池火灾模型在安全评价中应用的研究解析

究工作. E 2mail:Xuzhesh82@1631com
超过有效范围,可以得到合理的预测[1]
。半经验模
型由于相对简便,更多地使用在风险评估领域中。在本文中,主要通过半经验模型进行分析。11211目标热通量的计算过程计算目标热通量是整个计算模型的关键[2]
。在对一个危险源进行池火灾安全评价时,主要是以目标热通量判断准则计算人员的死亡半径、重伤半径、轻伤半径以及财产损失半径。影响目标热通量的因素很多,主要有泄漏量、现场地形、火焰高度、目标到火焰中心的距离等等,所以计算过程比较复杂。
中图分类号:X932文献标识码:A文章编号( 04-0引言
在一些石油化工厂和油库等燃油存储量较大的
单位,往往建有油罐区。这些储油罐可能由于设备老化、意外撞击、管理操作不当、油罐过载、雷电等原因发生泄漏事故。泄漏出来的燃油在油罐周围形成油池,这种情况是相当危险的。首先,燃油由于日晒作用大量蒸发,这样在油池附近形成蒸汽云,这不但影响危害区作业人员及周围人群的身体健康,而且蒸汽云到达一定浓度时,遇明火就会发生蒸汽云爆炸;其次,如果油池遇到明火就会发生池火灾,这种火灾虽然大部分发生在室外,但是会发出强烈的热辐射,并且可以引燃周围的可燃物,造成极大的人员伤亡和财产损失。例如:2001年,沈阳的大龙洋油库发生池火灾,烧毁汽油罐8个,造成近亿元的财产损失。1989年,青岛黄岛油库的原油储罐群因雷击发生爆炸起火,这场事故造成5个储灌报废, 4万t原油起火燃烧,损失1401万元, 19人死
表1
不同地面性质的油层厚度表
地面性质H m in (m
草地01
020粗糙地面01025平整地面
01010混凝土地面01005平静的水面
010018
然后,根据火灾池的面积和经验公式(3计算火焰高度。在计算火焰高度时,需要知道火灾池的直径,可以把形状不规则的火灾池等效成为圆形火灾池,这样可以得到火灾池的等效直径(D :
q 0=
0125
πD 2(ΔH c m f f 0125
πD 2
+πDL , (4
式中:q 0为火焰表面的热通量(k w /m2
;为燃油的燃烧热(kJ /kg ; f为热辐射系数(按照经验一般可取0115。
最后,根据经验公式(5计算目标热通量。
q (r =q 0(1-01058ln r V , (5式中:q (r为目标接收到的热通量(kw /m2
到更高的置信度,但是,使用场模型的缺点在于需要专业人员且工作量大。半经验模型通过无因次关系描述池火灾的几何和辐射特点,半经验模型中的关系式由大量的实验数据得出,如果应用没有
3收稿日期:2007-04-18
基金项目:国家“十五”科技攻关项目(2001BA803B04
作者简介:徐志胜(19622 ,男,山东安丘人,教授,博士生导师,长期从事土木工程防灾减灾、建筑火灾科学和铁路运输安全研
; R为目标到油区中心的水平距离(m ; V为视角系数。
在上面的参量中,视角系数[4, 5]
的计算方法如
公式(6所示:
a 2
s
2
2s
K =tan -1[s +1
]015
, J =
(a 2
-1
015
tan
-1
(a -1 (s +1015
,
V V tan
-1
2
015
πs
πs
, B =s (a 2-1 015tan
D =
,
(2
L =42D m ρ0
gD ]
0161
,
(3
式中:D为火灾池的等效直径(m ; L为火焰高度
(m ; m f为燃油的燃烧速率(kg/m2×s , ρ0为空
气密度(kg/m3 ; g为引力常数(取g =918m /s 2
。
接下来,根据经验公式(4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四周均匀辐射,这样便可以得到火焰表面的热通量。
大多数池火灾都是发生在室外,由于氧气供应充足,燃烧比较完全,产生的有毒、有害烟气也容易消散掉,从这个角度来看,室外池火灾的伤害力比室内火灾要小。但是,池火灾产生的火焰能够向四周发出强烈的热辐射,强度要比室内火灾大得多。因此,火焰产生的热辐射是室外池
火灾的主要危害[2, 3]
。112池火灾计算模型的应用
第22卷第4期2007年12月
灾 害 学
JFra Baidu bibliotekURNAL OF CAT AST ROPHOLOGY Vol 122No 14
Dec 12007
池火灾模型在安全评价中应用的研究
3
徐志胜,吴振营,何 佳
(中南大学防灾科学与安全技术研究所,湖南长沙410075
摘 要:随着我国对燃油需求的不断增加,城市中出现了大量的燃油储灌。这些储罐一旦发生泄漏事故,很有可能引发火灾,给临近的工作人员和居民的生命财产安全造成严重的威胁。因此,要对这些储罐进行安全评价———根据储量和四周环境预测出池火灾面积的大小及伤害范围,以此为依据判断储灌的安全等级,的管理。将安全疏散的原理应用于危险源的安全评价当中,、关键词:池火灾;热辐射通量;安全疏散;安全评价
亡, 74人受伤[1]
。
1池火灾伤害模型的选取
111池火灾的性质和特点
池火灾是指以可燃液体易熔可燃固体为燃料的火灾。常见的池火灾有油罐火灾、油井火灾和
可燃液体或低熔点可燃固体泄漏到地面或者水面遇到点火源形成的火灾。形成池火灾的液体可以是高闪点的,也可以是低闪点的;既可以是溶于水,也可以是不溶于水。高闪点液体的池火灾一般可以用水扑灭,低闪点液体的池火灾需要用泡沫或者干粉灭火器扑灭。
-1
(a -1 (s +1015
目前池火灾的计算模型可分为两类:场模型和半经验模型。其中,场模型又叫计算流体力学模型、CF D模型,运用计算流体力学中的Navie -St okes方程控制的流体流动,同时结合描述火灾中化学及物理过程的分模型,预测火灾的特性。场模型的优点在于提供比半经验模型更精密灵活的系统来解决燃烧问题。因此,一旦确定典型池火灾的外形数据,结果能够达
首先,要确定火灾池的面积。这是由现场的地形决定的,泄漏燃油如果没有受到阻挡,将向四周流淌、扩展, ,的面积可由式(1求得阻挡, ,范围的液池,。
S =H m in ×
ρ,
(1式中:S为火灾池的最大可能面积(m 2
; W为泄漏可燃液体的质量(kg ; ρ为液体的密度(kg/m 3
; H m in为最小油层厚度(m ,它的取值和地面性质有关(表1。