火灾爆炸热辐射后果影响预测(池火灾计算)
蒸汽云爆炸、池火灾计算方法
3、具有可燃性的化学品的质量及燃烧后放出的热量 1）二硫化碳燃烧后放出的热量 ⑴生产车间二硫化碳的Q1＝ 1030.8×15000×1000/76.14=20.3×107J ⑵储罐区二硫化碳的Q2＝1030.8×30000×1000/76.14=40.6×107J 2）硫磺燃烧后放出的热量 ⑴10t硫磺燃烧Q1＝297×10000×1000/32.06=9.26×107J ⑵15t硫磺燃烧Q2＝297×15000×1000/32.06=13.89×107J ⑶300t硫磺燃烧Q3＝297×3000000×1000/32.06=2778×107J ⑷500t硫磺燃烧Q4＝297×5000000×1000/32.06=4630×107J 3）全部氨燃烧Q＝361.25×1800×1000/17.07=3.81×107J
产装置
碳
82.1
5.4
482
10.4
蒸气云爆 炸
制冷、制氮 系统
氨
54.3 4.6 80
5.3
蒸气云爆 炸
3）结果分析 以上计算是根据两个假设条件，一般来说达到爆炸上限而发生严重 爆炸事故的可能性很小，而达到下限即发生较小爆炸的可能性也较小， 每一种易燃易爆化学品都有它最易发生爆炸的浓度，这时的爆炸影响范 围最可信。 （1）IS60车间硫磺粉尘发生爆炸，可能引起地面及墙壁上的粉尘 飞扬而引起二次爆炸，二次爆炸的威力根据现场粉尘的总量，如果粉尘 量很大，二次爆炸的威力和引起死亡的距离也要大很多，死亡半径达到 8.83m。
附表4.2.1作业场所出现泄漏后爆炸、火灾事故的条件
爆炸、火灾事故 条件
内容
备注
爆炸品
无
可燃物
硫磺、氨、二硫化碳
可燃物如果泄漏后 蒸气遇火源发生延 迟点火，存在发生 蒸气云爆炸的危险
天然气管网工程火灾、爆炸事故后果分析法
5.5火灾、爆炸事故后果分析法为评价天然气管道破裂事故后果的严重程度，ASME B31.8S介绍了美国运输部管道安全办公室（DOT—OPS）2000年委托美国天然气研究所所作的研究报告“确定天然气管道事故高危区的模型”（GRI—00/0189，A Model for Sizing High Consequence Areas Associated with Natural Gas Pipeline），提出了一个计算天然气等管道断裂引燃事故的热辐射高危区半径的方程式。
表5.5-1 国际上通用的热辐射危害后果标准该方程式是以热辐射量为5000Btu/h·f t2（15.8KW/㎡）作为临界危险强度的，即其伤亡判据为：在这样的辐射强度下，该处的人群如果在30s之内没找到掩蔽场所，则100人中有1个会死亡。
该判据与国际上通用的热辐射危害后果标准类似。
式中：r—为受影响区域的半径，f t;0.69—是天然气管道的计算因子，对其他气体或富气管道，该因子值不同；d－为管道外径，in;P－为该管道最大允许操作压力（MAOP）,psi;据此，计算高安市城区天然气管网工程高危区范围如下表。
表5.5-2 天然气管道破裂引燃事故的热辐射高危区半径范围（m）上述计算指地面上管道，而埋地管道则范围应小些。
5.2.4.1 罐区火灾爆炸事故造成人员伤亡涉及范围项目206B储罐区储存有甲醇、乙酸乙酯、丙酮、醋酸、吡啶、乙醇、四氢呋喃等等易燃易爆性物质，种类较多，且储量较大，现取罐区储量较大，物料相对较为危险的物质甲醇进行计算分析根据本项目生产涉及的物料特性，罐区储存的甲醇为甲类易燃液体，3只储罐容积50m³，甲醇燃烧速度为0.0576 kg /㎡·s，则本报告选用易燃危险物质甲醇为罐区池火灾事故伤害模型进行计算。
根据池火灾事故伤害模型，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池火。
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 &。
池火灾事故后果模拟
池火灾事故后果模拟张龙梅;王艳丽;鲁顺清【摘要】The pool fire is a major type in flammable liquid storage tank zone. The model of mudan was summarized, combined with thermal radiation damage models such as personnel, equipment and domino secondary accident probability model, and then simulated pool fire accident consequences under the conditions of wind. The drawings about thermal radiation, the harm/damage radius and domino secondary accident frequency were gotten, which were about upwind and down the wind respectively.%池火灾是可燃液体储罐区易发生的主要火灾类型。
本文总结了mudan池火灾计算模型，结合人员、设备等的热辐射受损模型和多米诺二次事故概率模型，模拟了有风情况下池火灾的事故后果，分别得到了上风向和下风向池火灾热通量关系图，伤害/破坏半径以及多米诺二次事故频率。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】4页(P217-220)【关键词】池火灾;mudan模型;伤害/破坏半径;多米诺二次事故频率【作者】张龙梅;王艳丽;鲁顺清【作者单位】中国地质大学武汉工程学院，湖北武汉 430074;中国地质大学武汉工程学院，湖北武汉 430074;中国地质大学武汉工程学院，湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】X937池火灾是指储罐中的可燃液体遇火源或泄漏后遇火源发生的火灾，是可燃液体贮罐区易发生的主要火灾类型。
火灾及爆 炸伤害分析
• • • • •
池火灾(Pool Fire) 喷射火(Jet fire) 突发火(Flash fire) 沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE) 蒸气云爆炸(VCE)
第一节：热辐射伤害准则
1、烧伤等级
I度烧伤：只伤及皮肤的外层，造成红肿及 产生剧烈的触痛。 II度烧伤：伤处起水泡，周围肿胀并变为红 肿 III度烧伤：伤及皮肤的每一层，皮肤表面呈 苍白、蜡色，有时烧成焦碳，疼痛不剧烈。
50
60 70 80 90
5.00
5.25 5.52 5.84 6.28
5.03
5.28 5.55 5.88 6.34
5.05
5.31 5.58 5.92 6.41
5.08
5.33 5.61 5.95 6.48
5.10
5.36 5.64 5.99 6.55
5.13
5.39 5.67 6.04 6.64
（2）热强度准则 • 热强度：指热通量与作用时间的乘积； • 当目标接受到的热强度大于或等于目标被 破坏的临界热强度时，目标被破坏，否则 不被破坏； • 适用于作用于目标的热通量持续的时间比 较短，以至于目标接受到的热量来不及散 失掉。
（3）热通量-热强度准则 • 当热通量和热强度准则的适用条件均不具 备时，应该使用热通量、热强度准则。认 为目标是否受到破坏应该由热通量和热强 度的组合来确定。
（3）火焰燃烧速度确定
c.H c mf CP Tb T0 H v
式中： mf——液体单位面积燃烧速率，kg/(m2.s)； C——常数，0.001kg/(m2.s)； Hc——液体燃烧热，kJ/Kg； Hv——液体在常压沸点下的蒸发热，J/Kg； Cp——气体的比定压热容，J/(kg.k)； Tb——液体的沸点，K； T0——环境温度，K。
第一节 火灾与爆炸事故后果定量计算
（一）热量释放速率的氧消耗测量原理
2. 使用氧消耗法测量热量释放速率的主要假设 （1）消耗单位质量氧气释放的能量为常数 ——13.1 MJ·kg–1O2； （2）所有气体被认为是理想气体；
（一）热量释放速率的氧消耗测量原理
（3）引入的空气包括氧气、二氧化碳、水和氮气。所 有不参加燃烧反应的“惰性气体”，都包含在氮气里； （4）测量的氧气、二氧化碳和一氧化碳是干气，水蒸 气在进行气体分析前已经从样品中去除。
（二）热量释放速率的测量方式
1. 全尺寸测量HRR （1）敞开燃烧型HRR量热仪； （2）房间火灾测试 ASTM E 1590 ISO 9705 ASTM E 1537 2. 实验室规模测量HRR ASTM E 1354，ISO 5660 100 mm × 100 mm 3. 中等规模测量HRR ASTM E 1623, 1.0 m × 1.0 m
（一）热量释放速率的氧消耗测量原理
Thornton规则表明为了确定释放的纯
热量,测量燃烧系统消耗的氧就可以了。 1984年，William. J. Parker在他的一 篇论文中给出了各种应用中利用氧消耗 计算热释放速率的方程。
（一）热量释放速率的氧消耗测量原理
氧消耗方法是最精确和最实用的根据火灾试验测
（三） 锥 型 量 热 仪
预习 第二章 火灾与爆炸事故后果定量计算 第二节 火灾事故后果定量计算 池火 喷射火 火球 闪火
量热量释放速率的方法。 氧消耗法测量热量释放速率广泛应用于世界上许 多实验室的实验室规模和全尺寸火灾测试。 这种消防测试科学和火灾模型基本数据的测量在 20世纪80年代以后才得以实现。
（一）热量释放速率的氧消耗测量原理
所谓耗氧量原理就是：材料完全燃烧时 消耗每一单位的氧气所释放的热量基本 上是相同的。
第二节 火灾与爆炸事故后果定量计算
a H /R b x/R
A a 2 b 1 2a b 1sin
2
B a 2 b 1 2a b 1sin
2
C 1 b 2 1 cos
池火——热辐射通量
（3）大气透射系数
1 0 . 058 ln x
事 故 案 例
1978年7月11日西班牙巴塞罗纳市附近海岸 高速公路上一辆容积43ｍ3充装28t液化石油 气汽车槽车发生爆炸，车体飞出140多米 远，16mm厚钢板碎片飞出300多米远，半 径为200m的地面上瞬时升起30多米高的烟 云。事故导致150余人死亡、120余人受 伤、100余辆汽车被烧毁、14栋建筑物烧毁 倒塌。
13
m 30000 kg m 30000 kg
式中：td—火球持续时间，s。
（二）火球热辐射
火球热辐射通量（点源模型）
Q R cos q 2 4 L
式中： τ—大气透射系数； χR—辐射分数； —热释放速率； Q L—目标至火球中心距离； θ—目标法线与目标和火球连线之间角度。
1 cos 1/ u
for for
u 1 u 1
4.热辐射通量 q
池火——热辐射通量
确定火焰热辐射通量的计算公式为
EF12 q
E —池火火焰表面的热辐射通量，kW/m2； —池火火焰对于距离池火中心某一距离x处目标的热辐射 q 通量，kW/m2 F12—目标的视角系数；
第二章
火灾与爆炸事故后果 定量计算
第一节 火灾热量释放速率
第二节 火灾事故后果定量计算
第三节 爆炸事故后果定量计算
第二节 火灾事故后果定量计算 池火 喷射火 火球 闪火
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。
池火灾模型
池火灾模型1)池火灾事故后果计算过程(1)柴油泄漏量3设定一个5000m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 油品连续泄漏工况介质温度介质压力介质密度泄口面积泄漏时间泄漏源备注 032( C) (Mpa) (kg/m) (m) (min)按10分钟后切断柴油罐常温常压 870 0.005 10泄漏源计柴油泄漏量用柏努利公式计算:1/2Q = CdAρ [2(P-P0)/ ρ+2gh] 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 sC,泄漏系数，长方形裂口取值0.55(按雷诺数Re,100计); d2 2A,泄漏口面积(m);A =0.005m3ρ,泄漏液体密度(kg/ m);P,容器内介质压力(Pa);P,大气压力(Pa); 02g,重力加速度(9.8 m /s);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:2 0。
61 Q = (л r+ 2л rh)m ηHc/( 72 m + 1) •f ••f2 式中: m —单位表面积燃烧速度kg/m.s，柴油为 0.0137; fHc—柴油燃烧热，Hc = 43515kJ/kg;h—火焰高度h(m)，按下式计算:1/20.6 h = 84 r{ m /[ρ(2 g r)]} fO3ρ—环境空气密度，ρ=1.293kg/ m; OO2 g—重力加速度，9.8 m /Sη—燃烧效率因子，取0.35;1/2r —液池半径(m)，r =(4S/π)2S—液池面积，S=3442 m;W—泄漏油品量kg3ρ,柴油密度，ρ=870kg/ m;火灾持续时间:T= W/S.m f计算结果: Q(w)=1006347(kw)T=537s=9min)池火灾伤害半径 (3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。
火灾爆炸危害评估
火灾、爆炸危害评估一、蒸气云爆炸事故灾害严重度估算（可参考《爆破安全规程》GB6722-2003第六节中的有关公式和标准。
）蒸气云爆炸在石油化工企业是一种发生频率较高、而且后果十分严重的事故，其事故严重度一般通过下列参数进行估算：1、死亡区死亡区内的人员如缺少防护则被认为将无例外地蒙受严重伤害或死亡，其内径为零，外径为R 1。
其与爆炸物量间的关系为：0.37TN T 1/1000W 13.6R ）（ （1） 式中：W TNT ——爆源的TNT 当量，kg 。
（这个数据可以根据下式计算而得）其中，W TNT 的计算式一般为：W TNT ＝1.8aW f Q f /Q TNT式中：1.8——地面爆炸系数；a ——蒸气云当量系数，取a ＝0.04；W f ——蒸气云中可燃气体的质量，kg ；Q f ——可燃气体的爆炸热， kJ ／kg ；Q TNT ——TNT 的爆热，取Q TNT ＝4520kJ ／kg例1：制氧车间氢气站设有容积20m 3氢气罐一个，事故预测时按超压（10Mpa ）计算氢气量。
氢气储罐大规模破裂时，气体泄漏形成气云，达到爆炸极限时遇激发能源即可发生气体爆炸，对气体爆炸，按超压－冲量准则预测蒸气云爆炸事故后果。
1）蒸气云爆炸总能量蒸气云爆炸总能量由下式计算：E=1.8 aV f q f式中：1.8－地面爆炸系数；a －可燃气体蒸气云的当量系数，取0.04；V f ——事故发生时氢气量为V f =2000 Nm 3q f ——氢气燃烧热，Q f =12770 kJ/m 3。
经计算：E=1.8×0.04×2000×12770 = 1839 MJ2）蒸气云爆炸当量蒸气云TNT 当量由下式计算：W TNT = E/Q TNT式中：Q TNT —TNT 爆炸热，取Q TNT =4520 kJ/kg 。
W TNT =1839000/4520=407 kg3）爆炸冲击波超压伤害范围死亡半径按下式计算：R 1=13.6（W TNT /1000）0.37 =13.6（407/1000）0.37=10m2、重伤区重伤区的人员如缺少防护，则绝大多数人员将遭受严重伤害，极少数人可能死亡或受轻伤。
催化裂化装置火灾及爆炸事故后果分析
火焰高度可按式 (3) 计算[3] :
H = 42 D[ ( d m/ d t) /ρ0 2 gr ]0. 6
(3)
式中 ,ρ0 为周围空气密度 , kg/ m3 ; D 为池直径或当量直径 ,
m。
根据式 (3) 计算得出火焰高度 H = 69. 7 m
1. 4 火焰表面热辐射
本文以某石油化工企业的 50 万 t/ h 催化裂化装置为例 ,
进行事故后果分析 。
1 油浆泵泄漏发生的池火灾
假设油浆泵在运转过程中 ,因端面密封损坏或出口管线
法兰裂开 ,大量油浆泄漏形成油池 ,并迅速自燃发生着火 。
1. 1 泄漏速度
液体泄漏速度可用流体力学的柏努利方程计算 :
Q = Cd A [2 ( P - P0) /ρ+ 2 gh ]0. 5
Consequence Analysis of Fire and Explosion Accident of the Catalytic Cracking Unit GONG Bo1 GU Ni - na2
(1. Shenyang Institute of Chemical Technology Shenyang 110142) Abstract This article analyses the consequence of fire and explosion accident of the catalytic cracking unit in petrochemical enterprises ,
s 内一度烧伤
管熔化所需的最少能量
4. 0
20 s 以上引起疼痛但不会 起水疱
1. 6 长期接触不会有不适感
1. 6 伤亡半径
池火、TNT重大事故后果摸拟分析方法
6.4池火、TNT 重大事故后果摸拟分析方法火灾、爆炸、中毒是常见的重大事故，经常造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，影响社会安定。
这里重点选取了有关火灾、爆炸后果分析，在分析过程中运用了数学模型。
通常一个复杂的问题或现象用数学模型来描述，往往是在一个系列的假设前提下按理想的情况建立的，有些模型经过小型试验的验证，有的则可能与实际情况有较大出入，但对辩识危险性来说是可参考的。
1）池火计算方法可燃液体泄露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池火。
（1） 燃烧速度当液池中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dm/dt=0.001H c /{c p (T b -T 0)+H}dm/dt ——单位表面积燃烧速度，kg/(m 2.s); H c ——液体的燃烧热；J/kg;c p ——液体的比定压热容，J/(kg.K); T b ——液体的沸点，K ； T 0——环境温度，K ； H ——液体的汽化热，J/kg; （2）火焰高度 H=()6.02/12/84gr o dtdm rρH ——火焰高度，m ： r ——液池半径， m ：ρo ——周围空气密度， Kg ／m 3； g ——重力加速度， m ／s 2：dm ／dt ——燃烧速度， Kg ／（m 2．s ）。
（3）热辐射通量当液池燃烧时放出的总热辐射通量为Q ：Q ＝()[]1/72)/(260.02++dt dm Hcdt dm rH ηππγ Q ——总热辐射通量，Wη——效率因子，可取0.13～O ．35； 其余符号意义同前。
（4）目标入射热辐射强度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：I=Qt c／4πX2I——目标入射热辐射强度，W／㎡t c——热传导系数，在无相对理想的数据时，取1。
X——目标点到液池中心距离，m。
池火灾计算模型
1.事故假设假设甲醇储罐发生泄漏后，甲醇流到防火堤内形成液池，遇到火源燃烧后会形成池火。
1、计算依据1）液池半径罐区面积：71m2；储罐(φ1.0m)占地面积：(1.0/2)2×3.14×4≈3.14m2液池面积:71-3.14=67.86 m2；液池半径:R= =4.65m67.86/3.142)燃烧速度m fm f =0.001Hc/Cp(T b-T0)+HHc :液体燃烧热(J/kg)；(甲醇227.3×105J/kg•K)；Cp :液体比压定热容J/kg•K ；(甲醇1372J/kg•K)；T b :液体沸点°K（338°K）；T0 : 环境温度°K（298°K）；H ：液体的汽化热J/kg； (甲醇1103×103J/kg•K)；m f =0.001×227.3×105/1372（338-298）+1103×103=0.01962.池火高度计算（1）火焰高度h＝84r〔m f/(ρ0（2gr）1/2)〕0.61其中 m f——液体的燃烧速度，kg/(m2·s)ρ0——空气密度，25℃空气密度1.183kg/m3g——重力加速度，9.8m/s2则：火焰高度h＝84×16.6〔0.0196/(1.183×（2×9.8×16.6）1/2)〕0.61≈19.58m（2）热辐射通量火焰表面热辐射通量Q f为：Q f=（πr2＋2πr h）m fη.Hc/（72×m f0.6+1）其中: Q f——热辐射通量，wη——热辐射系数，取0.25Hc——甲醇的燃烧热，2.27×107，J/kg其余符号意义同前。
则：Q f＝（3.14×4.652＋2×3.14×4.65×19.58）×0.0196×0.25×2.27×107/（72×0.01960.6+1）≈0.91×104kw（3）目标入射热辐射强度假设全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某处（X）的入射热辐射强度为：I= Q f t c / ( 4πX2)其中：I——热辐射强度，kw/m2；Q f——总热辐射通量，kw；t c——热传导系数，取为1；X——目标距离，m。
池火灾模型
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 sC d－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 =0.005m2ρ－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 /S2η—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。
池火灾事故后果模型
池火灾事故后果模型池火灾火焰的几何尺寸及辐射参数按如下步骤计算。
①计算池直径根据泄漏的液体量和地面性质，按下式可计算最大可能的池面积。
（1）式中，S 为液池面积（m 2），W 为泄漏液体的质量（kg ），ρ为液体的密度（kg/m 3）H min 为最小油层厚度（m ）。
最小物料层厚度与地面性质对应关系见表1。
表1 不同性质地面物料层厚度表②确定火焰高度计算池火焰高度的经验公式如下：61.00)]/([42gD m D L h f ρ⨯== （2）式中：L 为火焰高度（m ），D 为池直径（m ），m f 为燃烧速率（kg/m 2s ），ρ0为空气密度（kg/m 3），g 为引力常数。
③计算火焰表面热通量假定能量由圆柱形火焰侧面和顶部向周围均匀辐射，用下式计算火焰表面的热通量：DL D fm H D q f C πππ+∆=22025.025.0 （3）()ρ⨯=min /H W S式中，q 0为火焰表面的热通量（kw/m 2），ΔH C 为燃烧热（kJ/kg ），π为圆周率，f 为热辐射系数（可取为0.15），m f 为燃烧速率（kg/m 2s ），其它符号同前。
④目标接收到的热通量的计算目标接收到的热通量q(r)的计算公式为：V r q r q )ln 058.01()(0-= （4）式中，q(r)为目标接收到的热通量（kw/m 2），q 0为由式（3）计算的火焰表面的热通量（kw/m 2），r 为目标到油区中心的水平距离（m ），V 为视角系数。
⑤视角系数的计算角系数V 与目标到火焰垂直轴的距离与火焰半径之比s ，火焰高度与直径之比h 有关。
)(22H V V V V += （5）B A V H -=π （6）()()()()5.025.01)1/(1111tan )/1(-⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--+-=-b s b s b s b A （7）()()()()5.025.01)1/(1111tan )/1(-⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--+-=-a s a s a s a B （8）s K J h s s h V V /)(/))1/((tan 5.021-+-=-π （9）()()()()()5.015.021111tan 1⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=-s a s a a a J （10） ()()()5.011/1tan +-=-s s K （11） )2/()1(22s s h a ++= （12）)2/()1(2s s b += （13）其中A 、B 、J 、K 、V H 、V V 是为了描述方便而引入的中间变量，π为圆周率。
火灾、爆炸事故后果模拟计算
火灾、爆炸事故后果模拟计算在化工生产中，火灾、爆炸和中毒事故不但影响生产的正常运行，而且对人员有较大的身体危害，导致人员的伤亡。
本文运用地面火灾、蒸气云爆炸和中毒的三种数学模型，对年产2万吨顺酐装置的原料库来进行分析，分析各种事故对人员可能造成的危害，借以帮助企业在生产中采取相应的措施。
事故后果分析是危险源危险性分析的一个主要组成部分，其目的在于定量描述一个可能发生的重大事故对工厂、对厂内人员、厂外居民甚至对环境造成危害的严重程度。
一、苯储罐泄漏池火灾后果分析苯系易燃液体，在苯贮罐区苯泄漏后遇到点火源就会被点燃而着火燃烧。
由于贮罐区设有防火堤，苯泄漏后积聚在防火堤之内，它被点燃后的燃烧方式为池火。
模拟有关数据参数如下。
苯储罐区有两台800m3、两台500m3的苯储罐，苯储罐单罐直径10.5m，每两台罐为一组，贮罐区防火堤尺寸为33×16 m，模拟液池半径为18.3m；苯储罐单台最大贮存量600t，泄漏量为15%时，足以在防火堤内形成液池；周围环境温度设为25℃；（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：………（公式F5-1）0.001H cdm/dt =C P（T b－T0）＋H式中dm/dt～单位表面积的燃烧速度，kg/m2.sH c～液体燃烧热，J/kg。
苯H c=41792344J/kg。
C P～液体的定压比热容，J/kg.K。
苯C P=1729 J/kg.K。
T b～液体的沸点，K b=353.1K。
T0～环境温度，环境温度为25℃，K。
= 298K。
H～液体的气化热，J/kg。
苯H=428325J/kg。
（25℃）计算：dm/dt=0.001×41792344/﹝1729（353.1－298）＋428325﹞=0.0798 kg/m2.s（2）火焰高度模拟液池为园池，半径为18.3m，其火焰高度可按下式计算：dm/dth=84r﹝﹞0.61………（公式F5-2）ρ0（2gr）1/2式中h～火焰高度，m；r～液池半径，m；取r=18.3mρ0～周围空气密度，kg/m3；取ρ0=1.185kg/m3（25℃）g～重力加速度，9.8m/s2；dm/dt～单位表面积的燃烧速度，己知0.0798kg/m2.s计算：h=84×18.3×{0.0798/[1.185×（2×9.8×18.3）1/2]}0.61=49.3m（3）热辐射通量当液池燃烧时放出的总热辐射通量为：Q=（兀r2＋2兀rh）dm/dt·η·H c/﹝72（dm/dt）0.6＋1﹞…（公式F5-3）Q～总热辐射通量，W；η～效率因子，可取0.13～0.35。
池火灾事故后果模拟分析
池火灾事故后果模拟分析一、引言近年来，随着城市化进程的加快，公共场所的安全问题越来越受到人们的关注。
其中，池火灾事故成为了一大隐患，是严重威胁人民生命财产安全的一种灾害事件。
因此，对于池火灾事故后果的模拟分析显得尤为重要，有助于科学预测和应对可能发生的灾害，减少灾害损失，维护社会稳定和人民安全。
二、池火灾事故概述池火灾是指由于各种原因导致池中的易燃易爆物质发生一系列燃烧爆炸后引发的事故。
此类事故常常涉及的场所有游泳池、温泉池、水上乐园等，一旦发生事故将会对人民生命和财产造成严重影响。
因此，池火灾事故的后果模拟分析将对事故预防和防控工作起到至关重要的作用。
三、池火灾事故后果模拟分析的方法1.数据收集在进行池火灾事故后果模拟分析前，首先需要收集大量相关的数据，包括池的建造材料、周围环境情况、池中存储的易燃易爆物质种类及数量、人员密集程度等信息，以便进行后续的模拟分析。
2.事故模拟利用现代科学技术手段，采用计算机模拟等方法对可能发生的池火灾事故进行模拟。
通过对事故发生的过程和后果进行模拟，可以更加清晰地了解事故的可能发展情况和影响范围。
3.分析结果根据模拟结果，对事故可能造成的后果进行详细的分析。
主要包括事故对人员和设施的影响、对环境及周围建筑的影响、对经济损失的影响等。
四、池火灾事故后果模拟分析的结果1.对人员的影响在池火灾事故中，人员是最直接的受害者。
一旦发生事故，火势将迅速蔓延，人员将面临生命危险。
根据模拟分析结果，如果事故发生在池内人员密集的情况下，可能造成大量人员伤亡，对社会稳定和人民生命安全造成极大的威胁。
2.对设施的影响池火灾事故发生后，周围设施和建筑很可能受到严重损毁。
燃烧和爆炸会导致池内和周围的建筑物受损程度不同程度，对当地的经济建设和社会环境造成严重的影响。
3.对环境的影响池火灾事故的发生将导致大量的烟尘和有害气体排放到空气中，对周围的环境造成污染。
大量有害气体的扩散还有可能对当地居民的生活造成一定的影响，有可能引发公共安全事件。
池火特性参数计算及其热辐射危害评价
( 10)
( 13)
2
式中 , Fv — — — 目标 ( 人或物) 在垂直方向的几何视角系数 ;
式中 , pw — — — 环境温度下大气中的水蒸气压 , N/ m ;
第六期 朱建 华 等 : 池 火 特 性 参 数 计 算 及 其 热 辐 射 危 害 评 价
X0 — — — 目标至火焰表面的距离 , m , X 0 = X - D/ 2 。
・2 7 ・
表 4 中计算得到的伤害 / 破坏距离均是指到液池边沿的 距离 , 而且是特指下风向 。 图 1 中横坐标表示目标到液池边沿的距离 ( m) , 纵坐标 表示热辐射强度值 ( kW/ m2 ) 。3 条曲线从上往下依次代表 下风向 、 无风时和上风向的热辐射强度分布曲线 。
4 热辐射伤害/ 破坏准则
LN G L P G
苯 二甲苯 汽油 煤油 甲醇
(m ・ s) ] 0 . 078 0 . 099 0 . 085 0 . 090 0 . 055 0 . 039 0 . 015 1. 1 1. 4 2. 7 1. 4 2. 1 3. 5
β( m - 1) k×
—
表 1 中未列入的单一组分可燃液体 ,其燃烧速率可采用
3. 2 视角系数
Mudan 推 导 出 了 一 套 视 角 系 数 计 算 方 法 , 具 体 形 式
3. 3 大气传递系数
Bagster 给出了一个简单的估算公式 [ 2 ] :
- 0 . 09 τ a = 2 . 02 ( pw X 0 )
如下 [ 2 ] :
Fview = Fv + Fh
0 . 333
) a2h + ( bh + 1) 2 - 2 ( bh + 1 + ah bh sinθ A hB h
火灾的事故模式及热辐射破坏伤害作用
1.热通量 准则
3.热通量－热 强度准则
2.热强度 准则
工业企业防火
一、火灾事故危害后果
（一）热辐射破坏准则与伤害模型 1.热通量准则
热通量准则以目标接受的热通量作为衡量目标 是否被破坏的参数。当目标接受的热通量等于或大 于目标被破坏的临界热通量时，目标被伤害破坏。
适用范围
作用时间比目 标达到
热平衡所需 的时间长
一、火灾事故危害后果 （二）热辐射伤害概率模型
热辐射伤害概率模型是热通量－热辐射作用时 间准则的一个具体应用，该模型认为热辐射对人员 的伤害程度取决于热辐射通量的大小和热辐射的作 用时间。
1984年，C.M.Pietersen在K.Buettner经验 公式的基础上，提出了热辐射伤害方程。
工业企业防火
5.553 5.583 5.613 5.643 5.675 5.706 5.739 5.772 5.806
5.878 5.915 5.954 5.995 6.036 6.080 6.126 6.175 6.227
6.341 6.405 6.476 6.555 6.645 6.751 6.881 7.054 7.326
火破灾坏事伤故害模作式用及
易燃物料泄放事件树分析
本节主要内容
火球 喷射火 池火 蒸气云火灾
工业企业防火
火灾事故造成伤害破坏作用的主要原因 是什么？？
火灾高温火焰的热辐射作用是火灾事故造成 伤害破坏作用的主要原因
工业企业防火
一、火灾事故危害后果 工业企业防火
一、火灾事故危害后果
（一）热辐射破坏准则与伤害模型
u 热辐射通量和暴露时间 伤害概率单位Pr 相应的伤亡百分率P u 伤亡百分率P 伤害概率单位Pr(暴露时间) 热辐射通量
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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：
H
T T c Hc
dt dm O b p +-=
)(001.0/
式中：
dm/dt ——单位表面积燃烧速度，)/(2
s m kg ⋅；
c H ——液体燃烧热；航煤为43070000
kg 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
.02
1
0])2(/[
84gr dt
dm 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
.02
1
=⨯⨯⨯= 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+⋅⋅+=dt
dm 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：
2
4X
Qt I c
π=
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 。
当入射通量一定时，可以求出目标点到液池中心距离X ：
当2
/5.37m kW I =时，m I Qt X c 57.36105.3714.341
106.343
8=⨯⨯⨯⨯⨯==π
当2/25m kW I =时，X=44.79m 当2/5.12m kW I =时，X=63.35m 当2/0.4m kW I =时，x=111.98m 当2/6.1m kW I =时，X=177.06m
火灾通过热辐射的方式影响周围环境，当火灾产生的热辐射强度足够大时，可造成周围设施受损甚至人员伤亡。
不同入射通量造成的损失如下表：
根据上述计算结果可知，航煤储罐在发生池火灾的情况下，距储罐36.57m 范围内的人员死亡率为1%，且该范围内所有设备将被破坏；在距储罐36.57m～44.79m范围内的人员将被严重烧伤；在距苯储罐44.79m～63.35m范围内的人员将被1度烧伤。