罐区排水阀安装位置计算.pdf

第34卷第12期辽 宁 化 工Vol.34 ,No.12 2005年12月Liaoning Chemical IndustryDecember ,2005 化 工 设 备 罐区排水阀安装位置计算 孙日鹏,刘德俊,王 岳 (辽宁石油化工大学,辽宁 抚顺113001) 摘 要: 罐区防火排水阀的设计和安装始终是人们容易忽略的问题,虽然在相关的标准中有一些 规定,如多数罐区排水阀都安装在紧贴防火墙外。但没有给出具体的安装位置,通过具体的计算分析了 不同安装位置对操作人员安全的影响。 关 键 词: 排水阀;防火墙;辐射热;标准 中图分类号: TQ 055.8+1 文献标识码: A 文章编号: 1004 0935(2005)12 0545 02 事故处理阀,如蒸汽用阀、 消防水用阀等为分 散布置,且要考虑到事故时的安全措施。这类阀 门要布置在控制室后、 安全墙后、 厂房门外、 泵房 门外、 或与事故发生处有一定的安全距离的地带。 以便发生火灾时,操作人员可以安全的操作[1]。 油罐区排水阀大多数都安装在防火墙外面, 虽然这类阀门都是常闭的,但在下雨时就必须开 阀放水,如果这时遇雷击油罐爆炸着火,油品流到 防火墙内,形成火池,操作人员几乎没有可能关闭 阀门,造成油品外流扩大火灾面积,造成难以估量 的损失。本文通过对防火堤内形成火池产生的辐 射热来探讨罐区排水阀安装距离的问题。 可燃液体泄漏流到地面或流到水面之上并覆 盖水面,形成液池。液池火灾若发生在敞开环境 中,由于空气充足,燃烧比较充分,生成的有毒、 有 害气体和烟尘较少,热辐射是人员伤亡和财产损 失的主要原因[3]。 1 辐射热计算 防火堤内油品燃烧火焰的化学能通过辐射向 四周传播,热辐射随着与火源距离的增加而衰减。 由于液池火焰呈圆柱形,不能按照点火源对待,辐 射通量与火焰的角度有关系,热辐射在空气中的 传播可按式(1)计算[2]: qr= q0 (1 20.058 lnr) V(1) 式中:qr-目标接收到的热辐射量,kW/ m2; r-目标到油区中心的水平距离,m; V-视角系数; q0-火焰表面的热通量,kW/ m2。 q0= DYHc f ( dm/d t) DY+ 4H (2) 式中: Hc-液体燃烧热,kJ/ kg; f -热辐射系数,f= 0.15; DY-液池等效直径,m。 视角系数V可按莱(Rai)和卡雷卡(Kalekar) 提供的方法计算,即: V =V2H+ V2V(3) πVv= tan- 1[h/ ( s2-1) 0.5] + h(J - K) / S(4) J = [α / ( α 2 -1) 0.5]tan-1 [ ( α-1) ( s -1) / (α-1) ( s +1) ]0.5 K= tan - 1 [ ( s -1) / ( s +1 ) ] 0.5 πVH= A - B(5) A = ( b -1 / s) tan - 1 [ ( b +1) ( s -1) / ( b -1) ( s +1)]0.5 / ( b 2 -1) 0.5 B = ( a -1 / s) tan- 1[( a +1) ( s -1) / ( a -1) ( s +1)]0.5 / ( a 2 - 1) 0.5 a = ( h2+ s2+1 ) / 2s b = (1+ s2 ) / 2s 式中:h-火焰高径比; s-目标到火焰垂直轴的距离与半径之比; A , B , J , K, a , b-中间变量。 防火堤内充满可燃液体的等效直径可按下式 计算:DY = ( 4S 3.14) 0.5 (6) 收稿日期: 2005210208 作者简介: 孙日鹏(1973 - ) ,男,经济师。 式中:DY-液池等效直径,m; S-液池面积,对于防火堤为防火堤所围面积,m2。 假设液池为圆形,火焰为圆柱形,且直径不随 时间变化,则火焰高度可按下式计算: H =42DY[ dm/ dt ρ0 ( gD Y) 0.5] 0.6 (7) 式中: H-火焰高度,m; dm/ dt-单位面积燃烧速度,kg/ (m2s) ; ρ0-周围空气密度,kg/ m3。 2 辐射热对人体的影响 辐射热对人体的影响可采用彼得森的人体皮 肤对热辐射的反应分析[4]。 皮肤裸露时的死亡概率为: Pr= - 36.38 + 2.56 ln(tq4/3)(8) 有衣服保护(20 %皮肤裸露)时,二度烧伤概 率为: Pr= - 43.14 + 3.0186 ln(tq4/3)(9) 有衣服保护(20 %皮肤裸露)时,一度烧伤概 率为: Pr= - 39.83 + 3.0188 ln(tq4/3)(10) 采用劳森与希姆斯引燃木材所需热通量为: q= 6 730t - 4/5+ 25 400 (11) 综合以上两个方法,可以对比的定义热辐射 的伤害数值,见表1。 表1 不同热辐射值引起对人体的伤害及设备的破坏 热辐射通量 / (kWm2) 伤 害 情 况 对人体伤害对设备破坏 37.5 1 min内100 %的人死 亡,10 s内1 %的人死 亡 设备全部损坏 25.0 1 min内100 %的人死 亡,10 s内严重 (2 度) 烧伤 在无火焰长时间辐 射下,木材燃烧所需 最少能量 12.5 1 min内1%的人死 亡,10 s内1度烧伤 有火焰,木材燃烧、 塑料管融化所需最 少能量 4.0 20 s以上引起疼痛,但 不会起水疱 1.6 长期接触不会有不适 感 3 算 例 抚顺某炼油厂油库防火堤尺寸为8270 m , 汽油的燃烧速度dm/ dt= 0. 05 kg/ m2s;汽油燃 烧热Hc= 438.9103kJ/ kg ,这里qr分别取37.5 , 25 ,12.5。通过图1程序可计算出罐区排水阀安 装位置。 图1 计 算 程 序 图 计算结果见表2。 表2 10 s内对人体伤害半径 汽油罐区对人体伤害后果距液池中心距离(半径)R/ m 10 s内1 %的人死亡46.8 10 s内严重 (2 度)烧伤70.4 10 s内1度烧伤102.7 4 结 论 通过以上计算与分析不难看出,如果油罐区 发生火灾,距液池中心不同距离处的辐射热将对 人体造成不同程度的伤害,这种影响应作为确定 罐区排水阀安装位置的重要参考因素,以免在火 灾事故发生时对操作人员的安全带来威胁。 参 考 文 献 [1] 张德姜,王怀义,刘绍叶.工艺管道安装设计手册[M]. 北京:中国石化出版社,1994 [2] 郑津洋,马夏康,尹谢平.长输管道安全[M].北京:化 学工业出版社,2004 ,164 - 167(下转第549页) 645 辽 宁 化 工 2005年12月 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 表2 变频调速器使用先后设备参数对比 项 目 功率 因数 频率 / Hz 输入功 率/ kW 风量 / (m3min - 1) 原38 kW电机在全速运行时0.8550345 000 38 kW电机加变频器调速时0.98337265 000 从表2可看出,当风机所提供的风量相同时, 原38 kW电机每年需电费34243650. 60元 =178 704元,用变频器每年需电费2624365 0.60元= 136 656元。用变频器每年可节省电 费178 704 - 136 656 = 42 048 ,即可节约了42 048/ 178 704 = 23.5 %的电费。 3. 3 在泵站自动供水系统中的运用 输油站地处偏僻,冷水系统自成体系,由深井 抽取地下水至水塔,水经过净化后进入给水罐,由 水泵加压后送至用户。由于用水量极不稳定,高 峰常常是平时用量的2倍,而低谷时仅为平时用 量的1/ 3 ,而且用水流量变化快,稳压时间短。系 统改造前,水泵由一块电接点压力表控制。当水 压达到某一定值时,水泵电机断电、 停泵,当压力 低于某一定值时,水泵启动。水泵频繁启停对整 个管路造成很大冲击。尤其造成泵与电机联轴器 的弹性件经常损坏,系统运行很不平稳。 系统安装变频调速器后,取水泵的出口压力 为调节对象,通过调节泵的转速来保持水泵出口 压力的恒定,电机的转数随着用户用水量的大小 而自动调节。系统的性能有了很大的改善:用户 压力稳定、 系统故障减少、 安全系数提高、 节约能 源、 降低维修费用。 4 对变频调速器在管道运输业中的 应用展望 管道运输业是国民经济发展的基础行业,同 时也是耗能大户,其主要生产工艺都是通过各种 泵、 空气压缩机来完成。目前,这些油泵、 水泵和 空气压缩机大都处于电动机驱动恒速运转状态, 因此,它为交流调速技术提供了广阔的发展空间。 参 考 文 献 [1] 韩安荣.通用变频器及应用[M].北京:机械工业出版 社 [2] 王锡仲,蒋志坚,高景峰.变频优化调压节能供水装置 的研制[J ].给水排水,1998 ,24(10) :64 - 67 [3] 谷晋龙.水泵调定混合给水系统运行工况分析[J ].给 水排水,1997 ,23(12) :1 - 4 Application of V ariable - frequency Control Apparatus in Oil Transportation Station ZHANG Shi2bin , WANG Shi2yong, QIU Zhi2ling (The Petrol - china Pipeline Dalian Oil Transportation Sub - company , Anshan 114011 , China ) Abstract : A few examples about the Application of Variable - frequency Control Apparatus in the pipeline transportation industry were introduced , at same time , the Energy - saving Principle、the Control - mode、the System - plan and the Energy - saving Result about Variable - frequency Control Apparatus were discussed. Key words : Variable - frequency control apparatus; Pipeline transportation (上接第546页) [3] 张颖.近年罐区火灾事故原因分析及安全预防[J ]安 全、 健康和环境,2002 ,2(11) :28230 [4] 牟善君.轻柴油储罐火灾过程及安全性评价[J ].中国 安全科学学报,2003 ,13(2) :49 - 54 Calculation of Draw off V alve Installed Position in the Tank Section SUN Ri2peng ,LIU De2jun , WANG Yue (Liaoning University of Petroleum The fireproof wall ; Radiant heat ; Standard 945第34卷第12期 张世斌,等:变频调速器在输油泵站中的运用