储罐池火灾计算法

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10000m 3乙二醇、1000m 3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。

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

dt

dm

为： H

T T C H dt dm b p c +-=)(001.00――――――――① 式中：

dt

dm

——单位表面积燃烧速度，kg/m 2•s ； c H ——液体燃烧热，J/kg ；

p C ——液体的比定压热容，J/kg ·K ；

b T ——液体沸点，K ；

0T ——环境温度，K ；

H ——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dt

dm

为H

H dt dm c

001.0=

―――――――――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c H ＝281.9 kJ/mol ＝4.54×106 J/kg p C ＝2.35×103J/kg ·K

b T ＝470.65K

0T ＝279.15K

H ＝799.14×103

J/kg 燃烧速度可算得dt

dm

＝0.00363kg ·m 2/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。

查表1-1可知甲醇的燃烧速度

dt

＝0.0576kg ·m 2/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：

6

.02/10)2(/84⎥⎦

⎤⎢⎣⎡=gr dt dm r h ρ―――――――③ 式中：h ——火焰高度，m ；

r ——液池半径，m ；

0ρ——周围空气密度，0ρ=2.93 kg/m 3； g ——重力加速度，g ＝9.8m/s 2

；

dt

dm

——燃烧速度，kg/m 2.s 。 乙二醇池面积＝4850 m 2，折算半径＝39.3 m 甲醇池面积＝2150 m 2，折算半径＝26.2 m 将已知数据代入公式得： 乙二醇火焰高度h ＝8.0879m 甲醇火焰高度 h ＝32.029m 。

5.3.3热辐射通量

当液池燃烧时放出得总热辐射通量为：

]172

[)2(61

.02++=dt

dm

H dt dm rh r Q c ηππ――――④

Q ——总热辐射通量。W ；

η——效率因子，可取0.13～0.35。其它符号意义同前。

η取决于物质的饱和蒸汽压，

即 η＝0.27p 0.32

乙二醇饱和蒸汽压取6.21 kPa ，则η＝0.27p 0.32＝0.484 甲醇饱和蒸汽压取13.33k Pa ，则η＝0.27p 0.32＝0.618 故η的值均取0.35

其他数据取之前算好的结果，

另外，甲醇c H ＝727 kJ/mol ＝22.69×106 J/kg 将已知条件代入式④得 乙二醇Q ＝1.18×107 W 甲醇 Q ＝339.66×107 W

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：2

4x Qt I c

π=

―――――――⑤ 式中I ——热辐射强度，W/m 2；

Q ——总热辐射通量，W ； c t ——热传导系数，此处取1； x ——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

表5-10甲醇辐射热/距离表

5.3.5火灾损失

火灾通过辐射热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通量与损失等级的相应关系上的基础上。

表5-11为不同入射通量造成伤害或损失的情况以及相对应的距乙二醇、甲醇池火焰中心的距离。

必起泡

1.6×103长期辐射无不舒服感24.23 411.12

由表5-11可知，对于乙二醇来说，距液池中心5.01m以内范围对设备、人体的伤害情况为：操作设备全部损坏，人10s内1%死亡，1min内100%死亡；距液池中心6.13m处对设备、人体的伤害情况为：在无火焰、长时间辐射下，木材燃烧的最小能量，1/10s内对人体有重大损伤，1min 之内100%死亡；距液池中心8.67m处对设备、人体的伤害情况为：有火焰时，木材燃烧，塑料熔化的最低能量，10s 内造成1度烧伤1min之内1%死亡；距液池中心24.23m以外对设备、人体无伤害情况。对于甲醇来说，距液池中心84.92m以内范围对设备、人体的伤害情况为：操作设备全部损坏，人10s内1%死亡，1min内100%死亡；距液池中心104.01m处对设备、人体的伤害情况为：在无火焰、长时间辐射下，木材燃烧的最小能量，1/10s内对人体有重大损伤，1min 之内100%死亡；距液池中心147.09m处对设备、人体的伤害情况为：有火焰时，木材燃烧，塑料熔化的最低能量，10s 内造成1度烧伤1min之内1%死亡；距液池中心411.12m以外对设备、人体无伤害情况。

以下为根据表1-2表1-3所绘制的乙二醇、甲醇的热辐射强度/距离图