[实用新型]石油化工储罐用移动式液态二氧化碳灭火实验装置

说明书

本实用新型涉及石油化工储罐用移动式液态二氧化碳灭火实验装置，其液态二氧化碳储罐及气动低温球阀分别通过铜管连接喷射装置，喷射装置的下方设有钢制立式储罐，钢制立式储罐开口出设有热电偶、视频监测装置、热流密度传感器和风机，液态二氧化碳储罐上设有主压力传感器和冗余压力传感器，气动低温球阀、视频监测装置、热流密度传感器、热电偶、风机、主压力传感器和冗余压力传感器分别通过数据线与控制与测试仪器连接。本实用新型的有益效果为：模拟石油化工储罐火灾时液态二氧化碳灭火实验装置，利用该实验装置可研究外界环境因素耦合作用下液态二氧化碳扑灭典型石油化工储罐火灾时多相流传热传质、扩散、灭火的演化过程和作用规律。

技术领域

本实用新型涉及石油化工工业消防技术领域，具体的说，是一种石油化工储罐用移动式液态二氧化碳灭火实验装置。

背景技术

二氧化碳等温室气体是空气污染物，人类大规模排放温室气体足以引发全球变暖等气候变化。为了缓解地球的温室效应，世界各国一方面通过构建全球范围内的碳排放配额分配体系，采取化石燃料能源替代措施，一定程度上实现CO₂排放减量；另一方面积极开发CO₂二氧化碳捕集与封存技术，并开拓二氧化碳在工业领域的应用。如近年来液体二氧化碳在工业清洗领域得到了广泛利用。

借鉴西发国家的石油储备建设经验，2003 年我国开始启动国家石油储备建设，此外我国的石油化工行业规模巨大，石油化工储罐众多，近10多年来，一些大型石油储备库和化工园区火灾、爆炸事故时有发生。通过对GB 50016—2014《建筑设计防火规范》、GB50974—2014《消防给水及消火栓系统技术规范》、GB50160—2008《石油化工企业设计防火规范》、《石油库设计规范》GB 50074－2002、《储罐区防火堤设计规范》GB50351-2005、GB50219—2014《水喷雾灭火系统技术规范》、GB 50151—2010《泡沫灭火系统设计规范》和GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》相关规范条文的分析, 目前针对石油化工储罐火灾，我国明确了消防水炮，水喷淋、水喷雾、蒸汽及中、低倍数泡沫系统的设计要点及设计依据。但是相关文献表明，针对石油制品火灾，现有的中、低倍数泡沫灭火系统存在灭火效率不高的问题；尤其是当储存重质油、高粘度的石化产品的储罐发生火灾时，水喷雾、泡沫灭火方式存在效率不高，污染环境等问题。二氧化碳灭火剂是一种具有多年历史的灭火剂，现有的液体二氧化碳灭火剂灭火时，由于其汽化过程，能产生窒息作用和冷却的作用，主要用于扑救贵重设备、档案资料、仪器仪表、600伏以下电气设备及油类的初起火灾。液体二氧化碳灭火剂不宜在室外刮大风时使用，目前未见液态二氧化碳气体灭火装置对石油和石油产品库区消防保护的实践经验的报道。

为了开拓液体二氧化碳在消防领域的应用，国内外尝试液体二氧化碳用于扑救各种可燃液体和可燃气体的初起火灾。俄罗斯圣彼得堡消防大学相关学者的研究结果表明，液态二氧化碳气体灭火装置扑救钢制储油罐、油料装卸台火灾原则上是可行的，其中，风载荷对液态二氧化碳气体灭火装置扑救钢制储油罐火灾的有效性影响不大。国内相关学者进行了二氧化碳灭火系统扑灭汽车发动机舱火灾的试验研究；结果表明:系统采用闭式喷头启动时, 风速对灭火效果的影响较大, 可能导致油盘下游的喷头启动, 不能有效灭火。从中可以看出，使用液体二氧化碳扑救受限空间内可燃液体火灾时，部分外界环境因素，如喷射位置、风载荷对二氧化碳灭火有效性影响规律尚不明确。

针对石化储罐火灾，目前缺少液态二氧化碳在空气介质中的快速相变导致的油品火焰温度、结构变化等内容的研究。在外界惰性气体压力作用下，不同喷射位置处的液态二氧化碳释放后，其流动受压力和相变共同驱动，加之实际环境中风载荷的影响，导致油品内吸热降温的主要区域以及大范围气体的逸散行为与释放条件之间的关系不明，从而不能科学地设计液态二氧化碳的释放量、释放位置和释放强度等工艺参数。严重影响了应用二氧化碳防灭火技术的效果。因此，需要利用物理实验模拟的方法排除无关因素的影响，分析灭火现象与各物理量之间的复杂关系和变化规律，研究外界环境因素下（风载荷、喷射点位置），液体二氧化碳喷射量，喷射时间、喷射位置随油品火灾降温、以及灭火效率的变化规律。