储罐池火灾计算法
火灾爆炸热辐射后果影响预测(池火灾计算)
火灾热辐射后果预测（池火灾计算）燃烧速度/火焰高度/热辐射强度及后果对航空煤油（以下简称航煤）进行池火模拟，模拟热灼烧后果。
（1）液池直径本项目隔堤围成的面积为2677m 2，则液池半径r=29.2m 。
（2）燃烧速度液体表面单位面积的燃烧速度dm/dt 为：HT T c Hcdt dm O b p +-=)(001.0/式中：dm/dt ——单位表面积燃烧速度，)/(2s m kg ⋅；c H ——液体燃烧热；航煤为43070000kg J /； p c ——液体的定压比热容；航煤为2000)/(K kg J ⋅；b T ——液体的沸点；取航煤的最小沸点为473K ； o T ——环境温度；取25℃即298K ；H ——液体的汽化热；航煤为280000kg J /。
通过计算可知航煤的燃烧速度为)/(068.02s m kg ⋅ （3）火焰高度 火焰高度计算公式为：6.0210])2(/[84gr dtdm r h ρ= 式中，h ——火焰高度；m ； r ——液池半径；29.2m ；0ρ——周围空气密度，ρ0=1.293kg/m 3；(标准状态)；g ——重力加速度，2/8.9s m ；m h 66.58])2.298.92(293.10.068[2.29846.021=⨯⨯⨯= 因此，航煤储罐发生池火事故时火焰高度为58.66m 。
（4）热辐射通量当液池燃烧时放出的总热辐射通量为：()()[]172/261.02+⋅⋅+=dtdm c dt dm H rh r Q ηππ式中，Q ——总热辐射通量；W ；η——效率因子；可取0.13～0.35，取其平均值0.24； 其余符号意义同前。
计算得热辐射通量Q=6.3x108瓦。
（5）目标入射热辐射强度及后果假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一距离（X ）处的入射热辐射强度为：24XQt I cπ=式中，I ——入射通量；2/m W ； Q ——总热辐射通量；W ；c t ——热传导系数，在无相对理想的数据时，可取值为1； X ——目标点到液池中心距离；m 。
池火灾事故后果计算过程
池火灾事故后果计算过程1）池火灾事故后果计算过程（1）柴油泄漏量设定一个5000m3柴油罐底部DN200进油管管道破裂出现长50cm，宽1 cm的泄漏口，泄漏后10分钟切断泄漏源。
泄漏的液体在防火堤内形成液池，泄漏时工况设定情况见表9-4。
表9-4 油品连续泄漏工况泄漏源介质温度( 0C)介质压力（Mpa）介质密度（kg/m3）泄口面积(m2)泄漏时间(min)备注柴油罐常温常压8700.00510按10分钟后切断泄漏源计柴油泄漏量用柏努利公式计算：Q = CdAρ *2(P-P0)/ ρ+2gh+1/2 W = Q.t式中: Q－泄漏速率（kg/s）；W－泄漏量（kg）；t－油品泄漏时间（s），t=600 sCd－泄漏系数，长方形裂口取值0.55（按雷诺数Re＞100计）；A－泄漏口面积（m2）；A =0.005 m2ρ－泄漏液体密度（kg/ m3）；P－容器内介质压力（Pa）；P0 －大气压力（Pa）；g－重力加速度（9.8 m /s2）；h－泄漏口上液位高度（m），柴油罐液面安全高度15.9 m。
经计算Q = 42.23 kg/s、W = 25341 kg（10分钟泄漏量）（2）泄漏柴油总热辐射通量Q（w）柴油泄漏后在防火堤内形成液池，遇点火源燃烧而形成池火。
总热辐射通量Q（w）采用点源模型计算：Q = (л r2 + 2л rh) •m f •η•Hc/（72 m f 0。
61+ 1）式中: m f—单位表面积燃烧速度kg/m2 .s，柴油为0.0137；Hc—柴油燃烧热，Hc = 43515kJ/kg；h—火焰高度h（m），按下式计算：h = 84 r{ m f /*ρO（2 g r）1/2+}0.6 ρO—环境空气密度，ρO=1.293kg/ m3；g—重力加速度，9.8 m /S2 &。
池火灾事故后果计算过程
池火灾事故后果计算过程1）池火灾事故后果计算过程（1）柴油泄漏量设定一个5000m3柴油罐底部DN200进油管管道破裂出现长50cm，宽1 cm的泄漏口，泄漏后10分钟切断泄漏源。
泄漏的液体在防火堤内形成液池，泄漏时工况设定情况见表9-4。
表9-4 油品连续泄漏工况柴油泄漏量用柏努利公式计算：Q = CdAρ [2(P-P0)/ ρ+2gh]1/2W = Q.t式中: Q－泄漏速率（kg/s）；W－泄漏量（kg）；t－油品泄漏时间（s），t=600 sCd－泄漏系数，长方形裂口取值0.55（按雷诺数Re＞100计）；A－泄漏口面积（m2）；A =0.005 m2ρ－泄漏液体密度（kg/ m3）；P－容器内介质压力（Pa）；P0 －大气压力（Pa）；g－重力加速度（9.8 m /s2）；h－泄漏口上液位高度（m），柴油罐液面安全高度15.9 m。
经计算Q = 42.23 kg/s、W = 25341 kg（10分钟泄漏量）（2）泄漏柴油总热辐射通量Q（w）柴油泄漏后在防火堤内形成液池，遇点火源燃烧而形成池火。
总热辐射通量Q（w）采用点源模型计算：Q = (л r2 + 2л rh) •m f •η•Hc/（ 72 m f 0。
61+ 1）式中: m f—单位表面积燃烧速度kg/m2 .s，柴油为 0.0137；Hc—柴油燃烧热，Hc = 43515kJ/kg；h—火焰高度h（m），按下式计算：h = 84 r{ m f /[ρO（2 g r）1/2]}0.6ρO—环境空气密度，ρO=1.293kg/ m3；g—重力加速度，9.8 m /S2 η—燃烧效率因子，取0.35；r —液池半径(m)， r =（4S/π）1/2S—液池面积，S=3442 m2；W—泄漏油品量kgρ－柴油密度，ρ=870kg/ m3；火灾持续时间：T= W/S.m f计算结果： Q（w）=1006347（kw）T=537s=9min（3）池火灾伤害半径火灾通过辐射热的方式影响周围环境，根据概率伤害模型计算，不同入射热辐射通量造成人员伤害或财产损失的情况表9-5。
储罐泡沫灭火用量计算公式
储罐泡沫灭火用量计算公式在工业生产中，储罐泡沫灭火是一种常见的灭火方式，它可以有效地控制和扑灭储罐内的火灾，保护人员和设备的安全。
然而，在进行储罐泡沫灭火时，正确的用量计算是非常重要的，因为过少的泡沫使用量可能无法有效扑灭火灾，而过多的泡沫使用量则会造成资源的浪费。
因此，掌握储罐泡沫灭火用量计算公式是非常必要的。
储罐泡沫灭火用量计算公式主要由以下几个要素组成，储罐的容积、泡沫液的浓度、泡沫灭火系统的设计要求等。
下面我们将详细介绍这些要素，并给出相应的计算公式。
首先，储罐的容积是计算泡沫用量的重要参数。
储罐的容积通常以立方米或立方英尺为单位。
在进行泡沫灭火用量计算时，需要准确地测量储罐的容积，并将其作为计算公式中的一个参数。
其次，泡沫液的浓度也是影响泡沫用量计算的重要因素。
泡沫液的浓度通常以百分比表示，它是指泡沫液中泡沫剂的含量。
在进行泡沫用量计算时，需要根据实际情况确定泡沫液的浓度，并将其作为计算公式中的一个参数。
另外，泡沫灭火系统的设计要求也是影响泡沫用量计算的重要因素。
泡沫灭火系统的设计要求包括泡沫液的喷射速度、泡沫液的喷射时间等。
在进行泡沫用量计算时，需要根据泡沫灭火系统的设计要求确定相应的参数，并将其纳入计算公式中。
综合考虑以上几个要素，储罐泡沫灭火用量的计算公式可以表示为：泡沫用量 = 储罐容积×泡沫液浓度×设计要求参数。
其中，储罐容积以立方米或立方英尺为单位，泡沫液浓度以百分比表示，设计要求参数根据具体情况确定。
在实际应用中，可以根据具体情况对上述计算公式进行调整。
例如，对于不同类型的储罐，可以根据其特点确定相应的设计要求参数；对于不同类型的泡沫液，可以根据其浓度和性能特点确定相应的计算公式。
需要注意的是，储罐泡沫灭火用量的计算是一个复杂的过程，需要充分考虑各种因素的影响，并进行准确的测量和计算。
在进行泡沫用量计算时，需要严格按照相关标准和规范进行，确保计算结果的准确性和可靠性。
原油罐区池火火灾模型计算
原油罐区池火火灾模型计算在油田联合站、长输管线的首末站及石化炼厂中，原油储罐区是原油最集中的场所，储存的原油量较大，由于生产操作、储罐及其相连的设备、管理等原因，原油罐区极易发生油气跑、冒、滴、漏，存在很大的火灾隐患。
原油储罐区一旦发生油气泄漏，极有可能发生火灾、爆炸事故，造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。
1.池火火灾原油泄漏的原因从人-机系统来考虑主要有设计失误、设备原因、管理原因及人为失误等原因。
原油泄漏后聚集在防火堤内形成液池，原油液池表面油气由于对流而蒸发，遇到引火源会发生池火灾。
美国学者R. Merrifield和T.A.Roberts提出，可燃液体引起的池火灾，热辐射是其主要危害。
热辐射对人体的伤害主要通过不同热辐射通量对人体产生的不同伤害程度来表示。
池火灾通过辐射热的形式对周围的人、财物产生危害，其危害程度可依据其辐射强度作为指标来参考，而辐射强度与池火燃烧速度、火焰高度、热辐射通量密切相关，因此池火火灾模型主要通过池火燃烧速度、火焰高度、热辐射通量、辐射强度四个参数来表述。
2.池火火灾模型简述可燃液体泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到火源燃烧而形成火池。
池火燃烧速度、火焰高度、热辐射通量、辐射强度可用下面几个关系式来表述。
2.1燃烧速度当液池中的可燃液体的沸点高于周围环境温度时，液体表面上单元面积的燃烧速度dtdm： H T -T C H 001.0dt dm 0b p c +=）（式中：dt dm 表示单位表面积燃烧速度，kg/（m 2·s ）；H c 表示液体燃烧热，J/（kg ·k ）；C p 表示液体的比定压热容，J/（kg ·K ）；T b 表示液体的沸点，K ；T 0表示环境温度，K ；H 表示液体的汽化热，J/kg 。
2.2火焰高度设液池为一半径为r 的圆池子，火焰高度按下式计算：6.05.00)2(dt /dm r 84h ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=gr p 式中；h 火焰高度，m ；r 液池半径，m ；dtdm燃烧速率，kg/（m 2· s ）；p 0空气密度，kg/m 3；g 重力加速度；数值为9.8m/s 2。
甲苯储罐池火灾事故后果模拟
二、甲苯储罐池火灾事故后果模拟某公司在TDI 生产过程中需要甲苯作为原料，该公司在厂区内设置有 2 个容积均为1000m3的甲苯储罐。
若甲苯从设备及管路中泄漏到地面后，将向四周流淌、扩展，形成一定厚度的液池，若受到防火堤、隔堤的阻挡，液体将在限定区域内得以积聚，形成一定范围的液池。
这时，若遇到火源，液池可能被点燃，发生地面液池火灾，下面将对其影响范围进行预测。
（1）甲苯的燃烧速度甲苯燃烧热H c ＝42445kJ/ ㎏，比热容C p ＝1.84kJ/ ㎏·K，沸点T b ＝383.6K，气化热H ＝360kJ/ ㎏。
取环境温度T o ＝30℃（303.15K ），液体表面上单位面积的重量燃烧速度dm/dt 为：（2）液池半径甲苯储罐隔堤所围池面积S ≈1200㎡，计算得到其液池当量（3）火焰高度设环境温度为30℃，这时周围空气密度ρ0 ＝1.165kg/m3；重力加速度g ＝9.8m/s 2。
由公式计算出甲苯储罐泄漏并发生池火灾时的火焰高度h 为：（4）热辐射通量热辐射通量计算式中的效率因子η取值0.25，其余符号的意义和单位与上述计算式相同：液池燃烧时放出的总热辐射通量Q 为：Q ＝（5）目标入射热辐射强度液池火灾的主要危害来自火焰的强烈热辐射，而且燃烧的持续时间比较长，属于稳定火灾，因而采用稳态火灾作用下热辐射强度准则来确定它对周围人员和设备设施的烧伤或破坏距离。
当火灾产生的热辐射强度足够大时，可使周围的物体燃烧或变形，强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡等。
火灾损失估算建立在辐射强度与损失等级的相应关系基础上。
表1 为不同入射热辐射强度造成伤害或损失的情况。
表1 热辐射的不同入射热辐射强度所造成的损失根据以上判断指标，用下式估算液池火灾可能的损失区域距离X：式中X：目标点到液池中心的距离，m ；I：热辐射强度，W/ ㎡；Q ：总热辐射通量，W；tc ：热传导系数，取值为1。
由此可得出火灾对设备与人的伤害情况，见表 2表2 火灾对设备与人的伤害情况（6）液池火灾事故模拟结果分析以上对甲苯储罐泄漏发生池火灾事故进行了模拟计算，通过计算可知，如果甲苯储罐内的甲苯全部发生泄漏引发池火灾，在以隔堤的几何中心为圆心， 143.2m 远处基本没有影响，对外径 90.5m 、内径 51.2m 范围内的人员伤害不大，对 51.2m 范围以内的人员将有烧伤甚至死亡的危险，周围的可燃物有可能被引燃造成火灾事故，操作设备将受到不同程度损坏。
储油罐池火灾事故后果分析
储油罐池火灾事故后果分析作者：暂无来源：《中国储运》 2012年第7期文/吴兆鹏摘要：本文以中石油大连瓦房店销售分公司油库3000m3的汽油、柴油储罐为工程背景，运用池火模型，分别计算无风和瞬时最大风速（30m/s）情况下池火灾的持续时间、火焰高度、热辐射通量等参数，并根据计算结果对池火灾的预防和救援提出有关建议。
关键词：储油罐；池火灾；热辐射；事故后果油库是储存、输转和供应石油及石油产品的专业性仓库，其中储罐是油库火灾爆炸危险性最大的设施之一，其火灾事故类型包括池火灾、喷射火灾、沸腾液体扩展蒸汽爆炸和未封闭蒸汽云爆炸四种，池火灾产生的火焰能够向周围发出强烈的热辐射，使附近的人员受到伤害，并可引燃周围的可燃物，从而造成重大的损失，因而，储罐池火灾的预防和救援是油库安全管理工作的重点。
为了使储罐池火灾的预防和救援工作更加具有针对性和科学性，对池火灾的有关参数，如持续时间、火焰高度、热辐射通量等进行分析计算是十分必要的，笔者运用池火灾模型，对中油大连瓦房店油库储罐池火灾有关参数进行分析计算，并依据分析计算结果对储罐池火灾的预防和救援提出有关建议。
1.油库及储罐基本情况1.1 油库概况中国石油天然气股份有限公司大连瓦房店销售分公司注册地址位于瓦房店市钻石街41号，储存地址位于瓦房店市岭东办事处转角村，始建于1956年，占地面积60128 m2，油库出库以汽油为主，主供瓦房店和普兰店地区，现日均出库500吨左右，2011年单日出库最高为672吨；柴油出库以上述两地客户为主，现日均出库150吨左右。
2009年和2010年周转量分别为118263.767吨和198001.307吨。
1.2 油库储罐基本情况油库由储油区、油品装卸区、辅助生产区和行政管理区组成。
储油区由三个油罐组、一个装卸油泵棚组成，三个油罐区内中间均设有隔堤。
第一油罐组在一个防火堤内布置有3000m3（Φ17m×13.3m）地上立式浮顶汽油罐1座，2000m3（Φ14m×13.3m）地上立式浮顶汽油罐1 座；第二油罐组在一个防火堤内布置有： 30 0 0 m 3（Φ17m×13.3m）地上立式固定顶柴油罐1座，2000m3（Φ14m×13.3m）地上立式浮顶汽油罐1 座， 1 0 0 0 m 3（Φ11m×10.6m）地上立式固定顶柴油罐1座，1000m3（Φ11m×10.6m）地上立式浮顶乙醇罐1 座；第三油罐组在一个防火堤内布置有： 20 0 0 m 3（Φ14m×13.3m）地上立式浮顶汽油罐2座，2000m3（Φ14m×13.3m）地上立式固定顶柴油罐2座。
池火灾事故后果计算过程
池火灾事故后果计算过程1）池火灾事故后果计算过程（1）柴油泄漏量设定一个5000m3柴油罐底部DN200进油管管道破裂出现长50cm，宽1 cm的泄漏口，泄漏后10分钟切断泄漏源。
泄漏的液体在防火堤内形成液池，泄漏时工况设定情况见表9-4。
表9-4 油品连续泄漏工况柴油泄漏量用柏努利公式计算：Q = CdAρ [2(P-P0)/ ρ+2gh]1/2W = Q.t式中: Q－泄漏速率（kg/s）；W－泄漏量（kg）；t－油品泄漏时间（s），t=600 sCd－泄漏系数，长方形裂口取值0.55（按雷诺数Re＞100计）；A－泄漏口面积（m2）；A =0.005 m2ρ－泄漏液体密度（kg/ m3）；P－容器内介质压力（Pa）；P0 －大气压力（Pa）；g－重力加速度（9.8 m /s2）；h－泄漏口上液位高度（m），柴油罐液面安全高度15.9 m。
经计算Q = 42.23 kg/s、W = 25341 kg（10分钟泄漏量）（2）泄漏柴油总热辐射通量Q（w）柴油泄漏后在防火堤内形成液池，遇点火源燃烧而形成池火。
总热辐射通量Q（w）采用点源模型计算：Q = (л r2 + 2л rh) •m f •η•Hc/（ 72 m f 0。
61+ 1）式中: m f—单位表面积燃烧速度kg/m2 .s，柴油为 0.0137；Hc—柴油燃烧热，Hc = 43515kJ/kg；h—火焰高度h（m），按下式计算：h = 84 r{ m f /[ρO（2 g r）1/2]}0.6ρO—环境空气密度，ρO=1.293kg/ m3；g—重力加速度，9.8 m /S2 η—燃烧效率因子，取0.35；r —液池半径(m)， r =（4S/π）1/2S—液池面积，S=3442 m2；W—泄漏油品量kgρ－柴油密度，ρ=870kg/ m3；火灾持续时间：T= W/S.m f计算结果： Q（w）=1006347（kw）T=537s=9min（3）池火灾伤害半径火灾通过辐射热的方式影响周围环境，根据概率伤害模型计算，不同入射热辐射通量造成人员伤害或财产损失的情况表9-5。
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可燃性液体泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到引火源燃烧形成池火。
该厂储罐区的10000m 3乙二醇、1000m 3甲醇储罐为重大危险源，本章假设储罐发生泄漏起火事故，利用池火灾计算模型对事故的后果进行计算分析。
5.3.1燃烧速度的确定
当液池的可燃物的沸点高于周围环境温度时，液池表面上单位面积燃烧速
度
dt
dm
为： H
T T C H dt dm b p c +-=)(001.00――――――――① 式中：
dt
dm
——单位表面积燃烧速度，kg/m 2•s ； c H ——液体燃烧热，J/kg ；
p C ——液体的比定压热容，J/kg ·K ；
b T ——液体沸点，K ；
0T ——环境温度，K ；
H ——液体蒸发热，J/kg 。
当液池中液体的沸点低于环境温度时，如加压液化或冷冻液化气，液池表面
上单位面积的燃烧速度dt
dm
为
H
H dt dm c
001.0=
―――――――――② 式中符号意义同前。
乙二醇液池的沸点高于周围环境温度，故使用式①进行计算。
查得各个数据c H ＝281.9 kJ/mol ＝4.54×106
J/kg p C ＝2.35×103J/kg ·K
b T ＝470.65K 0T ＝279.15K
H ＝799.14×103
J/kg
燃烧速度可算得
dt
dm ＝0.00363kg ·m 2
/s 同时，燃烧速度也可手册查得，下表5-8列出了一些可燃液体的燃烧速度。
表5-8
查表1-1可知甲醇的燃烧速度
dt
＝0.0576kg ·m 2/s 5.3.2火焰高度的计算
设池火为一半径为r 的圆池子，其火焰高度可按下式计算：
6
.02/10)2(/84⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡=gr dt dm r h ρ―――――――③ 式中：h ——火焰高度，m ；
r ——液池半径，m ；
0ρ——周围空气密度，0ρ=2.93 kg/m 3； g ——重力加速度，g ＝9.8m/s 2
；
dt
dm ——燃烧速度，kg/m 2
.s 。
乙二醇池面积＝4850 m 2，折算半径＝39.3 m 甲醇池面积＝2150 m 2，折算半径＝26.2 m 将已知数据代入公式得： 乙二醇火焰高度h ＝8.0879m 甲醇火焰高度 h ＝32.029m 。
5.3.3热辐射通量
当液池燃烧时放出得总热辐射通量为：
]172
[)2(61
.02
++=dt
dm
H dt dm rh r Q c ηππ――――④
Q ——总热辐射通量。
W ；
η——效率因子，可取0.13～0.35。
其它符号意义同前。
η取决于物质的饱和蒸汽压，
即 η＝0.27p
0.32
乙二醇饱和蒸汽压取6.21 kPa ，则η＝0.27p 0.32＝0.484 甲醇饱和蒸汽压取13.33k Pa ，则η＝0.27p 0.32＝0.618 故η的值均取0.35
其他数据取之前算好的结果，
另外，甲醇c H ＝727 kJ/mol ＝22.69×106 J/kg 将已知条件代入式④得 乙二醇Q ＝1.18×107 W 甲醇 Q ＝339.66×107 W
5.3.4目标入射热辐射强度
假设全部辐射热量由液池中心点得小球面辐射出来，则在距液池中心某一距离x 处的入射热辐射强度为：
2
4x Qt I c
π=
―――――――⑤ 式中I ——热辐射强度，W/m 2；
Q ——总热辐射通量，W ； c t ——热传导系数，此处取1； x ——目标点到液池中心距离，m 。
为了查明其影响范围程度，取x=5、10、15、20、25代入式⑤计算其对应的I 值。
其计算结果如下
表5-9乙二醇辐射热/距离表
表5-10甲醇辐射热/距离表
5.3.5火灾损失
火灾通过辐射热的方式影响周围环境，当火灾产生的热辐射强度足够大时，可使周围的物体燃烧或变形，强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡等。
火灾损失估算建立在辐射通量与损失等级的相应关系上的基础上。
表5-11为不同入射通量造成伤害或损失的情况以及相对应的距乙二醇、甲醇池火焰中心的距离。
由表5-11可知，对于乙二醇来说，距液池中心5.01m以内范围对设备、人体的伤害情况为：操作设备全部损坏，人10s内1%死亡，1min内100%死亡；距液池中心6.13m处对设备、人体的伤害情况为：在无火焰、长时间辐射下，木材燃烧的最小能量，1/10s内对人体有重大损伤，1min 之内100%死亡；距液池中心8.67m处对设备、人体的伤害情况为：有火焰时，木材燃烧，塑料熔化的最低能量，10s 内造成1度烧伤1min之内1%死亡；距液池中心24.23m以外对设备、人体无伤害情况。
对于甲醇来说，距液池中心84.92m以内范围对设备、人体的伤害情况为：操作设备全部损坏，人10s内1%死亡，1min内100%死亡；距液池中心104.01m处对设备、人体的伤害情况为：在无火焰、长时间辐射下，木材燃
烧的最小能量，1/10s内对人体有重大损伤，1min 之内100%死亡；距液池中心147.09m处对设备、人体的伤害情况为：有火焰时，木材燃烧，塑料熔化的最低能量，10s 内造成1度烧伤1min之内1%死亡；距液池中心411.12m以外对设备、人体无伤害情况。
以下为根据表1-2表1-3所绘制的乙二醇、甲醇的热辐射强度/距离图。