?? 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(BL EV 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。液化石油氣儲(chǔ)罐事故及其引起的連鎖反應(yīng)的過程可用圖1 表示。

　　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(cè)和測(cè)量, 從而揭示容器失效過程、失效處理及危害性預(yù)測(cè)。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(chǎng)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(chǎng)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, 其變化規(guī)律如圖2 和圖3 所示。圖2 為儲(chǔ)罐直徑1.7 m , 壁厚11.85 mm , 容積10.25 m3, 容器上安裝兩個(gè)安全閥, 安全閥開啟壓力為1.42M Pa, 關(guān)閉壓力為1.13M Pa, 充裝量為36% 時(shí)在全包圍火災(zāi)作用下的儲(chǔ)罐干壁溫度變化規(guī)律。圖3 為不同充裝水平下的變化規(guī)律。