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1、附录A（资料性附录）典型的火灾和爆炸危险事件A.1 概述在计算载荷以及可能发生的某些危险事件的响应方面的技术已经成熟，但仍有许多课题需要研究。海上火灾和爆炸危险的综合描述在“英国油气火灾和爆炸指南”中给出。火灾和爆炸的某些关键特征在本附录中给出。A.2 火灾事件油池火灾是气化烃类燃料在水平面上方燃烧形成急剧扩散的火灾，这些燃料具有零动量或非常低的初动量。在火灾和控制燃料之间有一定程度的相互影响，这种影响控制着蒸发速度，从而也决定了火灾的规模和其他特性，例如：火焰高度和烟雾生成速度等。油池火灾不一定是静态的，可能会扩展或缩小，具体取决于燃料的供给情况。由于排放或溢流到其他区域，燃料可能会带走，可
2、能会导致发生流动的液体火灾。火势增长需要时间，具体取决于燃料特性（例如：闪点和起火点）以及释放温度，且不能通过切断燃料供应，快速消除火灾。大面积喷淋泡沫灭火剂可以对控制烃类油池火和削减其后果非常有效。泡沫将在空气和燃料顶层之间形成一层保护膜，从而降低或抑制火灾。流动的液体火灾与油池火灾非常类似，原因是它们都依赖于火焰热反馈从而获得燃料蒸气供应。但是液体燃料是流动的，可能存在于任意方向的表面上。涉及甲醇等液体的火灾与烃类液体火灾是非常不同的。与典型的液态油气火灾相比，其火焰不发光，火焰高度要低得多，向火灾吞噬的对象的辐射和热流动较低。泄漏或海底释放所引起的液体火灾，特别是涉及较少挥发性烃的火灾，
3、是很难引燃的，但是一旦引燃，其就会表现就与油池火灾类似。如果海底释放的天然气（或高油气比凝析油）被点燃，将会产生受风向影响很大的弱湍流扩散火焰。被点燃的气体材料的带压释放将引起喷射火灾。在露天，这将会引起由于持续泄漏的燃料的燃烧引起的湍流扩散火焰，在某一特定方向上具有非常大的动量。在喷射火灾中，不存在火灾对燃料源的任何直接热反馈。在密闭或部分密闭区域中的喷射火焰的表现将取决于密闭程度。如果火灾无法夹带完全燃烧所需要足够空气量，则与非密闭空间火灾相比，很可能在靠近棚顶区域导致温度升高，导致向隔间内物体和表面的热流动增加。在通风控制的条件下，还可能存在可能影响其他区域的外部火焰。喷淋对于高压气体喷
4、射火灾在高动量区域内的规模、形状和热特性几乎没有作用。对于喷射火灾区域应用喷淋的主要好处是抑制火灾事件向周围的热辐射，从而有助于保护相邻设备，协助人员逃生。与油池火灾不同，喷射火灾有最短的形成时间，几乎瞬间达到其全部强度。在原则上，喷射火灾是可以很快熄灭的，因此，隔离和减少库存是降低喷射火灾影响的重要技术。带压液体/气体混合物的点燃释放将引起两相喷射火灾。对于气体喷射火灾，两相喷射火灾是火焰的湍流扩散，但是发生液体剥离的情况除外，如果剥离的液体发生累积，可能会导致液体油池火灾。作为多起气体喷射火灾，对于喷射火灾区域应用喷淋的主要好处是抑制火灾事件向周围的热辐射。对装有带压液化气的容器发生火灾时
5、，容器内压力上升，容器壁变弱。即使在很短的时间内，也可能会导致灾难性的事故和库存的全部损失。释放的液化气闪蒸，通常产生引燃的蒸气云，这些事件被称为沸腾液体膨胀蒸气云爆炸（BLEVE）。此类事件会产生一个大火球、压力波和容器破碎，可能会导致其他设备损坏和爆炸升级。纤维素火灾是涉及到类似碎布、纸张和木材等材料的火灾。另外，许多用于墙壁、地板和棚顶内表面材料也会导致此类火灾。火灾是通过热传递和火焰扩散发展的。当火灾发生时，在所有的可燃材料烧完之前，热传递的三种形式（对流、传导和辐射）都会造成火灾的扩大。同烃类火灾相比，纤维素火灾发展得比较慢，并且通常不会达到非常高的温度。A.3 爆炸事件爆炸事件的特
6、点是快速的能量释放，对于海上设施来讲，爆炸通常是机械能（容器破裂或高压气体或沸腾液体膨胀蒸气云爆炸）或化学能的释放（蒸气/雾云燃烧）。空气中油气蒸气和烟雾的快速燃烧是与海上设施有关的重大爆炸的代表，可能在爆炸内产生高超压和强爆炸风（拖拽）以及从爆炸源向外传递的爆炸波。爆炸事件的持续时间通常是一秒种或更短，而冲击波持续时间在几毫秒到零点几秒。爆炸的强度取决于能量释放的速度以及可能阻碍燃烧产物膨胀的限制。蒸气/雾云爆炸可以发生在一个密闭的容器中，如工艺设备或管道。然而，这要求在包含空气的可燃混合物内存在蒸气/雾云。海上蒸气/雾云爆炸通常发生在安全系统失效时，导致在容器和管道外形成可燃气体云。海上设
7、施存在多种不同的设计，从敞开式（非密闭）到完全密闭式（密闭式）设计都有。与在中等尺寸基本封闭体积内的蒸气/雾云爆炸有关的压力上升主要是由于燃烧过程所造成的温度上升（由于安全壳的存在，后期不会再发生膨胀），与体积内的堵塞关系不大。对于包含有易燃气体云的较大密闭体积，堵塞水平将通常会影响局部爆炸荷载。在一个密闭程度较低的环境内的蒸气/雾云爆炸也可以导致重大的超压，具体取决于燃烧速率和云中的火焰传播模式。在一个严重堵塞（典型的海上设施）的地区，燃烧气体云导致热燃烧产物膨胀。这将导致可燃混合物的流动到达火焰的前方，越过障碍物，产生急剧扩散，在火焰达到后，增加通过火焰的局部运输、并增加火焰表面面积，因此
8、，燃烧速率增加。这将会进一步提高尾随火焰外的障碍物的火灾速度和扩散，导致强正反馈机制，造成进一步的火焰加速，并在燃烧气体不再能够以足够快的速度发生时，最终导致超高压。对于最严重的爆炸情况下，大量蒸气/雾云和由于堵塞造成的高火焰高速度，可能会发生爆燃到爆轰的转换（DDT），这将导致非常高的爆炸荷载。对于构筑物的大型部件，如墙壁和实心甲板，由于结构之间的压差而承受荷载。典型的情况是，尽管作用在大型部件上的平均压力值较低，但是局部可能会出现超高压区。这种效应取决于面积的大小和限制的程度。敞开程度较高的（大面积）区域比相对密闭的（小面积）区域会经历更大的局部和整体（平均）压差。当计算构筑物对爆炸的响应
9、时，需要考虑这些载荷通过大型部件的变化。物体体积越小，在物体周围的压力均衡越快，差压载荷的幅度将降低。对于体积较小的物体，如管道，这种效果非常迅速，除非暴露于非常强/尖锐的爆炸波内，可以通过爆炸中的气体流动的动态压力（拖拽载荷），对载荷进行合理的估算。A.4 潜在引燃源A.4.1 概述当有足够的热量可以触发导致燃烧的一个化学反应链时，就会发生引燃。对于某一给定的引燃源，影响最终燃烧的要素包含温度、暴露时间和能量三个方面。对于海上设施中出现的引燃源在A.4.2到A.4.9中予以讨论。A.4.2 化学反应化学反应能够产生热。这种热可将可燃材料、化学反应产物或附近的物质引燃。在海上设施上可能发生的化
10、学反应的一个例子是在高温管道上油浸保温层的自燃。对于有硫化氢存在的海上设施，在无氧的条件下，受腐蚀的钢铁可以形成能够自燃的硫化铁，。这是硫化铁的一种高度还原形式，随着其热量的释放，它将转化成一种更稳定的形式暴露在空气中，其释放的热量可导致该物质发光，或将周围的油气（HC）引燃。A.4.3 电火花和电弧电火花是电流通过两个带电导体间的间隙释放时产生的，虽然静电和闪电在形式在都属于电火花，但是为了强调它们的重要性，将他们作为单独的引燃源列出。在海上设施上，存在着许多来自供电设施的足以将可燃混合物引燃的电火花。当带电电路的电流突然中断时，无论这种中断是来自于转换开关，还是由于触点或接线端的松动或是导
11、电体的破坏等偶然因素，都会产生电弧。电火花和电弧的来源如下：电动机和发电机；在正常操作条件下电路中的开关、继电器和产生电弧的其他元件；电气配线和设备故障；电弧焊；蓄电池；燃烧设备的引燃装置；内燃机电路系统；照明设备；高频能；外加电流的阴极保护系统。A.4.4 机械火花机械火花是由于金属工具和坠落物体的机械摩擦产生的能量。这种能量也可能会达到将可燃混合物引燃的程度。A.4.5 闪电闪电是一片带电荷的云向带异种电荷的另一片云或大地放电的现象。闪电可使任何处在放电路径上的高电阻物体产生极高的温度。闪电比较容易向诸如天线、火炬和（或）放空烟囱等高点位置放电。海上设施的设计一般要保证闪电不能成为一个主要
12、危险源，某些使用民爆器材的井口作业和不能发生引燃的通风口除外。A.4.6 静电火花如果两紧密接触的两个物体出现相对移动，则物体有时会通过摩擦或感应积聚电荷。类似地，快速流动的气体或液体电荷也能够产生电荷。如果物体未进行接地，则其有可能积聚足够的电荷继而发生火花放电。这些静电火花一般持续的时间很短，不会产生足以将普通易燃材料（如纸张）引燃的热量。但是，在许多情况下，可将易燃蒸气、气体引燃。这类情况在干燥的大气中更为常见。在下列情况中，静电火花是一个不容忽视的问题：加油作业；容器、储罐和压力容器的充装；高速流体释放（喷洒高压水、喷射气体）；皮带传送作业；喷砂；蒸汽清洗；暴风雪；人体静电累积；与玻璃
13、钢使用有关的静电累积，例如：隔栅；塑料包装中累积的电荷。A.4.7 火焰当燃料燃烧时，通常会产生火焰。海上设施上可能出现火焰的例子如下：油气放空火炬的燃烧；燃烧设备（锅炉、加热器）；气焊和气割；发动机操作；回火和废气；燃烧室（如果存在气体，燃烧回进气口）；人员吸烟，尤其是使用火柴和打火机；取暖和烹调设备。A.4.8 高温表面高温表面也可以成为引燃源。这些引燃源包括：焊接的熔渣和高温金属颗粒（飞溅）；燃烧设备的烟囱；高温工艺管道和设备；发动机排气系统；高温电气设备，如白炽灯具和加热元件；摩擦热，如皮带在皮带轮上打滑，润滑不良的轴承等；取暖和烹调设备；衣服烘干机和排气系统。A.4.9 压缩热如果可燃混合物被迅速压缩，压缩所产生的热量足以将混合物温度升高到其燃点时，也会发生引燃。当烃类物质的蒸气或可燃气体在下述情况与空气发生混合时，压缩产生的热量将会引起燃烧：对引入油气的压力容器和其他设备进行不合理吹扫；盘根或密封失效，导致供风与供应油气或工艺油气的系统混合；空气压缩机的润滑系统失效；空气进入油气压缩机的吸入口。
