新標(biāo)準(zhǔn)輕柴油的危險(xiǎn)性變化及安全儲(chǔ)存.doc

新標(biāo)準(zhǔn)輕柴油的危險(xiǎn)性變化及安全儲(chǔ)存摘要：從2002年1月1日起我國實(shí)施新的“輕柴油”產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)將輕柴油的閃點(diǎn)指標(biāo)由原來的65改為55，由此導(dǎo)致輕柴油的火災(zāi)危險(xiǎn)類別發(fā)生變化，并進(jìn)而引發(fā)原有輕柴油儲(chǔ)罐能否安全儲(chǔ)存新標(biāo)準(zhǔn)輕柴油的問題。本文根據(jù)對(duì)高、低閃點(diǎn)輕柴油的實(shí)驗(yàn)研究和CFx的模擬分析研究得出高、低閃點(diǎn)輕柴油的火災(zāi)危險(xiǎn)性和危害性的變化，為其在實(shí)際生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)采取相應(yīng)措施提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：輕柴油閃點(diǎn)火災(zāi)儲(chǔ)存1前言國家標(biāo)準(zhǔn)輕柴油GB252-2000已正式發(fā)布并于2002年1月1日起實(shí)施。在該新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定10號(hào)、5號(hào)、0號(hào)、-10號(hào)和-20號(hào)等5個(gè)牌號(hào)的輕柴油的閃點(diǎn)指標(biāo)為55，與舊標(biāo)準(zhǔn)GB252-1994輕柴油的閃點(diǎn)指標(biāo)為65相比整整降低了10。根據(jù)石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50160-92）、建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GBJ16-87）、石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ74-84）等規(guī)定，輕柴油的火災(zāi)危險(xiǎn)性已由原來的丙A類上升到了乙B類。但新標(biāo)準(zhǔn)輕柴油較舊標(biāo)準(zhǔn)輕柴油的火災(zāi)危害性究竟變化了多少？在新標(biāo)準(zhǔn)輕柴油的儲(chǔ)存過程中應(yīng)特別注意哪些問題？本文通過資料調(diào)研、實(shí)驗(yàn)室研究、基于調(diào)研與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)模擬等三方面對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)輕柴油的火災(zāi)危險(xiǎn)性和危害性的變化進(jìn)行分析研究，為其在實(shí)際生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)采取相應(yīng)措施提供依據(jù)。2輕柴油的危險(xiǎn)性研究2.1資料調(diào)研國內(nèi)外有關(guān)研究機(jī)構(gòu)對(duì)石油產(chǎn)品的火災(zāi)危險(xiǎn)性研究工作在不斷地進(jìn)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(yàn)研究234，通過這些研究，取得了許多有價(jià)值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和研究成果。對(duì)實(shí)際規(guī)模的火災(zāi)（油罐的直徑大于2.6米），汽油、煤油、柴油和原油的主要火災(zāi)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(kuò)散火焰燃燒時(shí)，幾個(gè)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(fēng)速有關(guān)1（當(dāng)風(fēng)速達(dá)到810m/s時(shí)，油品的燃燒速度較低風(fēng)速時(shí)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(chǔ)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(qiáng)度油品燃燒的熱輻射強(qiáng)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(qiáng)度為：汽油火焰表面的熱輻射強(qiáng)度為97.2kw/m2；柴油火焰表面的熱輻射強(qiáng)度為73.0kw/m2；原油火焰表面的熱輻射強(qiáng)度為60.0kw/m2。2.1.4結(jié)論對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度大；2）汽油的有關(guān)火災(zāi)危險(xiǎn)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(qiáng)度大約為柴油的1.33倍；3）燃燒速度、火焰高度、熱輻射強(qiáng)度三個(gè)參數(shù)的測定目前國內(nèi)外無標(biāo)準(zhǔn)方法。4）同一品種，不同牌號(hào)的油品（如：10#、5#、0#、-10#、-20#輕柴油）火災(zāi)危險(xiǎn)性數(shù)據(jù)無實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果。2.2實(shí)驗(yàn)研究對(duì)高閃點(diǎn)（閃點(diǎn)為65，下同）、低閃點(diǎn)（閃點(diǎn)為55，下同）兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輕柴油樣品進(jìn)行了輕柴油火災(zāi)危險(xiǎn)性相關(guān)參數(shù)測定，以期了解輕柴油火災(zāi)危險(xiǎn)性的變化情況。實(shí)驗(yàn)研究的參數(shù)包括理化性能和火災(zāi)特性兩方面。理化性能參數(shù)（主要用于進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算）有密度、凝固點(diǎn)、黏度、分子量、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、飽和蒸汽壓、凈熱值等指標(biāo)?；馂?zāi)特性以燃燒、爆炸為界，分為兩個(gè)方面：引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)性和發(fā)生火災(zāi)后的危害性。引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)性主要依據(jù)樣品的閃點(diǎn)、爆炸極限、自燃點(diǎn)；發(fā)生火災(zāi)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(shí)驗(yàn)比較，輕柴油閃點(diǎn)降低后引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)性和發(fā)生火災(zāi)后的危害性的變化情況如下：1）閃點(diǎn)降低后表征引發(fā)火災(zāi)危險(xiǎn)性部分參數(shù)變化顯著，輕柴油著火危險(xiǎn)性增加。幾個(gè)參數(shù)的具體情況為：閃點(diǎn)：從65降低到55相差10，并跨越了60的危險(xiǎn)等級(jí)分界線；飽和蒸汽壓：55時(shí)低閃點(diǎn)輕柴油的飽和蒸汽壓比高閃點(diǎn)增加了97%。爆炸極限：50時(shí)未測出輕柴油的爆炸極限。自燃點(diǎn)：低閃點(diǎn)輕柴油的自燃點(diǎn)略高。2）閃點(diǎn)降低后表征發(fā)生火災(zāi)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(hào)（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(duì)待。幾個(gè)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(chǔ)罐火災(zāi)模擬研究目前，計(jì)算機(jī)模擬成為火災(zāi)科學(xué)研究中的重要內(nèi)容之一，通過計(jì)算機(jī)這一強(qiáng)有力的工具，使得這些理論能夠應(yīng)用于火災(zāi)科學(xué)的研究和實(shí)際的火災(zāi)安全工程。進(jìn)行輕柴油儲(chǔ)罐火災(zāi)模擬是在獲得實(shí)驗(yàn)室研究成果的基礎(chǔ)上，利用CFx4計(jì)算機(jī)模擬軟件6將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)放大到實(shí)際儲(chǔ)罐的規(guī)模。通過對(duì)10000m3、5000m3拱頂儲(chǔ)罐高、低閃點(diǎn)輕柴油火災(zāi)的模擬，得出了熱輻射強(qiáng)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(qiáng)度1）10000m3儲(chǔ)罐高、低閃點(diǎn)輕柴油火災(zāi)之間的熱輻射強(qiáng)度近距(0.3D，D為儲(chǔ)罐直徑，下同)相差0.6%，遠(yuǎn)距(2D)相差0.1%，低閃點(diǎn)輕柴油偏高。2）5000m3儲(chǔ)罐高、低閃點(diǎn)輕柴油火災(zāi)之間的熱輻射強(qiáng)度近距(0.3D)相差0.3%，遠(yuǎn)距(2D)相差0.1%，低閃點(diǎn)輕柴油偏高。3)高閃點(diǎn)輕柴油10000m3與5000m3儲(chǔ)罐火災(zāi)之間的熱輻射強(qiáng)度等直徑倍數(shù)上相差0.6%，5000m3偏高。4)低閃點(diǎn)輕柴油10000m3與5000m3儲(chǔ)罐火災(zāi)之間的熱輻射強(qiáng)度等直徑倍數(shù)上相差0.3%，5000m3偏高。高、低閃點(diǎn)輕柴油熱輻射上的差別在1%以下，低閃點(diǎn)輕柴油偏高，與實(shí)驗(yàn)測定數(shù)據(jù)相比偏差基本一致。2.3.2火焰高度1）10000m3儲(chǔ)罐高、低閃點(diǎn)輕柴油火災(zāi)之間的火焰高度相差1.8%，低閃點(diǎn)輕柴油偏高。2）5000m3儲(chǔ)罐高、低閃點(diǎn)輕柴油火災(zāi)之間的火焰高度相差3.4%，低閃點(diǎn)輕柴油偏高。高、低閃點(diǎn)輕柴油熱輻射上的差別在4%以下，低閃點(diǎn)輕柴油偏高。2.3.3燃燒速度1）10000m3儲(chǔ)罐高、低閃點(diǎn)輕柴油火災(zāi)之間的燃燒速度相差4.1%，低閃點(diǎn)輕柴油偏高。2）5000m3儲(chǔ)罐高、低閃點(diǎn)輕柴油火災(zāi)之間的燃燒速度相差1.9%，低閃點(diǎn)輕柴油偏高。高、低閃點(diǎn)輕柴油熱輻射上的差別在5%以下，低閃點(diǎn)輕柴油偏高?？傮w上與國外實(shí)測數(shù)據(jù)0.04250.047kg/m2.s相近。3結(jié)論通過對(duì)國外油品火災(zāi)研究成果的調(diào)研、實(shí)驗(yàn)測定和計(jì)算機(jī)模擬，新標(biāo)準(zhǔn)輕柴油火災(zāi)危險(xiǎn)性變化情況如下：3.1輕柴油閃點(diǎn)降低后引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)性增加，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）輕柴油閃點(diǎn)從65降低到55相差10，并跨越了60的危險(xiǎn)等級(jí)分界線；根據(jù)儲(chǔ)存情況調(diào)查儲(chǔ)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(dāng)一部分企業(yè)的輕柴油儲(chǔ)罐在的操作溫度達(dá)到了閃點(diǎn)或接近閃點(diǎn)。2）55時(shí)低閃點(diǎn)輕柴油的飽和蒸汽壓為667Pa，高閃點(diǎn)輕柴油的飽和蒸汽壓為338Pa，低閃點(diǎn)比高閃點(diǎn)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(shí)低閃點(diǎn)輕柴油的蒸汽濃度達(dá)可到爆炸下限，而高閃點(diǎn)輕柴油的蒸汽濃度約為爆炸下限的50%。對(duì)銷售企業(yè)而言，最高操作溫度為40。此時(shí)，低閃點(diǎn)輕柴油的飽和蒸汽壓為308Pa，高閃點(diǎn)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(shí)低閃點(diǎn)輕柴油的飽和蒸汽壓與55時(shí)高閃點(diǎn)輕柴油的飽和蒸汽壓相當(dāng)。根據(jù)閃點(diǎn)降低前生產(chǎn)企業(yè)的操作情況，輕柴油閃點(diǎn)（閃為55的輕柴油）降低后安全操作溫度的上限值應(yīng)為40。3.2輕柴油閃點(diǎn)降低后發(fā)生火災(zāi)后的危害性的變化不明顯（基本上在5%以下），低閃點(diǎn)輕柴油實(shí)測數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)稍有增加，幾個(gè)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(qiáng)度：增加了6%。3.3根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，油罐發(fā)生全表面火災(zāi)時(shí)，在相同直徑倍數(shù)（如：0.4D、0.6D等）距離上的熱輻射強(qiáng)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(chǔ)存情況的調(diào)研和國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的調(diào)研，針對(duì)輕柴油閃點(diǎn)降低后引發(fā)火災(zāi)危險(xiǎn)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(jìn)罐溫度）降到40以下，使儲(chǔ)罐內(nèi)油氣濃度低于50%的爆炸下限。2）固定頂輕柴油儲(chǔ)罐涂刷防曬漆，防止在夏季因暴曬導(dǎo)致罐內(nèi)表層溫度的升高，而發(fā)生危險(xiǎn)。3）不可使用盛裝過低閃點(diǎn)易燃液體（如：汽油）的儲(chǔ)罐（未經(jīng)清洗）盛裝輕柴油。低閃點(diǎn)殘存液將使輕柴油的危險(xiǎn)性增加。參考文獻(xiàn)1、鄭學(xué)志編著油罐滅火技術(shù)基礎(chǔ)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