池火灾事故后果计算过程(节选)
液体火灾(池火)事故后果评价
液体火灾事故后果（池火）分析（孙自涛整理）一、池火半径r 的计算池火半径(多用于罐区)r=(S/π)1/2 （单位m ）池火半径(多用在船舱或其他不规则形态)r=(3s/π) 1/2/2 式中：S 为防火堤内面积或其他不规则形面积。
π取3.14（以下略）二、池火燃烧速度（Mf ）计算1、可燃液体沸点高于周围环境温度时。
单位面积燃烧速度Mf 值计算公式为：（有些物质可查表）H T Tb Cp Hcdt dm Mf +-==)0(001.0式中: MF 为单位面积燃烧速度，（Kg/m 2s ）H C 为液体燃烧热；（J/Kg ）(也可查表) Cp 为定亚比热；(J/Kg.K) (可查表) T b 为物质沸点；（K ）(可查表) T 0为环境温度；（K ）(可查表) H 为物质气化热；（J/Kg ）(可查表)2、可燃液体沸点低于周围环境温度时。
单位面积燃烧速度Mf 值计算公式为：HHc dt dm Mf 001.0== 式中:各符号表示内容同上。
三、计算燃烧时间（即池火持续时间）SMfWt =式中: t 为池火持续时间 ， （s ）W 为液池液体的总质量，（Kg ）S 为液体的面积，m 2Mf 为液体单位面积燃烧速度，（Kg/m 2s ）四、计算燃烧火焰高度1、计算公式根据托马斯池火火焰高度经验公式，计算池火的火焰高度h ：h = 84r{Mf/[ρo （2gr ）0.5] }0.6式中: h 为池火火焰高度m;r 为液池半径或等效半径,（单位m ）p 0为周围空气密度。
（取1.29 Kg/m 3）g 为重力加速度，（9.8m/S 2）Mf 即dm/dt 为液体单位面积燃烧速度，（Kg/m 2s ）或使用池火焰高度的经验公式转换如下：61.00)]/([42gD m DLh f ρ⨯==式中：L 为火焰高度（m ），D 为液池直径（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。
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 。
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
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 &。
液体火灾（池火）事故后果评价
液体火灾事故后果（池火）分析（孙自涛整理）一、池火半径r 的计算池火半径(多用于罐区)r=(S/π)1/2 （单位m ）池火半径(多用在船舱或其他不规则形态)r=(3s/π) 1/2/2 式中：S 为防火堤内面积或其他不规则形面积。
π取3.14（以下略）二、池火燃烧速度（Mf ）计算1、可燃液体沸点高于周围环境温度时。
单位面积燃烧速度Mf 值计算公式为：（有些物质可查表）H T Tb Cp Hcdt dm Mf +-==)0(001.0式中: MF 为单位面积燃烧速度，（Kg/m 2s ）H C 为液体燃烧热；（J/Kg ）(也可查表) Cp 为定亚比热；(J/Kg.K) (可查表) T b 为物质沸点；（K ）(可查表) T 0为环境温度；（K ）(可查表) H 为物质气化热；（J/Kg ）(可查表)2、可燃液体沸点低于周围环境温度时。
单位面积燃烧速度Mf 值计算公式为：HHc dt dm Mf 001.0== 式中:各符号表示内容同上。
三、计算燃烧时间（即池火持续时间）SMf Wt =式中: t 为池火持续时间 ， （s ）W 为液池液体的总质量，（Kg ）S 为液体的面积，m 2Mf 为液体单位面积燃烧速度，（Kg/m 2s ）四、计算燃烧火焰高度1、计算公式根据托马斯池火火焰高度经验公式，计算池火的火焰高度h ：h = 84r{Mf/[ρo （2gr ）0.5] }0.6式中: h 为池火火焰高度m;r 为液池半径或等效半径,（单位m ）p 0为周围空气密度。
（取1.29 Kg/m 3）g 为重力加速度，（9.8m/S 2）Mf 即dm/dt 为液体单位面积燃烧速度，（Kg/m 2s ）或使用池火焰高度的经验公式转换如下：61.00)]/([42gD m DLh f ρ⨯==式中：L 为火焰高度（m ），D 为液池直径（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。
加油站事故后果计算
加油站事故后果计算1易燃、易爆重大危险源伤害模型评估易燃、易爆重大危险源火灾爆炸模型研究的目的是估算重大火灾爆炸危险源发生火灾、爆炸事故时的破坏严重度，预测人员伤亡半径和财产损失情况，为装置的事故预防和安全管理提供依据，对预防事故的发生和减少人员财产损失具有重要意义。
易燃易爆气体、液体泄漏后遇到引火源会着火燃烧爆炸，燃烧爆炸的方式可分为池火、喷射火、火球和突发火四类。
其中的池火是指装置中的可燃液体一旦泄漏遇火源发生的火灾，热辐射是其主要的危害；在热辐射的作用下，受到伤害或破坏的目标可能是人、设备、设施、建筑物等。
池火灾害严重度评估按以下步骤进行。
（1）确定池半径将液池假定为半径为r 的圆形池子。
当池火灾发生在油罐或油罐区时，可根据防护堤所围池面积计算池直径：5.03⎪⎭⎫ ⎝⎛=πS D式中：D —池直径，m ；S —防护堤所围池面积，m 2；当池火灾发生在输油管道或加油区，且无防火堤时，假定泄漏的液体无蒸发，并已充分蔓延、地面无渗透，则根据泄漏的液体量和地面性质计算最大池面积：ρmin H W S =式中：S —最大池面积，m 2；W —泄漏的液体量，kg ；Hmin —最小油厚度，与地面性质和状态油罐，如表3-4所示。
ρ—油的密度，kg/ m 3。
（2）确定火焰高度广泛使用的托马斯给出的计算火焰高度的经验公式为：61.00242⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=gr m D Lf ρ式中：L —火焰高度，m ； D —直径，m ；mf —燃烧速度，kg/(m 2⋅S)； ρ0—空气密度，kg/m 3；g —重力加速度，9.8m/s ；燃烧速度指易燃液体发生池火灾时，液体表面上单位面积的燃烧速度，其值可用公式计算，也可从手册中查到。
表3-5列出了一些可燃液体的燃烧速度。
表3-5 一些可燃液体的燃烧速度（3）计算热辐射通量（q0）假定能量由圆柱型火焰侧面非顶面均匀辐射，则液池燃烧时放出的总热辐射通量为：⋅+∆=DLD f m H D q f c πππ2202.02.0式中：q0—火焰表面的热通量，kW/m2；∆Hc —燃烧热，kJ/kg; f —热辐射系数，可取0.3;其它符号意义同前。
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。
第二节 火灾与爆炸事故后果定量计算
τ—大气透射系数 。
池火——热辐射通量
（1） 估算池火火焰表面热辐射通量E的经验公式
E Emaxe Es 1e
s为消光系数，0.12m-1；
sD
sD
Emax为火焰可见部分的最大热辐射通量，140kW/m2； Es为烟尘辐射强度，20kW/m2。 即
E 140e
0.12 D
20 1 e
2
2 b cos 1 ab b2 1 sin 1 sin a cos 1 1 b 1 tan tan tan 2 2 b 1 C b 1 C b 1 C b a sin
其中a, b, A, B与C为中间变量
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。
a H /R b x/R
A a 2 b 1 2a b 1sin
2
B a 2 b 1 2a b 1sin
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
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
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。
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。
蒸汽云爆炸、池火灾计算方法
附件4定量分析危险、有害程度的过程附件4.1固有危险程度定量分析1、具有爆炸性的化学品的质量及相当于梯恩梯（TNT）的摩尔量附表4.7.1 相关数据1、爆炸空间物质量计算W f=VLmρ式中：V-爆炸空间的体积大小m3,Lm-最易爆炸浓度ρ-可燃气体的密度1）二硫化碳IS90车间的晾晒厂房24*15*8=2880m3二硫化碳的密度为3.17kg/m3最易发生爆炸的总量W f=VLmρ=2880*7.5%*3.17=685kg上限发生爆炸的总量W f=VLmρ=2880*44%*3.17=4020kg2）氨制冷车间厂房20*15*8=2400m3氨的密度为0.71kg/m3最易发生爆炸的总量W f=VLmρ=2400*17%*0.71=290kg上限发生爆炸的总量W f=VLmρ=2400*25%*0.71=426kg3）硫磺粉尘IS60车间的粉碎厂房24*15*8=2880m3硫磺的最易爆炸浓度为70g/m3=0.07kg/m3W f=VLm=2880*0.07=202kg硫磺的发生爆炸的上限浓度为1400g/m3=1.4kg/m3W f=VLm=2880*1.4=4032kg2、TNT当量计算蒸汽云爆炸的TNT当量计算公式：W TNT=AW f Q f/Q TNT式中 A－蒸汽云的TNT当量系数，取4％；W TNT－蒸汽云的TNT当量，Kg；W f－蒸汽云中燃料总质量，Kg；Q f－燃料的燃烧热，MJ/Kg；Q TNT－TNT的爆热， Q TNT=4520 kJ/kg；1）二硫化碳蒸汽云爆炸的TNT当量计算：W TNT1=AW f Q f/Q TNT＝0.04×685×1000/76.14×1030.8/4520＝82.1kgW TNT2=AW f Q f/Q TNT＝0.04×4020×1000/76.14×1030.8/4520＝482kg2）硫磺粉尘蒸汽云爆炸的TNT当量计算：W TNT1=AW f Q f/Q TNT＝0.04×202×1000/32.06×297/4520＝16.6KgW TNT2=AW f Q f/Q TNT＝0.04×4032×1000/32.06×297/4520＝331Kg3）氨蒸汽云爆炸的TNT当量计算：W TNT1=AW f Q f/Q TNT＝0.04×290×1000/17.07×361.25/4520＝54.3KgW TNT2=AW f Q f/Q TNT＝0.04×426×1000/17.07×361.25/4520＝80Kg3、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=20.3×107J⑵储罐区二硫化碳的Q2＝1030.8×30000×1000/76.14=40.6×107J2）硫磺燃烧后放出的热量⑴10t硫磺燃烧Q1＝297×10000×1000/32.06=9.26×107J⑵15t硫磺燃烧Q2＝297×15000×1000/32.06=13.89×107J⑶300t硫磺燃烧Q3＝297×3000000×1000/32.06=2778×107J⑷500t硫磺燃烧Q4＝297×5000000×1000/32.06=4630×107J3）全部氨燃烧Q＝361.25×1800×1000/17.07=3.81×107J附件4.2爆炸事故影响的范围1、爆炸事故的条件引发爆炸的条件是：爆炸品（内含还原剂和氧化剂）或可燃物（可燃气、蒸气或粉尘）与空气混合物达到爆炸极限范围并由起爆能源同时存在引发爆炸。
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。
重大事故后果分析方法池火灾
重大事故后果分析方法：火灾易燃、易爆的气体、液体泄漏后遇到引火源就会被点燃而着火燃烧，燃烧方式有池火、喷射火、火球和突发火4种。
1 池火可燃液体(如汽油、柴油等)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。
1．1 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：式中dm／dt——单位表面积燃烧速度，kg／(m2·s)；Cp——液体的定压比热，J／(kg·K)；Tb——液体的沸点，K；To——环境温度，K；H——液体的气化热，J／kg。
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dm／dt为：式中符号意义同前。
燃烧速度也可从手册中直接得到。
表6—3列出了一些可燃液体的燃烧速度。
1．2 火焰高度设液池为一半径为r的圆池子，其火焰高度可按下式计算：式中h——火焰高度，m；r——液池半径，m；ρ0——周围空气密度，kg／m3；g——重力加速度，g=9．8m／s2；dm／dt——燃烧速度，kg／(m2·s)。
1．3 热辐射通量当液池燃烧时放出的总热辐射通量为：式中Q——总热辐射通量，W；η——效率因子，可取0．13～0．35。
其他符号意义同前。
6．2．1．4 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，则在距液池中心某一距离x处的入射热辐射强度为：式中I——热辐射强度，W／m2；Q——总热辐射通量，W；tc——热传导系数，在无相对理想的数据时，可取为1；x——目标点到液池中心距离，m。
2 喷射火加压的可燃物质泄漏时形成射流，如果在泄漏裂口处被点燃，则形成喷射火。
这里所用的喷射火辐射热计算方法是一种包括气流效应在内的喷射扩散模式的扩展。
把整个喷射火看成是由沿喷射中心线上的几个点热源组成，每个点热源的热辐射通量相等。
点热源的热辐射通量按下式计算：式中q——点热源热辐射通量，W；η——效率因子，可取0．35；Qo——泄漏速度，kg／s；Hc——燃烧热，J／kg。
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。
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池火灾事故后果计算过程(节选)
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方程计算：
Q＝C d Aρ[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 s
C 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 =0.005m2
ρ－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＝(лr2+2лrh)•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（2g 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
η－燃烧效率因子，取0.35；
r－液池半径(m)，r =（4S/π）1/2
S－液池面积，S=3442 m2；
W－泄漏油品量kg
ρ－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。
表9-5 热辐射的不同入射通量造成的伤害及损失
设全部辐射热量由液池中心小球面发出，则距池中心某一距离（x）处的入射的热辐射强度I（w/m2）为：
I＝Q tc/4лx2
式中:
Q－总热辐射通量（w）
tc－热传导系数，取值1
x－目标点到液池中心距离及火灾伤害半径（m）
距液池中心不同距离热辐射强度预测值见表9-6。
表9-6 距液池中心不同距离热辐射强度预测值
油库区内建构筑物受到的热辐射强度见表9-7。
表9-7 建构筑物受到的热辐射强度预测值
各伤害等级距池中心的距离计算结果见表9-8。
表9-8 柴油罐泄漏池火灾热辐射伤害距离。