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 。
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 &。
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。
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。
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。
池火灾
池火灾1.池火灾分析步骤可燃液体（如甲醇、乙醇）泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到火源燃烧而成池火。
池火计算步骤如下：（1）计算可燃液体（如甲醇、乙醇）的燃烧速度；（2）计算或确定液池面积；（3）计算火焰高度；（4）计算热辐射的不同入射通量所造成的损失。
2.池火灾计算模型简介（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，液体表面上单位面积的燃烧速度dm/dt 为：()H T T C H dt dm b P c +-=0001.0 式中dt dm —单位表面的燃烧速度，s m kg ∙2；c H —液体燃烧热，kg J ；p C —液体的定压比热，k kg J ∙；p T —液体的沸点，K ；0T —环境温度，K ；H —液体的汽化热，kg J 。
当液体的沸点低于环境温度时，如加压液化气或冷冻液化气，其单位面积的燃烧速度dt dm 为：HH dt dm c 001.0= 式中符号意义同前。
（2）火焰高度（5.0⎪⎭⎫ ⎝⎛=πs r ） 设液池为一半径为r 的圆池子，其火焰高度可按下式计算：()6.0210284⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=gr dt dm r h ρ式中h —火焰高度，m ；r —液池半径，m ；0ρ—周围空气密度 30293.1m kg =ρ（标准状态）g —重力加速度 28.9s m g =dt dm —燃烧速度（3）总热功率液池燃烧的总热功率：()()[]17226.02+∙∙+=dt dm H dt dm rh r Q c ηππ 式中Q —总热辐射通量，W ；η—效率因子，可取35.0~13.0；其余符号意义同前。
（4）目标入射热辐射强度距离池中心某一距离（r ）处的入射热辐射强度为24r Q q πλ= 式中：q —热辐射强度，2m W ；Q —液池燃烧的总热功率，W ；λ—辐射率，此处可取为0.1；r —目标点到液池中心的距离。
（5）确定火灾损失火灾通过热辐射方式影响周围环境，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。
储罐火灾爆炸指数计算
储罐火灾爆炸指数计算
（1）用火灾爆炸指数法确定罐区发生火灾、爆炸的伤亡范围（汽油储罐40立方米，31.6吨）
①储罐区火灾、爆炸指数（F＆EI）表，表三-7。
表三-7，储罐区火灾、爆炸指数（F＆EI）表
④储罐区安全措施补偿系数表，表三-8
表三-8，储罐区安全措施补偿系数表
⑤暴露区域
暴露区域是指当工艺单元发生火灾、爆炸事故后，可能影响的范围。
暴露区域计算方法如下：R= F＆EI×0.2560（m）；S=πR2；式中：R—暴露半径；S—暴露面积（m2）。
⑥评价结果
若工艺单元的火灾、爆炸危险指数评价结果汇总见表三-9。
表三-9，火灾、爆炸危险指数评价结果汇总表
对照火灾爆炸危险指数及危险等级标准，可得出采取安全措施后的危险等级（见表）。
从表中结果可见，经安全措施补偿系数后的火灾、爆炸危险等级均有所下降。
火灾、爆炸危险等级，表三-10。
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9.39×103
４．18×103
2.35×103
1.５0×1０３
表5-10甲醇辐射热/距离表
距池中心
5m
10m
15ｍ20m２Fra bibliotekm甲醇辐射热Ｗ/m2
1.08×１0７
2.7０×106
１.２0×106
6．76×10５
4.３３×１0５
距池中心
35ｍ
40m
４5m
50m
5５ｍ
甲醇辐射热W/m2
2.２1×105
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 为:
――――――――①
式中: ——单位表面积燃烧速度，kg/m2•s;
——液体燃烧热,J/kg；
——液体的比定压热容，J／kｇ·K;
——液体沸点,K；
——环境温度，K;
——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 为
表５-8
物质名称
汽油
柴油
原油
苯
甲苯
乙醚
甲醇
燃烧速度
(10－3ｋg·m２/s）
9２～81
4９．33
21.１
１６５.37
138.29
12５.8４
57.６
查表1－1可知甲醇的燃烧速度 =0.0５76ｋg·m2/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：
―――――――③
式中: ——火焰高度,ｍ；
——液池半径，m;
——周围空气密度， =２.93kg/ｍ3；
——重力加速度, =9．8ｍ／ｓ２;
——燃烧速度，kg/m2.s。
乙二醇池面积＝48５０ｍ2，折算半径=3９.３ｍ
甲醇池面积＝２150 m2，折算半径＝２6．2 m
将已知数据代入公式得:
乙二醇火焰高度 =８.0879m
甲醇火焰高度 ＝32.0２9m。
故 的值均取0.３5
其他数据取之前算好的结果,
另外,甲醇 =727 kJ/mｏl=２2.69×106J/kｇ
将已知条件代入式④得
乙二醇 ＝１.１8×1０7W
甲醇 =339.６6×1０７W
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：
储罐池火灾计算法
————————————————————————————————作者:
————————————————————————————————日期：
ﻩ
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100０0m３乙二醇、１000m３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。
―――――――――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 =２81．9 kJ／ｍol=4.54×1０6J／kg
＝２.35×103J/kg·K
＝4７0．6５Ｋ
=279.15K
＝799．1４×10３J/kｇ
燃烧速度可算得 ＝0.０0363kg·m２／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。
―――――――⑤
式中 ——热辐射强度，W/m2；
——总热辐射通量,W；
——热传导系数，此处取1;
——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
距池中心
5m
１0m
15m
２０m
25m
乙二醇辐射热W/m2
1．6９×105
1.３4×1０5
1．0８×10５
８.94×１04
距池中心
100m
200ｍ
300ｍ
40０m
5００ｍ
甲醇辐射热Ｗ／m2
２.7０×104
6．76×１0３
3.0０×10３
1.69×103
1.08×103
５.3.５火灾损失
５.3.3热辐射通量
当液池燃烧时放出得总热辐射通量为：
――――④
——总热辐射通量。W；
——效率因子，可取0.13～0.35。其它符号意义同前。
取决于物质的饱和蒸汽压,
即 ＝０.27p0.32
乙二醇饱和蒸汽压取6.２１kPa，则 ＝0．27p0.3２=0.４8４
甲醇饱和蒸汽压取13.33kＰa，则 ＝０.2７p０.３2=０．61８