车用乙醇汽油火灾危险性评估及对策

1——安全塞; 2——反应管; 3——电磁阀; 4——真空泵; 6——放电电极; 7——电压互感器; 8——泄压电磁阀;
9——搅拌泵; 10——压力计;M 1、M 2——电动机 图 1 爆炸极限装置图
2. 2 自燃点的测定 2. 2. 1 实验目的
在没有外界点火源的条件下, 可燃物质在达到某 一温度时, 由于内部的氧化放热而自动着火, 这种现象 叫自燃。 自燃发生的最低温度即为自燃温度。 自燃温 度是衡量汽油危险度的一个重要指标。 本实验利用依 据 GB 5332- 85《可燃液体和气体自燃温度测试方法》 制造的自燃点温度测试装置, 测定自燃点温度。 2. 2. 2 实验方法
2. 3. 1 实验目的 闪点是指在规定条件下, 试样被加热到它的蒸汽
与空气混合气接触火焰时, 能产生闪燃的最低温度。闪 点有开杯和闭杯两种。 闪点是判断可燃性液体蒸汽由 于外界明火而发生闪燃的依据, 是评价可燃液体危险 程度的有代表性的参数之一。 如果液体受热到闪点或 闪点以上, 一经火源的作用就会引起闪燃, 并在一定条 件下会发生火灾。 国际上相关的标准规范都是用闪点 作为划分可燃液体火灾危险性等级的指标, 其重要性 不言而喻。
爆炸极限 % 3. 5～ 15 1. 7～ 9. 7 1. 7～ 9. 9 1. 4～ 7. 6
自燃点 ℃
425
419
411
456
闪点 ℃
12
≤- 37
≤- 37
- 38Biblioteka 3. 1 实验的目的 实际测量在实验规模情况下, 乙醇汽油和普通车
用汽油火焰周边辐射热的规律。 3. 2 实验的规模
模拟 100 m 3 储油罐, 直径 5. 4 m , 高度 5. 4 m。为 节油起见, 燃油置油盘内, 油盘口高度 5. 4 m , 油盘由 钢架支撑, 油盘内放油不小于 200 mm , 保证油品的燃 烧时间在 20 m in 以上。 3. 3 实验测点的布局
局部回流存在。 上升的火焰及燃气流与下降的空气形
成犬牙交错的团状。从整个燃烧过程来看, 火焰形状近
似于圆柱形, 在火焰顶端显示为圆锥形。
3. 7. 2 火灾的发展历程 任何油罐火灾都是经过从小到大的发展过程, 火
灾发展的快慢, 取决于物质燃烧时所放出的热量, 放出
热量越多, 燃烧的速度就越快, 达到稳定燃烧所需要的
可燃气体和空气混合气的爆炸极限与以下因素有 关: 可燃气体的种类及化学性质; 可燃气体的纯度; 可 燃气体和空气混合气的均匀性; 点火源的形式、能量和 点火位置; 爆炸容器的几何形状和尺寸; 可燃气体和空 气混合气的温度、压力和湿度。 2. 1. 2 实验方法及装置
采用 GB T 12474《空气中可燃气体爆炸极限测定
消防理论研究
车用乙醇汽油火灾危险性评估及对策
叶宏烈1, 傅学成1, 胡英年1, 傅玉祥2, 赵大林1, 薛 岗1, 李 晋1, 秘义行1, 冯 松3, 黄其文3 (1. 公安部天津消防研究所, 天津 300381; 2. 广东省消防总队, 广东 广州 510640; 3. 广东平安消防设备有限公司, 广东 528251)
2. 3. 2 实验装置及方法 测定闪点采用的是 GB 261 规定的试验方法和装
置, 装置如图 3。方法就是将样品放入规定的加热试杯 中, 控制升温速率, 当试样温度到达预期闪点前 10 ℃ 时, 进行点火试验, 直到液面上方最初出现一闪即灭的 蓝色火焰时, 温度计的读数即为该试样的闪点数值。
图 3 闪电测定仪
以认为已经达到稳定燃烧阶段)。稳定燃烧时火焰颜色
为黄红色, 形状基本成圆柱状, 上部逐渐变窄, 稳定燃
烧阶段持续时间的长短, 与油罐储油多少和油品特性
有关。 随着可燃物的减少, 燃烧进入衰减熄灭阶段, 该
表 4 实验的数据记录
图 10 乙醇汽油实验曲线 (2)
实 验 编 号
1
2
燃烧油品名称 实验时间 风 向
表 1 90# 和 93# 车用乙醇汽油火灾危险性参数
样品名称
90# 车用乙醇汽油 93# 车用乙醇汽油
爆炸极限
1. 7%～ 9. 7%
1. 7%～ 9. 9%
引燃温度 (自燃点) ℃ 闪点 ℃
419 进样量 0. 08 mL , 引燃延迟时间: 2 s
- 37
411 进样量 0. 08 mL , 引燃延迟时间: 3 s
(2) 当系统温度达到平衡时, 加入试样。 打开计时 器, 观察烧瓶内在 10 m in 内是否发生燃烧, 当烧瓶内 出现火焰和 (或) 爆炸时, 记录对应的温度。
(3) 然后降低温度, 重复过程 (2) , 直到观察到着火 的最低温度, 即为自燃温度。 2. 3 闪点测定
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1 —— 主电加热丝 2 —— 颈部加热丝 3 —— 主加热丝 4 —— 陶瓷棉隔热层 5 —— 接线柱 6 —— 热电偶 7 —— 耐热绝缘材料 图 2 自燃点测定装置图
2. 4 试验结果 测试结果见表 1。无论按《建筑设计防火规范》, 还
是按《危险货物分类和品名编号》国家标准规定的分 类, 车用乙醇汽油火灾危险性分类均为甲类。
从表 2 中不难看出, 车用乙醇汽油的危险性参数 更接近于汽油。 3 辐射热的测量
F ire Sc ience and Technology, J anuary 2005, V o l 24, N o. 1
仪表输入值
对应输出值
数值
单位
MV
0～ 24. 752 M cal m 2·h 0～ 10
0～ 25. 698 M cal m 2·h 0～ 10
0～ 8 569 kcal m 2·h
0～ 10
0～ 9 195 kcal m 2·h
0～ 10
3. 5 实验的测量曲线 (见图 7、图 8)
图 7 汽油实验曲线 (1)
基金项目: 国家技术创新项目“车用乙醇汽油应用技术研究及新型油品的开发”
消防科学与技术 2005 年 1 月第 24 卷第 1 期
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方法》规定的方法进行爆炸下限的测试。 实验开始, 先 对系统抽真空, 每次实验前反复抽三次。配气的分压值 由单管压力计读出, 启动搅拌器对混合气体进行搅拌 5 m in～ 10 m in。 停止搅拌后进行点火, 点火同时打开 泄压阀, 观察反应管中的混合气体是否被引燃。试验装 置如图 1。
2001 年笔者从光明日报获悉, 我国即将推广车用 乙醇汽油后, 意识到这是摆在我们消防科技工作者面 前一项责无旁贷的任务。 随即从河南天冠酒厂购得 600 L 乙醇汽油, 按照 ZN 14- 82《蛋白泡沫灭火剂和 氟蛋白泡沫灭火剂试验方法》在 0. 25 m 2 油盘上分别 用蛋白 (P ) 泡沫、氟蛋白 (FP ) 泡沫、水成膜 (A FFF ) 泡 沫 和合成型抗溶 ( S A R ) 泡沫、抗溶性水成 膜 泡 沫 (A FFF A R ) 以乙醇汽油为燃料进行了灭火试验, 得 出了抗溶性泡沫灭乙醇汽油火较好, 而常规型泡沫灭 火性能较差的试验结果。 这次实验油盘小, 提供的数 据、试验规模及试验内容均有局限性。得出的结论也仅 仅是初步的。故当年发表了《车用乙醇汽油的消防问题 亟待解决》的论文, 并提出了《车用乙醇汽油火灾危险 性评估及其对策》研究课题。
1 前 言 推广使用车用乙醇汽油是我国一项战略性举措,
是一项复杂的系统工程。对于进一步调整能源结构, 开 发石油替代资源; 有效地降低汽车尾气污染物排放; 促 进农业生产、消费的良性循环和可持续发展具有重要 意义。
车用乙醇汽油不但是一种新能源, 而且这种汽油 和乙醇的混合物也是一种新的易燃易爆危险品。 世界 上除美国 3M 公司曾经用抗溶性水成膜泡沫 (商品名: 轻水A TC ) 对美国产的汽油醇 (ga soho l) 进行过有限 次数的灭火试验外, 国外对此基本上未开展系统的试 验研究。
辐射热测点布置见图 4 和图 5。
图 6 数据采集系统的原理框图
3. 4. 3 辐射热仪编号与热值对照 (见表 3)
表 3 辐射热仪编号与热值对照
图位号 仪表出厂编号
RE- 1 RE- 4 (87596) RE- 3 RE- 4 (87597) RE- 5 RE- 2 (86563) RE- 7 RE- 2 (86564)
≤- 37
注: 试 验 条 件 为 环 境 温 度: 26 ℃～ 28 ℃; 大 气 压: 101 420 Pa～ 101 870 Pa。
表 2 车用乙醇汽油、乙醇和汽油的危险品参数对照
名称
乙醇
汽油 乙醇汽油 90# 乙醇汽油 93# (辛烷值 100)
辐射热场。 3. 4. 2 数据采集系统组成
数据采集系统的原理图, 见图 6 所示。
车用乙醇汽油 (含 90# 和 93# ) 的火灾危险性参数 包括闪点、自燃点、爆炸极限, 其测试方法、装置和依据 如下。 2. 1 爆炸极限测定 2. 1. 1 实验目的
所谓爆炸极限是指可燃气体与空气的混合气中, 有一个最小浓度值, 低于这个浓度值对混合气体进行 点燃不能产生火焰传播; 可燃气体与空气的混合气中, 有一个最高浓度值, 高于这个浓度值对混合气体进行 点燃也不能产生火焰传播, 最小浓度值称为爆炸下限, 最大浓度值称为爆炸上限, 可燃气体的爆炸下限与爆 炸上限之间的浓度范围称为爆炸极限。 爆炸极限应用 于可燃气体危险性的分类。 有爆炸性危险的工艺设备 内允许可燃气体的浓度, 爆炸性气体环境的通风和供 热系统的计算, 动火作业时安全浓度的确定等都同这 一参数有关。
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油罐火焰是紊流型浮力扩散火焰, 其突出特点是周围 阶段火柱变短, 燃烧速度和温度呈下降趋势, 直至火灾
空气主要是通过燃烧中心区的火焰进入油罐的, 油罐 直径越大, 空气进入火焰的深度就越大, 火焰中便会有