新標準輕柴油的危險性變化及安全儲存.doc

新標準輕柴油的危險性變化及安全儲存摘要：從2002年1月1日起我國實施新的“輕柴油”產(chǎn)品標準，新標準將輕柴油的閃點指標由原來的65改為55，由此導致輕柴油的火災危險類別發(fā)生變化，并進而引發(fā)原有輕柴油儲罐能否安全儲存新標準輕柴油的問題。本文根據(jù)對高、低閃點輕柴油的實驗研究和CFx的模擬分析研究得出高、低閃點輕柴油的火災危險性和危害性的變化，為其在實際生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)采取相應措施提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：輕柴油閃點火災儲存1前言國家標準輕柴油GB252-2000已正式發(fā)布并于2002年1月1日起實施。在該新標準中規(guī)定10號、5號、0號、-10號和-20號等5個牌號的輕柴油的閃點指標為55，與舊標準GB252-1994輕柴油的閃點指標為65相比整整降低了10。根據(jù)石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范（GB50160-92）、建筑設計防火規(guī)范（GBJ16-87）、石油庫設計規(guī)范（GBJ74-84）等規(guī)定，輕柴油的火災危險性已由原來的丙A類上升到了乙B類。但新標準輕柴油較舊標準輕柴油的火災危害性究竟變化了多少？在新標準輕柴油的儲存過程中應特別注意哪些問題？本文通過資料調(diào)研、實驗室研究、基于調(diào)研與實驗數(shù)據(jù)的計算機模擬等三方面對新標準輕柴油的火災危險性和危害性的變化進行分析研究，為其在實際生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)采取相應措施提供依據(jù)。2輕柴油的危險性研究2.1資料調(diào)研國內(nèi)外有關(guān)研究機構(gòu)對石油產(chǎn)品的火災危險性研究工作在不斷地進行，小到直徑幾十厘米的油盤，大到幾千立方的油罐，汽油、柴油、原油等不同的油品都開展過試驗研究234，通過這些研究，取得了許多有價值的試驗數(shù)據(jù)和研究成果。對實際規(guī)模的火災（油罐的直徑大于2.6米），汽油、煤油、柴油和原油的主要火災特征參數(shù)（如：燃燒速度、火焰高度、熱輻射）已基本確定，著火罐火焰呈紊流型浮力擴散火焰燃燒時，幾個主要參數(shù)具體情況為：2.1.1燃燒速度油品的燃燒速度因油品種類而異，與風速有關(guān)1（當風速達到810m/s時，油品的燃燒速度較低風速時可增加3050），幾種常見油品的燃燒速度為：汽油的燃燒速度約為0.056kg/m2.s;煤油的燃燒速度約為0.053kg/m2.s;柴油的燃燒速度約為0.04250.047kg/m2.s;原油的燃燒速度約為0.0330.042kg/m2.s。2.1.2火焰高度火焰高度主要取決于油罐的直徑和油品種類無關(guān)1。也就是說，油罐的直徑越大，儲存的油品組分越輕，則燃燒火焰的高度越高。敞口油罐油品燃燒的火焰高度與油罐直徑D的關(guān)系如下：汽油火焰高度約為1.5D;柴油火焰高度約為0.9D;原油火焰高度約為0.7D。2.1.3熱輻射強度油品燃燒的熱輻射強度與許多因素有關(guān)，除去環(huán)境因素和方位的影響，油品的燃燒熱輻射通量與油品的品質(zhì)有直接的關(guān)系，幾種油品火焰表面的熱輻射強度為：汽油火焰表面的熱輻射強度為97.2kw/m2；柴油火焰表面的熱輻射強度為73.0kw/m2；原油火焰表面的熱輻射強度為60.0kw/m2。2.1.4結(jié)論對現(xiàn)有實驗研究結(jié)果總結(jié)如下：1）輕組分多的油品燃燒速度快、火焰高度高、火焰表面熱輻射強度大；2）汽油的有關(guān)火災危險性參數(shù)與柴油相比，汽油的燃燒速度（質(zhì)量燃燒速度）大約為柴油的1.25倍；火焰高度大約為柴油的1.67倍；火焰表面的熱輻射強度大約為柴油的1.33倍；3）燃燒速度、火焰高度、熱輻射強度三個參數(shù)的測定目前國內(nèi)外無標準方法。4）同一品種，不同牌號的油品（如：10#、5#、0#、-10#、-20#輕柴油）火災危險性數(shù)據(jù)無實驗研究結(jié)果。2.2實驗研究對高閃點（閃點為65，下同）、低閃點（閃點為55，下同）兩個標準輕柴油樣品進行了輕柴油火災危險性相關(guān)參數(shù)測定，以期了解輕柴油火災危險性的變化情況。實驗研究的參數(shù)包括理化性能和火災特性兩方面。理化性能參數(shù)（主要用于進行計算機模擬計算）有密度、凝固點、黏度、分子量、比熱、導熱系數(shù)、飽和蒸汽壓、凈熱值等指標。火災特性以燃燒、爆炸為界，分為兩個方面：引發(fā)火災的危險性和發(fā)生火災后的危害性。引發(fā)火災的危險性主要依據(jù)樣品的閃點、爆炸極限、自燃點；發(fā)生火災后的危害性從燃燒速率、火焰高度、熱輻射等參數(shù)加以論述。通過輕柴油樣品的實驗比較，輕柴油閃點降低后引發(fā)火災的危險性和發(fā)生火災后的危害性的變化情況如下：1）閃點降低后表征引發(fā)火災危險性部分參數(shù)變化顯著，輕柴油著火危險性增加。幾個參數(shù)的具體情況為：閃點：從65降低到55相差10，并跨越了60的危險等級分界線；飽和蒸汽壓：55時低閃點輕柴油的飽和蒸汽壓比高閃點增加了97%。爆炸極限：50時未測出輕柴油的爆炸極限。自燃點：低閃點輕柴油的自燃點略高。2）閃點降低后表征發(fā)生火災后危害性的主要參數(shù)變化微小（5%以下），輕柴油火危害性增加不明顯，可按不同牌號（如：-20#與0#）、不同生產(chǎn)工藝（如：直餾、裂解）、不同生產(chǎn)企業(yè)之間的差距對待。幾個參數(shù)的具體情況為：燃燒速率：增加了1%?；鹧娓叨龋涸黾恿?%。熱輻射：增加了6%。2.3輕柴油儲罐火災模擬研究目前，計算機模擬成為火災科學研究中的重要內(nèi)容之一，通過計算機這一強有力的工具，使得這些理論能夠應用于火災科學的研究和實際的火災安全工程。進行輕柴油儲罐火災模擬是在獲得實驗室研究成果的基礎上，利用CFx4計算機模擬軟件6將實驗數(shù)據(jù)放大到實際儲罐的規(guī)模。通過對10000m3、5000m3拱頂儲罐高、低閃點輕柴油火災的模擬，得出了熱輻射強度隨距離的變化、火焰高度和燃燒速度結(jié)果，模擬結(jié)果如下：2.3.1熱輻射強度1）10000m3儲罐高、低閃點輕柴油火災之間的熱輻射強度近距(0.3D，D為儲罐直徑，下同)相差0.6%，遠距(2D)相差0.1%，低閃點輕柴油偏高。2）5000m3儲罐高、低閃點輕柴油火災之間的熱輻射強度近距(0.3D)相差0.3%，遠距(2D)相差0.1%，低閃點輕柴油偏高。3)高閃點輕柴油10000m3與5000m3儲罐火災之間的熱輻射強度等直徑倍數(shù)上相差0.6%，5000m3偏高。4)低閃點輕柴油10000m3與5000m3儲罐火災之間的熱輻射強度等直徑倍數(shù)上相差0.3%，5000m3偏高。高、低閃點輕柴油熱輻射上的差別在1%以下，低閃點輕柴油偏高，與實驗測定數(shù)據(jù)相比偏差基本一致。2.3.2火焰高度1）10000m3儲罐高、低閃點輕柴油火災之間的火焰高度相差1.8%，低閃點輕柴油偏高。2）5000m3儲罐高、低閃點輕柴油火災之間的火焰高度相差3.4%，低閃點輕柴油偏高。高、低閃點輕柴油熱輻射上的差別在4%以下，低閃點輕柴油偏高。2.3.3燃燒速度1）10000m3儲罐高、低閃點輕柴油火災之間的燃燒速度相差4.1%，低閃點輕柴油偏高。2）5000m3儲罐高、低閃點輕柴油火災之間的燃燒速度相差1.9%，低閃點輕柴油偏高。高、低閃點輕柴油熱輻射上的差別在5%以下，低閃點輕柴油偏高?？傮w上與國外實測數(shù)據(jù)0.04250.047kg/m2.s相近。3結(jié)論通過對國外油品火災研究成果的調(diào)研、實驗測定和計算機模擬，新標準輕柴油火災危險性變化情況如下：3.1輕柴油閃點降低后引發(fā)火災的危險性增加，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）輕柴油閃點從65降低到55相差10，并跨越了60的危險等級分界線；根據(jù)儲存情況調(diào)查儲罐操作溫度55-60的生產(chǎn)企業(yè)有4家，占調(diào)查煉化企業(yè)的30.8%。也就是說有相當一部分企業(yè)的輕柴油儲罐在的操作溫度達到了閃點或接近閃點。2）55時低閃點輕柴油的飽和蒸汽壓為667Pa，高閃點輕柴油的飽和蒸汽壓為338Pa，低閃點比高閃點增加了97%。根據(jù)西德K.納伯爾特5給出的輕柴油爆炸下限約為0.6%（體積比）。55時低閃點輕柴油的蒸汽濃度達可到爆炸下限，而高閃點輕柴油的蒸汽濃度約為爆炸下限的50%。對銷售企業(yè)而言，最高操作溫度為40。此時，低閃點輕柴油的飽和蒸汽壓為308Pa，高閃點輕柴油的飽和蒸汽壓為143Pa。蒸汽濃度約為爆炸下限的50%和25%。由此可見，40時低閃點輕柴油的飽和蒸汽壓與55時高閃點輕柴油的飽和蒸汽壓相當。根據(jù)閃點降低前生產(chǎn)企業(yè)的操作情況，輕柴油閃點（閃為55的輕柴油）降低后安全操作溫度的上限值應為40。3.2輕柴油閃點降低后發(fā)生火災后的危害性的變化不明顯（基本上在5%以下），低閃點輕柴油實測數(shù)據(jù)和計算機模擬數(shù)據(jù)稍有增加，幾個主要參數(shù)變化情況為：1）燃燒速度：增加了1%。2）火焰高度：增加了4%。c.熱輻射強度：增加了6%。3.3根據(jù)計算機模擬結(jié)果，油罐發(fā)生全表面火災時，在相同直徑倍數(shù)（如：0.4D、0.6D等）距離上的熱輻射強度小直徑罐較大直徑（如：5000m3與10000m3）罐偏高。4建議根據(jù)輕柴油儲存情況的調(diào)研和國外相關(guān)標準、規(guī)范的調(diào)研，針對輕柴油閃點降低后引發(fā)火災危險性增加這一問題，建議采取以下措施：1）操作溫度（輕柴油的進罐溫度）降到40以下，使儲罐內(nèi)油氣濃度低于50%的爆炸下限。2）固定頂輕柴油儲罐涂刷防曬漆，防止在夏季因暴曬導致罐內(nèi)表層溫度的升高，而發(fā)生危險。3）不可使用盛裝過低閃點易燃液體（如：汽油）的儲罐（未經(jīng)清洗）盛裝輕柴油。低閃點殘存液將使輕柴油的危險性增加。參考文獻1、鄭學志編著油罐滅火技術(shù)基礎烴加工出版社，1990年。2、Johnson,A.D.(1992)AModelforPredictingThermalRadiationHazardsfromLarge-scalePoolFires,IChemESymposiumSeriesNO.130,pp507-524.3、Koseki,H.Mulhlland,G.W.(1991)TheEffectofDiameterontheBurningofCrudeOilPoolFires,FireTechnolo