LNG船火险分析与消防系统研究

论文摘要

随着我国天然气需求量的快速增长,开往我国港口的液化天然气(LNG)船数量和往来次数大大增加。运输数量的不断增加使得液化天然气意外泄漏进而引发火灾、甚至爆炸的可能性也随之增加。本文主要对LNG船因泄漏而引发的火险状况进行了分析,同时根据LNG船的特点进行了消防系统研究。首先,根据流体力学的相关原理,分别对发生在海平面以上及水下时LNG船的泄漏过程进行了动力学建模,得出了LNG船泄漏量、出流速度及泄漏质量流量与船体裂口位置的相关方程。针对裂口在海面以上的情况,根据一个算例对所建立的泄漏模型进行了验证分析,结果表明基于平均泄漏速率所得到的泄漏时间是比较准确的。对发生泄漏的LNG船进行了火灾及爆炸危险性分析,基于实心火焰模型建立了发生池火灾时的热辐射方程,同时给出了火焰表面辐射率、大气透射率及火焰与辐射接收对象间的几何系数等参数的表达式,为LNG船消防系统方案的确定以及火险评估提供了一定依据。根据国内相应的消防标准规范,参考国外的先进经验,对LNG船的消防系统进行了方案设计。针对LNG船的一些特殊危险性,得出了以火气监测系统(FGS)作为LNG船泄漏与火灾探测报警系统,以消防冷却水系统、细水雾灭火系统、高倍数泡沫灭火系统、化学干粉灭火系统和移动灭火器等为灭火系统的整体消防方案；同时根据LNG火灾的特点,给出了LNG船正确有效的消防步骤以及因LNG泄漏所酿成火灾的扑救方法。结合传统火灾探测报警系统,对LNG船的泄漏与火灾探测报警系统进行了方案设计,给出了火气控制器、可寻址报警系统以及现场的火气探测设备选配方案。对国外某公司所做的关于高倍数泡沫控制LNG火灾效力的试验进行了分析,结合试验结果,对高倍泡沫灭火系统进行了设计；对干粉灭火系统进行了分析,同时对高倍泡沫灭火系统与干粉灭火系统的联用进行了分析,为有效扑救因LNG泄漏而引发的火灾提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 LNG船及其相关事故情况
• 1.2.1 LNG船及其分类
• 1.2.2 LNG船相关事故情况
• 1.3 船舶安全与消防研究的国内外现状
• 1.3.1 船舶火灾研究的现状
• 1.3.2 LNG火灾的控制与消防
• 1.4 论文主要完成的工作
• 第2章 LNG船泄漏建模与火灾危险性分析
• 2.1 引言
• 2.2 泄漏过程的流体力学建模与分析
• 2.2.1 裂口处在海平面以上时泄漏模型
• 2.2.2 裂口在水下的泄漏模型建模与分析
• 2.2.3 液面以上泄漏算例
• 2.3 泄漏形成的LNG液池在海面上的扩散、蒸发模型
• 2.3.1 液池扩散模型
• 2.3.2 液池蒸发模型
• 2.3.3 LNG重气云扩散模型
• 2.4 LNG船火灾危险性分析
• 2.4.1 LNG船的火灾危险性
• 2.4.2 LNG船的爆炸危险性
• 2.4.3 发生池火灾时火焰的参数及热辐射
• 2.5 本章小结
• 第3章 LNG船消防系统的方案研究
• 3.1 引言
• 3.2 适用的消防标准规范
• 3.3 常用船舶消防系统
• 3.3.1 火灾探测报警系统
• 3.3.2 常用船舶固定灭火系统
• 3.4 常用消防系统对LNG船的适用性选择与分析
• 3.4.1 泄漏与火灾探测报警系统
• 3.4.2 LNG船灭火系统选择与方案设计
• 3.4.3 LNG船火灾消防步骤与扑救方法
• 3.5 本章小结
• 第4章 LNG船泄漏与火灾探测报警系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 船舶火灾探测报警系统
• 4.2.1 火灾探测器的分类及原理
• 4.2.2 现场探测器的布置
• 4.3 LNG船泄漏与火灾探测报警系统方案设计
• 4.3.1 LNG船自动控制系统
• 4.3.2 LNG船泄漏与火灾探测报警系统方案设计
• 4.3.3 现场火气探测设备的选配方案
• 4.4 火灾区域的划分
• 4.5 本章小结
• 第5章 LNG船灭火系统联用分析
• 5.1 引言
• 5.2 高倍泡沫灭火系统在LNG船上的应用研究
• 5.2.1 高倍泡沫灭火系统在控制LNG液池火灾的相关试验
• 5.2.2 高倍泡沫灭火系统在LNG船上的应用
• 5.3 化学干粉灭火系统在LNG船上的应用
• 5.3.1 干粉灭火剂的选择
• 5.3.2 LNG船干粉灭火系统
• 5.4 高倍泡沫、化学干粉灭火系统联用分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢