新闻资讯

热响应-压力积聚-破裂燃烧：油罐火灾全过程机理与应对

新闻资讯 / 2025-10-24 新闻资讯

油罐区作为能源储运的核心环节，其火灾爆炸风险与油品特性、储罐结构及管理手段紧密关联。根据事故类型分析，油罐火灾主要包括溢油火灾、密封圈火灾、全面积池火和蒸气空间爆燃等不同类型。这些火灾往往在短时间内发展为大规模立体燃烧，并产生破坏性的热辐射和有毒烟气，传统灭火手段面临严峻挑战。

一、油罐火灾的类型与特点

油罐火灾可细分为七种主要类型，每种都有独特的形成机制和危险特性。分别是油罐区溢油火灾、油罐孔口火灾、浮顶罐密封圈火灾、油罐有遮蔽全面积池火、油罐全面积池火、溢油蒸气空间爆燃、固定顶罐物理性爆炸。

危险类型	主要涉及的罐型	成因
溢油火灾	所有罐型（固定顶、内浮顶、外浮顶）	设备故障或人员错误使用导致油品泄漏。
油罐孔口火灾	固定顶罐、内浮顶罐	1.雷击或利用静电引燃蒸气空间开口处的油气。 2.火灾中，邻近罐受烘烤，内部压力增大，溢出的油气被点燃。
浮顶罐密封圈火灾	外浮顶罐、内浮顶罐	1.雷击（占95%）。 2.满罐溢油事故。
油罐有遮蔽全面积池火	固定顶罐、内浮顶罐、外浮顶罐	1.固定顶/内浮顶罐蒸气空间发生物理性爆炸。 2.外浮顶罐浮盘倾斜或破坏。
油罐全面积池火	所有罐型	1.固定顶/内浮顶罐的物理性爆炸或严重破坏。 2.浮顶罐浮盘下沉。
溢油蒸气空间爆燃	固定顶罐、内浮顶罐	挥发性油品泄漏后，其蒸气在空间内与空气混合形成可燃气体，遇火源爆燃。
固定顶/内浮顶罐物理性爆炸	固定顶罐、内浮顶罐	火灾条件下，受地面流淌火或着火罐火焰烘烤，罐内油品蒸气压力急剧增加，超过罐体承压上限。

二、油罐火灾的特殊规律

油罐火灾遵循特定的科学规律,油罐受热后的响应过程为：热响应—压力积聚—破裂燃烧三个阶段。

2.1热响应

过程描述：当储罐受到着火罐的强热辐射照射后，热量通过罐壁传导到内部。

核心现象：罐内液体（水或油品）迅速出现热分层—上层液体温度高，下层温度低，形成垂直温度梯度。受此影响，与之接触的罐壁（湿壁）温度也出现上高下低的分层现象。

潜在风险：罐壁材料在高温下力学性能会下降。同时，液面开始加速蒸发。低液位工况下的储罐，其内部蒸汽和罐壁的温升速率更快，火灾风险更高。

2.2压力积聚

过程描述：液体蒸发产生的大量油气，导致罐内气相空间压力持续上升。

核心现象：在加热前中期，两相之间传热方式为蒸发，不同液位高度下压力储罐内

部压力响应趋势基本一致，液位高度对压力变化速率几乎无影响。随着加热过程的进行，蒸发过程加剧，蒸汽过热，压力上升速率随着液位高度的增加而逐渐增大。

严重风险：如果压力积聚得不到控制（如安全阀失效），超过罐体承压上限，将导致储罐发生物理性爆炸。对于储存沸点较低液体的储罐，此阶段是发生灾难性的沸腾液体膨胀蒸汽爆炸（BLEVE）的关键准备期。

2.3破裂燃烧

过程描述：储罐因压力积聚或局部过热而破裂，泄漏出的可燃蒸气遇火源被点燃，形成池火或喷射火。

核心现象（针对多罐火灾）：

①随着边沿高度的增加，当油间距较近时，油罐开口处旋涡结构对火焰形态有较大影响，使得平均火焰高度先增大，而后由于边沿高度的增加减弱了空气卷吸程度使得火焰高度减小。

②对于本实验中不同边沿高度、直径和间距条件下的立式开口圆柱储而言，受火焰之间空气卷吸和油罐开口可燃蒸汽垂直速率分量影响，圆柱储罐火焰合并概率显著小于同尺度下的矩形油池。

破裂后果：破裂燃烧形成的超大火焰和热辐射，会进一步烘烤邻近的储罐，使火灾在罐区中蔓延，形成难以控制的立体大火。

三、祝融FDS如何破解油罐火灾难题？

面对油罐火灾的复杂特性，我国自主研发的祝融FDS - 火灾数值模拟仿真系统(Fire Numerical Simulation System)提供了全新解决方案。祝融FDS可以实现三维/二维建模，三维图形化前处理与可视化编辑，并且附带结果查看器，可以直观且便捷的查看三维动态结果，包含了LES和DNS两种湍流处理方法，可以创建混合分数模型，适合于燃料控制型火灾，在指定热释放速率方面具有极高的仿真精度。

祝融FDS软件能够构建真实火灾场景的数字孪生模型，实现对火灾发展过程的精准预测。祝融FDS为参数化建模提供了现成的不规则几何模型，其中包括圆形油罐。如果用户从头开始自行建模，可能需要从使用直墙构建圆形结构开始，这不仅繁琐而且难以执行。祝融FDS简化了这一过程，极大减弱了难度并且提高了用户的工作效率。具体实践内容可参照教程-祝融FDS化工厂圆形油罐火灾模拟教程。

四、结语

从燃烧理论到池火模型，再到破坏力惊人的“沸溢”，对油罐火灾科学规律的探索从未停止。如今，以祝融FDS为代表的火灾数值模拟技术，正将这些深奥的理论转化为指挥员眼前直观的图像和数据。它不仅是一个软件，更是现代应急管理从“经验主义”迈向“科学决策”的桥梁。通过为火场打造一个“数字孪生”的“先知”，我们正以创造性的能力，去驾驭这头危险的“火焰巨兽”，守护城市与人民的安全。

若您想下载祝融FDS，请访问祝融FDS试用下载页面。如果您有其他问题，请联系info@zhixinglab.com。