筒仓火灾有可能的潜力，不仅具有毁灭性，而且还具有高成本的影响。它们会造成完全损失储存材料，也可以创造敲击效果，导致工厂扩展生产损失。为了减轻生物质储存火灾所带来的风险，空气产品已经开发了含氮惰性的有效溶液。
对于发电厂的碳中和、可再生发电来说，生物质是一种受欢迎的燃料。全球最大的高密度生物质出口国是美国，主要向欧盟出口。在出口之前，这些木屑颗粒被储存在非常大的筒仓中，这使它们面临独特的操作和消防安全风险。
储存库起火的可能性是木屑颗粒存储的最大问题之一。通常，这种火在筒仓中心的深处点燃，只有当筒仓内的大部分生物质被火焰吞没后才容易被探测到。不幸的是，一旦火灾开始，大多数控制筒仓火灾和拯救建筑物的尝试都是徒劳的。
探测和防止筒仓火灾的方法
通常，通过产生可燃气体的生物和化学活性引起的整个闷烧，如甲烷和一氧化碳（CO）是生物质火灾的关键原因。当这些气体的浓度积聚并在空气存在下点燃时，产生热量。这种化学氧化随着温度升高进一步增加，随着燃烧气体的快速产生，在整个筒仓内部蔓延地蔓延和闷烧的火焰。这些可燃气体慢慢上升到顶部空间，受到生物质孔隙率和空气进入筒仓的影响，随后在筒仓顶部产生爆炸性气氛。由于危险暴露于高浓度的CO和存在的气体混合物，消防员仍然是从顶部战斗筒仓火灾。
通常，用于检测存储容器中正在发生的火灾的方法是监测顶空中可燃气体的浓度。考虑到上述可燃气体通过生物质缓慢上升的情况，这种方法在生物质筒仓火灾的情况下可能不那么有效。可能需要几天时间才能在顶空检测到浓度上升，这取决于筒仓中生物量的高度。当这种情况发生时，化学和生物氧化将不可避免地扩散到筒仓内部，覆盖更大的区域。1
从筒仓顶部喷洒泡沫或水是解决筒仓火灾的一种方法——尽管这并非没有危险。这种方法具有潜在的风险，由于可燃气体积聚在顶空。水的使用导致生物质膨胀和桥接，这可能导致筒仓坍塌，而不能有效地扑灭内部的火。
用氮预防和抑制筒仓火灾
向筒仓中注入氮气等惰性气体已被证明是对抗筒仓火灾的一种极其有效的方法。这种方法的困难在于大量氮的位置和可获得性，这些氮并不总是在手边或附近。虽然大量的氮气可以从附近的生产工厂用油罐车运送，但向筒仓注入氮气需要一定的基础设施。该基础设施包括管道、注入点位置和方向，这些都需要内置到筒仓本身。
氮气输送的困难包括它的持续时间(足够的氮气输送往往需要几天)以及它的效率:根据筒仓的大小和火灾强度，现场扑灭一场火灾可能需要数周到数月的时间。这些筒仓火灾可能是毁灭性的和昂贵的，影响储存材料的数量，并可能导致工厂遭受长期的生产损失。
一旦发生筒仓火灾，就需要应对多种挑战，因此首选的措施是采取预防性措施，如主动用干氮惰性存储筒仓。通过连续的惰性氮气吹扫，可以减少阴燃球团的迁移，同时还可以采取其他措施。由于氮气置换降低了储存区域的氧气浓度，因此引发火灾所需的能量显著增加。此外，在生物质的极限氧浓度以下，燃烧不能持续，因此，保护了筒仓和它的内容物。穿透式方法还可以包括在填充和排空步骤中使用惰性气体进行净化。
生物质表面的水分也可以通过干燥的氮气来减少。这有助于抑制生物活性，同时冷却生物质，以降低化学氧化率。通过向筒仓内连续吹扫干燥氮气，可以降低氧气浓度，从而降低顶空形成爆炸性气体的风险。
生物质储存用氮惰化系统的设计
在推荐之前，在接收设施（即发电厂）和生物质生产设备中，建议在筒仓之前将材料存储在筒仓中。利用筒仓内的气流计算建模，可以设计成本效益的筒仓惰性过程，这需要安装不插入式氮气注入喷嘴。为了确保具有最佳氮气的均匀氮气分散，设计必须包含气体注入喷嘴的理想数量和放置。
为了模拟筒仓内可燃气体的空间分布和生成，可以使用标准或特定材料的反应模型，计算流体动力学(CFD)。如果喷嘴的设计和布置效率低下，可能会导致筒仓中存在高浓度氧气和可燃气体，从而造成不安全的环境。
在瞬态条件下，CFD还可以用来创建氧气和可燃气体浓度分布，例如，在启动或氮气注入激增期间。对于特定筒仓中的稳态操作也是如此。惰性系统可以设计成这样一种方式:控制筒仓中可燃气体的最大浓度，筒仓中氧气的最大浓度，或者两者兼而有之。
在发生火灾时注入大量氮气的能力也可以加入到设计中，以及这种预防方法。为了满足稳定的惰化要求，可以指定现场氮气储存或发电设备，以及指定在紧急事件期间实现喘振能力。2020欧洲杯下注官网
下面是为生物质发电厂和生物质生产和储存设施的生物质筒仓设计的防火和灭火系统的例子。有一次，一家燃煤发电站决定将其主要燃料改为木材。为了安全存储生物质，设计了氮气注入和输送系统，以防止甲烷和其他可燃气体的积聚(从而最大限度地降低筒仓火灾的风险)。
基于筒仓的特定几何形状，进行了广泛的CFD模拟以减轻甲烷浓度并优化筒仓内的喷嘴放置，所有这些都可以保证最具成本效益的气体分布（见图1）。制造氮气输送系统（将与气体和热传感器连接的氮气控制掺入）的添加，以及专有的注射喷嘴（设计用于缓解与灰尘颗粒的堵塞）。欧洲杯猜球平台
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图1。这张图展示了如何通过计算模型模拟甲烷等挥发性气体的形成及其浓度分布。该图示出甲烷分布，在筒仓中，在两个不同的操作条件下连续氮气惰性。
另一个例子详细描述了发生筒仓火灾的存储设施。这场大火随后造成了数月的闷烧木屑颗粒，并最终导致筒仓坍塌。在重建设施时，这些筒仓被设计成在填充木屑颗粒时用低于极限氧浓度的氮气惰性，以防止和减轻进一步可能发生的火灾。
为了评估氮气注入系统设计，以及验证喷嘴的数量和放置，使用CFD研究（见图2）。进行的瞬态模拟证明，不仅是惰性气氛的传播，还可以在给定流速下从筒仓几何形状中消除氧气所需的时间。然后，操作团队能够微调其操作策略，并验证其设计。此外，该团队能够保证在现场提供足够的氮气，以在任何给定时间降低筒仓中的氧浓度。
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图2。为了设计高效的惰性气体输送系统，可以使用计算建模。以固定的流速将氮气喷射到筒仓中，从而产生该图示中所示的瞬态氧气分布。
上面的例子证明了广泛的解决方案，既适用于灭火，也适用于惰性生物质筒仓。为存储项目设计和设计这些规范是可能的，包括对现有防火方法的咨询，CFD研究，使用模拟来验证设计，以及添加特定的流量控制系统或无插塞喷嘴和氮气供应。鉴于火灾对生物质仓造成的巨大风险，重要的是实施一个灭火系统，为特定的操作进行优化，以保证安全和有利可图的操作。
参考资料及进一步阅读
- 波尔森，H.，“筒仓火灾：灭火和预防性和准备措施”瑞典民用偶然局（MSB）（2013年7月）。
该信息已从Air Products PLC提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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