆电气设备；卸油区及油罐区必须有避雷装置和接地装置；油罐接地线和电气设备接地线应分别装设；输应有明显的接地点。

d.管道都必须做防静电、防雷接地设计；不允许管道内部有与地绝缘的金属体；道禁用橡胶垫;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度监测设备。加强燃油系统设施的维护，防止管道、阀门漏泄；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和监护制度。

e.油区必须制定油区出入制度，不准穿有铁掌的鞋和容易产生静电火花的化纤服装进入油区；储油区应设置明显禁火标志；制定燃油罐区应急预案并演练；加强对人员的培训工作，严格执行规程，不违章作业。

根据池火灾模型的预测结果，对于设计中采用2×50 m3的油罐(最大储存量67.2 t，柴油罐区油池面积S=112 m2)，严重影响区等效半径为8.6 m；主要影响区等效半径为15.1 m；轻微影响区等效半径为23.9 m,因此，本工程考虑设置防护距离为15.1 m。严重影响区域内没有建(构)筑物、道路等；储油罐区西侧的道路(距离油罐16.0 m)、输煤综合楼(距离油罐21.0 m)和输煤皮带(距离油罐21.8 m)均处于轻微影响区域内。油罐距离输煤综合楼、输煤皮带距离满足GB 50049—2011《小型火力发电厂设计规范》中助燃油罐与耐火等级为二级的丙、丁、戊类建筑物间距为20 m要求；油罐与厂内主要道路路边最小距离16 m，满足GB 50016—2014距主道路15 m要求。布置满足池火灾预测结果及相应的标准规范要求，布置合理。