储罐池火灾计算法.doc
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 。
储罐安全阀计算池火面积
储罐安全阀计算池火面积摘要：1.储罐安全阀的重要性2.计算池火面积的必要性3.储罐安全阀计算池火面积的方法4.应用实例正文：1.储罐安全阀的重要性储罐安全阀是保障储罐安全的重要设备，当储罐内部压力过高时，安全阀可以自动开启，将部分介质排放出去，以降低储罐内部压力，防止储罐发生爆炸等危险事故。
因此，安全阀的设置和选型对于储罐的安全运行至关重要。
2.计算池火面积的必要性在储罐安全阀的设计和选型过程中，需要考虑储罐发生火灾时，安全阀能否在火灾情况下正常工作。
为此，需要对储罐火灾情况下的安全阀工作性能进行分析，其中计算池火面积是一个重要的参数。
池火面积是指在火灾情况下，火焰在储罐内部形成的燃烧区域面积。
通过计算池火面积，可以评估储罐火灾情况下的安全阀工作性能。
3.储罐安全阀计算池火面积的方法计算池火面积的方法有多种，常见的有以下几种：（1）经验公式法：根据大量实验数据，建立池火面积与储罐直径、高度、介质性质、火焰传播速度等参数之间的关系式。
这种方法简单易行，适用于初步设计阶段。
（2）数值模拟法：利用计算流体力学（CFD）方法对储罐火灾情况下的火焰传播进行数值模拟，得到池火面积。
这种方法精度较高，但计算过程较为复杂，适用于详细设计阶段。
（3）试验法：通过实际试验测量储罐火灾情况下的池火面积。
这种方法最为准确，但试验条件较为苛刻，成本较高，一般不作为常规设计方法。
4.应用实例以一个直径为2m、高度为3m 的液化石油气储罐为例，采用经验公式法计算池火面积。
假设储罐介质为液化石油气，火焰传播速度为10m/s，则可以根据经验公式：池火面积= 0.25 × (储罐直径)^2代入数据，得到池火面积= 0.25 × (2m)^2 = 1m^2。
油罐等火灾消防计算公式
油罐计算公式一般情况下，冷却着火罐的供水强度为0.8L/s.m。
每支19mm口径水枪，有效射程为15m、流量为6.5L/s时，可冷却周长约8m；有效射程17m、流量为7.5L/s时，可冷却周长约10m。
（我们在计算时用流量为7.5L/s）A、泡沫液量Q=A×3 （5分钟3 10分钟6 15分钟9）Q—表示混合液用水量L/SA—表示油罐液面积m23—表示计算泡沫液常数（Q=A×gL/S m2×5×60×0.06%÷6=3）B、混合液用水量Q=A×50 （5分钟50 10分钟100 15分钟150）Q—表示混合液用水量L/SA—表示油罐液面积m250—计算混合液用水量常数（Q=A×gL/S m2×5×60×0.94%÷6=50）C、水量计算公式：Q水=16 × Q液Q水—表示灭火配置水，16—表示0.94%用水等有16，Q液—6倍的泡沫液D、液面积Q=A gA—油罐液面积g—供给强度L/Sm2E、着火罐冷却用水量Q=gπDQ—表示着火罐用水量g—表示着火罐每米周长冷却用水量（0.8L/S）π— 3.14D—表示着火罐直径（米）F、邻近罐冷却用水量Q=Ngπ D/2Q—表示邻近罐冷却用水量L/SN—邻近罐的数量（按最大邻近罐算）g—表示邻近罐每米周长冷却用水量（0.7L/S）π— 3.14D—表示直径（米）1/2—表示半个周长G、着火罐、邻近罐每小时用水量Q=3.6×Q着、邻（3.6表示1小时3600秒）H、6倍泡沫液N=6×Q 液L、6倍水Q水=16×Q 液5000m3以上油罐一次进攻按30分钟计算5000m 3以下油罐（不含5000m 3）一次进攻按15分钟计算例、有一罐组，共有4个5000m 3原油罐，（液面积407、直径22米）各油罐间距为20米，一号罐爆炸发生火灾，计算需多少升泡沫液？多少吨混合液用水量？着火罐冷却用水量多少？邻近罐冷却用水量多少？调集力量时需调集多少升泡沫？多少吨水？解：一次进攻按30分钟计算，泡沫供给强度按1L/ Sm 2计算。
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 &。
10万吨级油罐火灾有关计算
10万吨级油罐火灾有关简要计算一、理论计算由于10万吨级油罐火灾变量太多，故假设其为10万吨级立柱式浮顶油罐（直径80m，高度22m），储存油品为原油，该油罐只有一面临路，其余三面临罐。
以最不利情况计算，考虑浮盘破坏后全面积着火，形成稳定的池火燃烧，火灾扑救参照理论数据计算如下：（一）灭火泡沫量：1、燃烧面积为：A=πD2/4=3.14×802/4=5024（m2）2、扑灭储罐需要泡沫量为(当进口压力为70×104pa时, 泡沫供应强度为1 L/s〃m2 )：Q1=A1q=5024×1=5024(L/s)3、车载泡沫炮泡沫混合液量为50L/s，泡沫量为300 L/s，则扑灭储罐需用车载泡沫炮的数量为：N1=Q1/q=5024/300=16.74(门)，实际使用取17门4、泡沫混合液量为： Q混=N1q混=17×50=850(L/s)5、泡沫液常备量为： Q液=0.108Q混=0.108×850=91.8（t）（二）一次性进攻灭火用水量（L/s）： Q灭=aQ混=0.94×850=799(L/s)（三）冷却着火罐用水量（L/s）浮顶罐冷却供给强度为0.6 L/s〃m2Q着=nπDq=1×3.14×80×0.6=150.72(L/s)（四）冷却邻近罐用水量（L/s）Q邻=0.5nπDq=0.5×n×3.14×80×0.45=56.52 n (L/s) （n：表示需冷却的邻近罐数量）当n=3时，Q邻=169.56(L/s)（五）直接出液作战的消防车基本标准（水流量80L/s，泡沫混合液流量50L/s）泡沫车：17辆二、力量估算（一）所需用水量根据理论计算，所需用水量为冷却着火罐和相邻油罐的用水量以及泡沫混合液的用水量之和，即Q总= Q着+ Q临+ Q灭= 1438.2+3255.55+3662.50=8356.25（t）（二）所需泡沫量根据理论计算，所需泡沫量为灭着火罐与流淌火所需泡沫量之和，即Q需=91.8（t）（三）所需装备根据计算结果，扑灭储罐需用车载泡沫炮的数量为17门，即需要泡沫消防车17辆，冷却着火罐需要8门移动摇摆炮，冷却相邻罐需要12门移动摇摆炮，共需要冷却炮20门，即需要水罐消防车20辆。
灭火力量计算
易燃可燃液体储罐灭火力量计算一、每支枪、炮能控制的燃烧面积1支PQ4控制13 m2燃烧面积（20升/秒/1.5升/秒）；1支PQ8控制26 m2燃烧面积（40升/秒/1.5升/秒）；1支PQ16控制53 m2燃烧面积（80升/秒/1.5升/秒）；1台泡沫车控制100 m2燃烧面积；以上泡沫枪进口压力采用5×10 5帕（公斤/平方厘米）。
二、扑救流散液体火灾（一）所需泡沫枪及消防车数1、罐区最大油罐直径小于15米（≦1000 m3），需出2支PQ8泡沫管枪，1台泡沫车；2、罐区最大油罐直径15-25米（﹥1000 m3≦5000 m3），需出3支PQ8泡沫管枪，2台泡沫车；3、罐区最大油罐直径大于25米（≧10000 m3），需出4支PQ8泡沫管枪，2台泡沫车。
注：消防车数按“一车一炮”，“一车两枪”计算。
（二）所需灭火剂量泡沫液量（m3）=泡沫枪数（支）×0.48L/S×30分钟×60秒泡沫液用水量（m3）=泡沫枪数（支）×7.52L/S×30分钟×60秒三、扑救着火罐（一）灭火所需枪、炮及消防车数量灭火泡沫枪、炮数[支（或架）]=（油罐液面积m2×泡沫液供给强度1.5L/S〃m2）/泡沫枪、炮的泡沫液量L/S注：消防车数按“一车一炮”，“一车两枪”。
泡沫液量（m3）=泡沫枪、炮数×泡沫液量L/S×30分钟×60秒泡沫液用水量（m3）=泡沫枪、炮数×水流量L/S×30分钟×60秒（二）冷却所需水枪及消防车数量冷却枪、炮数（支）=油罐周长m2/每支水枪、炮控制周长（水枪8 m）注：消防车数按“一车一炮”，“一车两枪”计算。
冷却用水量（m3）=水枪、炮数×水枪、炮水流量L/S×30分钟×60秒四、冷却邻近罐（一）冷却所需水枪及消防车数量（支）N[冷支（或架）]=邻近油罐半周长m2/每支水枪、炮控制周长（10 m）消防车=“一车一炮”，“一车两枪”。
二硫化碳储罐池火灾安全评价法(一)
二硫化碳储罐池火灾安全评价法(一)
本项目选取一个60m3二硫化碳储罐作为研究对象，贮罐发生泄漏后，二硫化碳液体将会立即扩散到地面，一直流到低洼处或人工边界，被防火堤、防护围堰等阻隔不再扩展，形成液池，若遇到火源将发生池火。
本项目中二硫化碳储罐取其充装系数为85%，其池火事故后果的预测过程如下：1）查阅有关手册，二硫化碳的燃烧速度取为dm／dt：132.97Kg㎡／s。
2）池火的火焰燃烧高度计算为：H=H一火焰高度，m：r—液池半径，根据图纸尺寸，取值1.75m：ρo一周围空气密度，Kg／m3；计算1m3空气的重量为：≈1295(g)式中：1000为1m3空气＝1000升，单位(L)29为1摩尔空气质量，单位(g／mol)22.4为标准状况下每升空气的摩尔数，单位(L／mol)空气密度为1.295Kg／m3。
g—重力加速度，9.8m／s2：dm／dt一燃烧速度，132.97Kgm2／s．计算得到液池火焰燃烧高度为79.43m。
3）进一步计算得到热辐射通量为Q：Q＝Q一总辐射通量，Wη一效率因子，取O．26；hc一二硫化碳燃烧热，取13553K.98J／Kg，计算得到池火的总辐射通量为：64.77×105W4）计算火灾辐射强度造成的损失：火灾辐射强度造成的损失参见下表表5.6-1火灾辐射强度造成的损失表
入射通量(kW／㎡)对设备的损害对人的伤害37.5操作设备全部损坏1％死亡10S,100％死亡1min25在无火焰、长时间的辐射下，木材燃烧的最小能量重大损失1～10S100％死亡1min12.5有火焰时，木材燃烧，塑料熔化的最低能量1度烧伤10S1％死亡1min4.020S感觉疼痛，可能
起泡1.O可以承受。
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。