第七章油库安全技术 (2).ppt

第七章油库安全技术 第一节油库消防第二节油库防雷第三节油库防静电 1 一 油库火灾和爆炸的原因主观原因麻痹大意 不遵守规章 等等客观原因电器设备的火花 过热等金属的撞击引起火花可燃物的自燃静电和雷电库外火源 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 2 二 石油产品的易燃 易爆性的衡量判据石油产品易燃性的衡量判据 闪点 燃点 自燃点石油产品易爆性的衡量判据 爆炸极限三 燃烧与灭火 一 燃烧及燃烧过程1 燃烧定义 同时伴有发光 发热的激烈的氧化反应 2 燃烧的三要素 燃烧的必要条件 可燃物三要素助燃物导致燃烧的能源 点火源 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 3 7 1油库消防技术 第七章油库安全技术 3 燃烧过程大多数可燃物质的燃烧是在蒸气或气体状态下进行的 燃烧的过程可用下面的框图给出 几种燃烧形式 按照燃烧反应相的不同分为 均相燃烧 非均相燃烧 可燃气体的燃烧形式 a 混合燃烧b 扩散燃烧可燃液体 固体的燃烧形式 a 蒸发燃烧b 分解燃烧c 表面燃烧 4 4 燃烧机理理简介连锁反应认为 在空气中存在着游离态的原子 离子的具有一定能量的活性基因 或称活化基 活化中心 主要是原子氧 氢 氢氧化合物 表示是活化基 氢的燃烧 连锁反应可以写成下面几个步骤 7 1油库消防技术 第七章油库安全技术 形成活化基增殖的反应链 5 二 爆炸及爆炸极限1 爆炸的基本概念定义 物质自一种状态迅速转变成另一种状态 并在瞬间放出大量能量 同时产生巨大声响的现象称为爆炸 根据爆炸压力波传播速度 可将爆炸分为 轻爆 传播速度 数十厘米 数米 秒 爆炸 传播速度 10米 数百米 秒 爆轰 传播速度 1000 7000米 秒 2 爆炸分类 1 物理性爆炸由物理变化而引起的爆炸 物质因压力等状态发生突变而形成的爆炸现象称为物理性爆炸 物理性爆炸前后物质的性质及化学成分均不改变 7 1油库消防技术 第七章油库安全技术 6 2 化学性爆炸由于物质发生极迅速的化学反应 产生高温高压而引起的爆炸成为化学性爆炸 化学性爆炸前后物质的性质 成分均发生了根本的变化 化学爆炸按爆炸时所产生的化学变换 可分为三类 化学爆炸分类 简单分解爆炸 复杂分解爆炸 爆炸性混合物爆炸由可燃气体 蒸气及粉尘与空气混合形成的混合物的爆炸均属此类爆炸 7 1油库消防技术 第七章油库安全技术 7 7 1油库消防技术 这类爆炸需要一定的条件 例如 爆炸性物质的含量 含氧量 激发能源等等 同此 其危险性较前二类要低 但极普遍 造成的危害性也较大 从机理上讲 爆炸性混合物爆炸属于混合燃烧的剧烈形式 爆炸下限 上限 可燃气体或蒸气与空气组成的混合物能使火焰蔓延的最低 最高浓度 称为该气体或蒸气的爆炸下限 上限 影响爆炸极限的因素 a 原始温度 b 原始压力 c 含惰性介质量 第七章油库安全技术 8 7 1油库消防技术 三 灭火方法1 冷却法2 窒息法3 隔离法4 化学中断法 化学抑制法 四 灭火剂目前主要的灭火剂有 水 砂 二氧化碳 四氯化碳 化学泡沫 空气泡沫 干粉和卤化物 卤代烷 油库中常用的有 水蒸气 化学泡沫 干粉 卤化物和空气泡沫 第七章油库安全技术 9 7 1油库消防技术 五 油罐火灾的类型及特点1 油罐火灾的类型 1 稳定燃烧轻质油品油罐在温度较高时 蒸发出大量的油蒸气 从呼吸阀 量油孔等处向外冒 遇火源形成所谓的火炬燃烧 2 爆炸燃烧罐内蒸气浓度处于极限范围内 遇到火源会在罐内发生爆炸 造成罐体损坏 然后继续燃烧 这种情况可造成油品外溢 扩大火势 第七章油库安全技术 10 7 1油库消防技术 第七章油库安全技术 3 爆燃常常发生在重质油品储罐 重质油品储存一定时间后 罐内油蒸气与空气的混合物浓度大于爆炸下限 遇火源会爆炸 爆炸后 由于油品蒸气的挥发速度跟不上燃烧需要的蒸气量 因此爆炸后不能继续燃烧 4 沸溢燃烧通常发生在原油 重质油品 一定条件下 燃烧发生后 油品会溢出罐外 造成更大的火灾 11 7 1油库消防技术 2 油罐火灾特点 1 油品燃烧表面温度轻油与重油相比 轻油燃烧表面温度低 重油燃烧表面温度高 这是轻油挥发性强 吸收的热量多 如 燃烧表面温度 汽油80 煤油321 326 原油300 重油 300 第七章油库安全技术 12 2 油品燃烧速度燃烧速度表达了单位时间内从油品表面烧掉的油品数量 燃烧速度可用两种形式表达 直线速度 单位时间内由于燃烧使油品表面下降的速度 重量速度 单位时间内从单位油品表面上所烧掉的油品重量 影响油品燃烧速度的因素有很多 主要有油品种类 油位高低 油品含水率 油罐开口面积 油罐直径等等 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 13 3 油罐内油品燃烧火焰的特征 火焰的高度通常认为 焰高焰高 火焰的倾斜度有关资料提供了这样的几个实验数据 无风条件下 倾角0 15 风速 倾角60 70 火焰温度燃烧火焰温度主要取决于燃烧物的种类 一般石油产品的火焰温度在900 1200 之间 火焰温度高 热辐射强度大 对邻近物的威胁也就越大 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 14 7 1油库消防技术 4 油罐的破坏情况从火场实践得知 一般建筑起火5分钟内燃烧区可达500 起火10分钟内 燃烧去建筑构件的温度可达750 对油品储罐 低液位着火 而无冷却水的情况下 着火后5 8分钟 油罐就会发生变形 破坏 油品可能流散出来 使火灾蔓延 扩大 因此 油罐着火后 消防力量必须在5分钟之内做出反映 对着火罐实施扑救和冷却 同时 对邻近罐也要冷却 油罐破坏情况 罐顶破坏 75 罐壁 底破坏 4 无破坏 21 第七章油库安全技术 15 7 1油库消防技术 5 热波与沸腾溢流 热波石油及石油产品是多组分的烃类化合物 各组分的沸点是不一样的 油品燃烧时 油层表面的轻质馏分将首先蒸发燃烧掉 而重质馏分蒸发较慢 蒸发量较少 温度上升 由于重组分的密度较大 所以到一定时候 这些重组分就会因自重而下沉 从而使油层逐层地往深部加热 这种现象被称为热波现象 热油与冷油的分界面成为热波面 简言之 宽馏分油品储罐火灾中 高温热油层随重组分向下传播的现象称为热波现象 第七章油库安全技术 16 7 1油库消防技术 沸溢及喷溅当下移的热波面温度达到或超过了水的沸点 而该热波与油品中的浮化水或悬浮水相遇 或者是热波面到达罐低的水垫层时 水就被汽化 由于水汽化时体积迅速扩大为原来的千倍以上 大量的蒸汽上浮 形成强烈的搅拌 形成油包汽的气泡 从而将油品携带出罐外 造成油品的扩散 使火灾扩大 称此现象为沸溢 如果产生气泡的速度和气泡量很大 例如 悬浮水的颗粒较大 或热波达到水垫层 水的大量 迅速的汽化 使得油品被蒸汽抬起 冲入大气 发生喷发现象 使油滴 油气泡被抛出罐外 这种现象我们称之为喷溅 一般情况下 所说的沸腾溢流包括沸溢和喷溅现象 第七章油库安全技术 17 7 1油库消防技术 产生沸腾溢流的必要条件a 油品具有移动热波特性 b 油品中含有游离水 乳化水 或者油层下有水垫层 c 油品具有足够的粘度 沸溢的预测a 示温法 热敏漆 b 观测法 观测现象 c 计算法 计算热波发生的时间 水垫层以上油层厚度 热波速度 0 3 1 1 实验统计 从发生火灾到开始喷溅的时间 第七章油库安全技术 18 7 1油库消防技术 六 低倍数空气泡沫灭火系统的设计 一 空气泡沫的制备 泡沫混合液 泡沫液 水6 94或 3 97 第七章油库安全技术 19 7 1油库消防技术 二 空气泡沫的灭火原理1 隔离与窒息作用2 隔热作用与降温作用3 冲淡可燃气体 减轻火势泡沫的性能要求 1 具有良好的稳定性和抗烧性2 具有良好的流动性3 具有适当的发泡倍数泡沫性能指标 1 25 析液时间2 抗烧时间3 90 控制时间 第七章油库安全技术 20 7 1油库消防技术 三 液上喷射空气泡沫灭火系统灭火系统的形式 固定式灭火系统 半固定式灭火系统 移动式灭火系统灭火系统的主要设备泡沫比例混合器 负压比例混合器 压力比例混合器 泡沫产生器 消防栓 水枪 水龙带 泡沫钩管 泡沫管架 泡沫枪等 第七章油库安全技术 21 我国目生产的负压比例混合器有两种型号有PH32 PH64 符号意义 PH 泡沫 P 混合器 H 第一个汉字的声母 32 64 最大混合液输出量 适用流程 负压空气泡沫比例混合器 必须使用环泵式流程 压力比例混合器型号目前有 PHY16 PHY32 Y 表示压力比例混合器 16 32 最大混合液输出量压力比例混合器进口压力要求 6 105 12 105 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 22 四 泡沫灭火系统基本参数的确定基本参数 泡沫液用量 储备量 消防水用量 储备量 泡沫产生器数量 泡沫比例混合器数量 消防栓数量 泡沫泵 清水泵的流量和扬程的要求 1 泡沫混合液供给强度定义 为有效灭火 单位时间内 单位燃烧面积上所需供给的泡沫混合液量 用表示 常用单位 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 23 表1非水溶性甲 乙 丙类液体泡沫混合液供给强度 固定顶罐 液上喷射 低倍数泡沫灭火系统设计规范 GB 92 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 24 表2非水溶性甲 乙 丙类液体泡沫混合液供给强度 外浮顶罐 液上喷射 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 25 7 1油库消防技术 2 扑救油罐火灾泡沫混合液计算耗量混合液的流量式中 油罐一次灭火所需的泡沫混合液量 泡沫混合液供给强度 燃烧面积 泡沫混合液连续供给时间 第七章油库安全技术 26 固定顶油罐F 储罐的横截面积外浮顶罐F 油罐壁板与泡沫堰板之间的环形面积内浮顶罐浅盘式和浮盘采用易溶材料制作的内浮顶油罐F 油罐横截面积单 双盘式内浮顶油罐F 油罐壁板与泡沫堰板之间的环形面积 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 27 在进行泡沫系统设计计算时 油库的泡沫混合液计算耗量以油库一次灭火所需量最大泡沫混合液消耗量作为混合液计算耗量 一次 只考虑油库发生一个罐火灾的情况 最大消耗量 对不同规格 不同油品储罐做计算 找出混合液用量最大的储油罐为着火罐 以此作为设计 计算依据算出混合液计算耗量 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 28 3 扑救液体流散火灾所需泡沫混合液的量式中 泡沫枪泡沫混合液工作流量 泡沫枪数 混合液连续供给时间 见下图表3 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 29 表3 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 30 4 泡沫液耗量式中 油库一次灭火所需的泡沫液量 泡沫混合液中泡沫液所占的百分比 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 31 5 消防用水总量配置泡沫混合液的用水量冷却着火油罐的用水量或冷却邻近油罐的用水量或 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 32 式中 冷却水的供给强度 或 着火罐罐壁表面积 固定式冷却系统 着火罐冷却范围计算长度 移动式冷却系统 邻近罐冷却范围计算长度 冷却水供给时间 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 33 6 泡沫产生器数量或 向上取整 式中 或 冷却范围长度 产生起保护范围长度 一个泡沫产生器混合液的工作流量 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 34 7 泡沫比例混合器的数量常用 向上取整 式中 一次灭火混合液最大流量 一个泡沫比例混合器最大混合液流量 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 35 8 泡沫液储罐容量式中 充满管道的混合液体积9 消防水池容量灭火期间无清水补充灭火期间有清水补充其中 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 36 10 泡沫泵选择流量要求环泵式压力式扬程要求环泵式压力式 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 式中 环泵循环回流流量 泡沫混合液管线总摩阻 泡沫产生器入口与消防水池液面之间的高差 泡沫产生器入口的工作压力 压力式混合器入口与出口之间的压降 混合液的密度 37 11 清水泵的选择流量要求扬程要求 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 式中 为了保证一定的充实水柱 水枪喷嘴出口所必需的压头 水带摩阻 水池至消火拴出口的摩阻 水枪出口至水池液面之间的高差 38 12 消火拴的数量式中 水枪数 一支水枪的额定流量 备用数量 一般取2 3个 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 39 整个罐区消火拴的布置1 确定着火罐及其邻近油罐 2 确定消火拴数量 3 初步布置这个消火拴 4 计算一支消火拴的保护半径 使 5 选定另一个油罐为着火油罐 并确定其邻近油罐 6 重复第2 3 4 步 注意利用已经布置好的消火栓 作适当的调整 7 重复第5 6 步 最终确定并布置罐区的消火拴 可见 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 40 第七章油库安全技术 7 1油库消防技术 一 雷电一般知识简介 一 雷电的形成构成雷电的基本条件是雷云 重力分离起电机制雹粒 或霰 与冰晶的碰撞雹粒 或霰 的结凇对流起电机制 41 二 雷电的危害 直接危害电效应热效应机械效应 间接危害雷电反击跨步电压静电感应电磁感应 第七章油库安全技术 7 2油库防雷 42 三 防雷装置及设计 避雷针分为独立避雷针和附设避雷针 独立避雷针是离开建筑物单独装设的 附设避雷针不是单独存在的 第七章油库安全技术 7 2油库防雷 43 一 避雷针的结构接闪器引下线接地体垂直接地体水平接地体复合接地体避雷针的保护结构 第七章油库安全技术 7 2油库防雷 44 二 避雷针的保护范围 1 单支避雷针的保护范围在地面上的保护半径 任一高度水平面上的保护半径 第七章油库安全技术 7 2油库防雷 式中 避雷针的总高度 被保护物体的高度 高度为处避雷针的保护半径 避雷针超过30时 保护范围受高度影响的系数 当时 当时 避雷针的有效高度 45 2 双支等高避雷针的保护范围 第七章油库安全技术 7 2油库防雷 式中 两避雷针之间中间点处高度上保护宽度的一半 两避雷针之间的距离 两避雷针之间中点处所能保护的最大高度 46 3 双支不等高避雷针的保护范围 第七章油库安全技术 7 2油库防雷 47 4 三支或多支避雷针的保护范围三支或多支避雷针保护全部面积所需要的条件为 式中 三支避雷针所组成的三角形外接圆的直径或多边形最长的对角线 其他符号意义同前 第七章油库安全技术 7 2油库防雷 48 三 接地电阻的计算 1 垂直接地体的接地电阻 第七章油库安全技术 7 2油库防雷 式中 土壤电阻率 接地体全长 接地体直径或当量直径 地面到接地体中部的深度 49 2 水平接地体的接地电阻式中 水平接地体直径或等效直径 水平接地体形状系数 第七章油库安全技术 7 2油库防雷 50 3 复合接地体的接地电阻式中 复合接地体的接地电阻 单根垂直 水平 接地体的接地电阻 垂直 水平 接地体的根数 复合接地体的屏蔽系数 一般取0 8 通常设计计算中 当单根接地体的接地电阻时 应考虑用适当数量的单根接地体组成复合接地体 使可反算出 向上圆整 第七章油库安全技术 7 2油库防雷 51 四 油罐防雷措施地上固定顶金属油罐我国的 石油库设计规范 规定 顶板厚度 4 不设避雷针 顶板厚度 4 设避雷针 浮顶油罐按 石油库设计规范 规定 浮顶罐可以不设避雷针 罐体做良好的接地 并且浮顶与罐体之间用两根截面积不小于的软铜线作电气连接 第七章油库安全技术 7 2油库防雷 52 地上非金属油罐应装设独立避雷针 油罐的金属附件和外露金属件做电气连接并接地 为了防止电磁感应 静电感应的破坏 在罐顶铺设金属网并接地 金属网采用直径不小于的圆钢做不大于的网格 覆土油罐凡覆土厚度在以上者 可不设避雷装置 第七章油库安全技术 7 2油库防雷 53 一 液体带电的双电层理论固体带电双电层原理 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 54 1 液体带电双电层一般模型 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 55 2 液体带静电的成因a 液体与固体 气体 不相容的液体 接触 形成双电层 b 接触两相的相对运动 两者带有极性相反的电荷 接触 分离 二 油品起电途径油品管路流动起电水滴 杂质在油品中的沉降起电油品冲击起电喷射起电 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 56 时的电量 电荷密度 时刻的电量 电荷密度 介质放电的时间常数 介质的介电常数 介质电阻率 真空介电常数 三 非导电性介质中电荷的流散和积累 1 介质中电荷的流散 根据静电学原理 在静电场中电荷流散规律为 或 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 57 讨论 1 从公式中可以看出 介质中电荷量或电荷密度是以指数规律减少的 而且时间常数越小 电荷流散越快 介质中电荷的流散 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 58 2 时 这就是说 为电量泄漏到原电量的所需要的时间 3 从的定义式可以看出时间常数仅与介质本身的性质有关 因而可以得出结论 电荷泄漏的快慢仅与介质的性质有关 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 59 当介质的性质 运动状态和环境一定时 电荷的产生速率是一定的 我们可以推导出介质电荷积累规律的表达式设单位体积介质起电电流为 在某时刻 介质内部的电荷密度为 单位体积介质的流散电流为 在时间内 单位体积的介质的电荷增量是 则有 应用高斯定理 求解一个一阶非齐次线性微分方程 可得 2 介质内部电荷的积累 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 60 令 则 介质中静电积累规律可图视为 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 61 1 管内流体冲流电流方程取半无限长管路 管道半径 液体性质 四 管内流动液体带电的理论方程 段流动电流变化量为 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 62 求解可得 令 管内流体冲流电流方程 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 63 管内流动电流的变化情况 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 64 一 介质电阻率的影响 1 当电阻率处于1010 1012范围时 油品放电次数最多 即处于处于1010 1012范围时 最易积累静电 2 或时 静电放电次数很少 即或时 不易积累静电 注 上述电阻率的单位为 五 影响静电产生和积累的因素 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 65 影响电阻率的因素 1 油品所含杂质的影响 2 介电常数对电阻率的影响 3 液体粘滞性对电阻率的影响 4 混合溶质对电阻率的影响 第七章油库安全技术 7 3石油静电与防护 66 二 管线材质及管壁粗糙度的影响液体带电主要是双电层的电荷分离 不同材质使液体中产生的双电层是不一样的 因此产生的电流也不同 管壁粗糙度对静电产生也有影响 相粗糙度大 接触面积大