池火灾计算

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

扩建项目储罐区储存有汽油，汽油主要危险在于泄漏后遇到点火源发生池火危险，因此，本报告对汽油罐组进行池火模拟。

(1)液池直径汽油储罐所在罐组的防火堤围成的面积面积约为s=126.5m x 67.5m=8538.8m i2,D=(4 X 8538.8/3.14严=104.3(m)(2)燃烧速度汽油的沸点一般高于发生池火时周围环境的温度，液体表面生单位面积的燃烧速度v为：0.001 Hev = ---------------C p(T b -T O) H式中，V ――单位表面积燃烧速度，kg/(m2 s)；8H e ――液体燃烧热；汽油为 4.7X 10 J/kg ；C p――液体的比定压热容；汽油为2220J/(kg K)；T b——液体的沸点；取汽油的最小沸点为313K ;T o --------- 环境温度；汽油储罐采用保冷措施后，取25C即298K ；H ――液体的汽化热；汽油为335k J/kg。

通过查询可知汽油的燃烧速度为0.026 kg /(m2 s)(3)火焰高度火焰高度计算公式为：h =84r[ -]0'6G(2gr)2火焰高度；m ; 液池半径；m ；3周围空气密度，p °=1.293kg/m ;(标准状态)； -重力加速度，9.8m/s 2 ；式中，hrgh =84 52.15[ ----------- . ---------- ] —52.42 m1.293(2 9.8 52.15)2因此，汽油储罐发生池火事故时火焰高度为52.42m(4)热辐射通量当液池燃烧时放出的总热辐射通量为：2(二r 2二rh )v H c式中，Q ——总热辐射通量；W ；——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。

2 8(3.14 x52.15 +2X3.14 x 52.15 汉52.42 )汉0.026 x 0.24 汉 4.7 x 10 10Q 06 6.77 10 W72 汉0.026 . +1(5)计算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：4 二x2式中，I——入射通量；W/m2;Q——总热辐射通量；W ；t c ――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。

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。

池火模拟评价

池火灾伤害模拟评价采用池火灾伤害数学模型分析法进一步确定影响程度，被评价的易燃液体罐体一旦破裂或操作失误外溢，液体将立即沿着地面扩散，将一直流到防火堤边，形成液池。

遇明火将形成池火。

（1）池火火焰高度计算0.612/840(2)dm dt h r gr ρ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦式中：h ——火焰高度，m ； r ——液池当量园半径r=（防火堤长度×宽度/3.14）0.5= m ；（按罐体占地各边长＋防火墙距离后所占面积，归圆后计算得当量半径）ρo——周围空气密度，ρo=1.293kg/m 3；（标准状态）； g ——重力加速度，9.8m/s 2；dm/dt ——燃烧速度，dm/dt= kg/m 2·s经计算，池火燃烧火焰高度h= m 。

（2）池火燃烧时放出的总热辐射通量0.62(2)/721c dm dm Q r rh H dtdt ππη⎡⎤⎛⎫=++⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦式中：Q——总热辐射通量，W；η——效率因子，可取0.13～0.35；h e——液体燃烧热，查物质系数和特性表，计算后得Q= kW。

（3）目标入射热辐射强度距离池中心某一距离（x）处的人射热辐射强度为：I=Qt c/4πx2式中：I——热辐射强度，W/ m2; Q——总热辐射通量，W；t c——热传导系数，取值为1； x——目标点到液池中心距离，m。

图1 不同距离下热辐射强度模拟曲线火灾损失：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。

火灾损失估算建立在热辐射强度与损失等级的相应关系上，池火灾伤害数学模型分析法介绍了不同热辐射强度造成伤害和损失的关系，其关系见表2。

表2 热辐射的不同入射通量所造成的危害根据前面计算所得I值，对照表2，可得出如下结论：由厂区平面图可知，如果储罐在最大储量下发生事故，处在西面和各西南角约10m处的XX、和XX区影响最大；30.3m内少量临时作业人员在1min内不及时撤离，将可能造成伤亡；东35m处为甲类BOI车间和北26m处有毒物仓库影响最小。

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。

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。

池火灾最小安全距离的确定

１００
５０
Ｏ
１００
２００
３００
４００Biblioteka ５００６００辐射时间／ｓ
图８临界距离随时间变化关系
谴培１００呔蝗
５０
０
２０
４０
６０
８０
１００
池直径／ｍ
图６热通量准则的临界距离
参考文献：［１］Ｈｏｆｔｉｊｚｅｒ，Ｇ．，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｍｅｔｈｏｄｏｆｖｉｓｕａｌｉｚｉｎｇ
ｔｈｅｈａｚａｒｄｓａｒｉｓｉｎｇｆｒｏｍｅｍｅｒｇｅｎｃｄｙｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａｓａｆｅｔｙ—ｐｏｌｉｃｙｆｏｒｔｈｅｐｒｏｖｉｎｇｃｅｏｆｓｏｕｔｈＨｏｌｌａｎｄ．３ｒｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＬｏｓｓＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＳａｆｅｔｙＰｒｏｍｏｔｉｏｎｉｎｔｈｅＰｒｏｃｅｓｓ１ｎｄｕｓｔｒｉｅｓ。１９８０．
是否被破坏的唯一参数，当目标接收的热强度大于或等于目标破坏的临界热强度时，目标被破坏；否则，目标不被破坏。它主要适用于作用在目标的热通量持续
万方数据
２４
邢志祥等：池火灾最小安全距离的确定
２００５年第９期
时间非常短的情况（即瞬态火灾）。例如在瞬态火灾作用下，人员一度烧伤、二度烧伤、三度烧伤的临界热强度分别为１２５ｋＪ／ｍ２、２５０ｋＪ／ｍ２、３７５ｋＪ／ｍ２。３．３热通量一时间准则
二度烧伤：Ｐｒ＝一１５．３３＋３．０１９１ｎ（ｔｑ４门）
死亡：
Ｐｒ一一１３．６５＋２．５６１ｎ（ｔｑ４门）
式中：ｇ——人体接受的热通量，ｋＷ／ｍ２；
￡——热辐射作用时间，Ｓ；

池火分析方法介绍

池火灾害数字模型分析法可燃液体(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）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 ／(m 2·s)；Hc ——液体燃烧热；J ／kg ；Cp ——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：H H dt dm C 001.0式中符号意义同前。

燃烧速度也可从手册中直接得到。

下表列出了一些可燃液体的燃烧速度。

一些可燃液体的燃烧速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：6.0210])2(/[84gr dtdm r h ρ= 式中h ——火焰高度；m ；r ——液池半径；m ；ρ0——周围空气密度，kg ／m 3；g ——重力加速度，9．8m ／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：]1)(72/[)2(60.02+⋅⋅+=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0．13～0．35；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：24X Qt I cπ=式中 I ——热辐射强度，w ／m 2；Q ——总热辐射通量；W ；tc ——热传导系数，在无相对理想的数据时，可取值为1； X ——目标点到液池中心距离，m 。

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。

原油罐区池火火灾模型计算

原油罐区池火火灾模型计算在油田联合站、长输管线的首末站及石化炼厂中，原油储罐区是原油最集中的场所，储存的原油量较大，由于生产操作、储罐及其相连的设备、管理等原因，原油罐区极易发生油气跑、冒、滴、漏，存在很大的火灾隐患。

原油储罐区一旦发生油气泄漏，极有可能发生火灾、爆炸事故，造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。

1.池火火灾原油泄漏的原因从人-机系统来考虑主要有设计失误、设备原因、管理原因及人为失误等原因。

原油泄漏后聚集在防火堤内形成液池，原油液池表面油气由于对流而蒸发，遇到引火源会发生池火灾。

美国学者R. Merrifield和T.A.Roberts提出，可燃液体引起的池火灾，热辐射是其主要危害。

热辐射对人体的伤害主要通过不同热辐射通量对人体产生的不同伤害程度来表示。

池火灾通过辐射热的形式对周围的人、财物产生危害，其危害程度可依据其辐射强度作为指标来参考，而辐射强度与池火燃烧速度、火焰高度、热辐射通量密切相关，因此池火火灾模型主要通过池火燃烧速度、火焰高度、热辐射通量、辐射强度四个参数来表述。

2.池火火灾模型简述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火池。

池火燃烧速度、火焰高度、热辐射通量、辐射强度可用下面几个关系式来表述。

2.1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，液体表面上单元面积的燃烧速度dtdm： H T -T C H 001.0dt dm 0b p c +=）（式中：dt dm 表示单位表面积燃烧速度，kg/（m 2·s ）；H c 表示液体燃烧热，J/（kg ·k ）；C p 表示液体的比定压热容，J/（kg ·K ）；T b 表示液体的沸点，K ；T 0表示环境温度，K ；H 表示液体的汽化热，J/kg 。

2.2火焰高度设液池为一半径为r 的圆池子，火焰高度按下式计算：6.05.00)2(dt /dm r 84h ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=gr p 式中；h 火焰高度，m ；r 液池半径，m ；dtdm燃烧速率，kg/（m 2· s ）；p 0空气密度，kg/m 3；g 重力加速度；数值为9.8m/s 2。

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。

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。

池火灾计算

液体火灾(池火)事故后果评价

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

池火灾计算

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池火灾模型

池火灾

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第二节 火灾与爆炸事故后果定量计算

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原油罐区池火火灾模型计算

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