易燃液體罐區(qū)池火災(zāi)模型淺析

郭豐收　王曉東 莊懷鵬

摘 要：本文詳細(xì)論述了池火火災(zāi)模型，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用該模型對易燃液體罐區(qū)所發(fā)生火災(zāi)的危險性進(jìn)行了定量分析，從而能加深人們對易燃液體罐區(qū)火災(zāi)的認(rèn)識，提高安全防范意識，為企業(yè)制定應(yīng)急措施、編制事故應(yīng)急預(yù)案提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：易燃液體罐區(qū);火災(zāi);模型

1 引言

在化工生產(chǎn)過程中，易燃液體的儲存一般采用儲罐的形式，且儲存物料量一般較大，由于生產(chǎn)操作、儲罐及與其相連的設(shè)備、管理等原因，易燃液體罐區(qū)易發(fā)生跑冒滴漏，易燃液體泄漏后聚集在防火堤內(nèi)形成液池，液池表面易燃液體蒸汽由于對流而蒸發(fā)，遇到引火源會發(fā)生池火災(zāi)，熱輻射是其主要危害。其危害程度可依據(jù)其輻射強(qiáng)度作為指標(biāo)來參考，而輻射強(qiáng)度與池火燃燒速度、火焰高度、熱輻射通量密切相關(guān)，因此池火火災(zāi)模型主要通過池火燃燒速度、火焰高度、熱輻射通量、目標(biāo)輻射強(qiáng)度四個參數(shù)來表述。

2 池火災(zāi)模型分析簡述

易燃液體（如汽油、柴油等）泄漏后流到地面形成液池，遇到火源燃燒而形成池火。池火燃燒速度、火焰高度、熱輻射通量及目標(biāo)輻射強(qiáng)度可用下面幾個關(guān)系式來表述。

2.1 燃燒速度

當(dāng)液池中的可燃液體的沸點(diǎn)高于周圍環(huán)境溫度時，液體表面上單位面積的燃燒速度為：

其中：dm/dt-單位表面積燃燒速度，kg/（m2·s）;Hc-液體燃燒速度，J/kg;cp-液體的比定壓熱容，J/（kg·K）;Tb-液體的沸點(diǎn)，K;T0-環(huán)境溫度，K;H-液體的氣化熱，J/kg;

當(dāng)液體的沸點(diǎn)低于環(huán)境溫度時，其單位面積的燃燒速度為：

燃燒速度可以從化工安全技術(shù)手冊中直接得到。

2.2 火焰高度

設(shè)液池為一半徑為r的圓池子，其火焰高度可按下式計(jì)算：

其中，h-火焰高度m;r-液池半徑m;ρ0-周圍空氣密度kg/m3;g-重力加速度9.8m/s2;dm/dt-燃燒速度，kg/（m2·s）

2.3 熱輻射通量

當(dāng)液池燃燒時放出的總熱輻射通量為：

其中，Q-總熱輻射通量W;η-效率因子，可取0.13-0.35;其他符號同前。

2.4 目標(biāo)入射熱輻射強(qiáng)度

假設(shè)全部輻射熱量由液池中心點(diǎn)的小球面輻射出來，則在距離池中心某一距離（X）處的入射熱輻射強(qiáng)度為：

其中，I-熱輻射強(qiáng)度W/m2;Q-總熱輻射通量W;tc-熱傳導(dǎo)系數(shù)，在無相對理想的數(shù)據(jù)時，可取1;X-目標(biāo)點(diǎn)到液池中心距離m。

2.5 不同熱輻射強(qiáng)度所造成的傷害和損失

3 池火災(zāi)模型計(jì)算示例

某汽油罐區(qū)有6臺2000m3汽油內(nèi)浮頂儲罐，儲罐區(qū)外設(shè)防火堤，假設(shè)汽油罐泄漏后防火堤內(nèi)形成液池，遇到火源燃燒而形成池火。

3.1 計(jì)算過程

①燃燒速度：根據(jù)相關(guān)資料可查得：汽油的燃燒速度約為0.025kg/（m2·s）。

②火焰高度：汽油罐泄漏后防火堤內(nèi)形成液池，半徑以防火堤內(nèi)的液池公稱半徑計(jì)算。防火堤外形為矩形，長為110m，寬為33m，防火堤內(nèi)面積約為3300m2，則：

空氣密度ρ0=1.297kg/m3;重力加速度g=9.8m/s2;則火焰高度計(jì)算為：

=84×32×[0.025/（1.297×（2×9.8×32）0.5）]0.6=36.4（m）

③熱輻射通量：效率因子取η=0.35;汽油燃燒熱Hc=47.3×106J/kg

=（π×322+2π×32×36.4）×0.025×0.35×47.3×106

÷[72×0.0250.60+1]=4.91×108（W）

④由目標(biāo)入射熱輻射強(qiáng)度推算目標(biāo)距離：

X=（Qtc/4πI）0.5

A.對人的傷害，1%死亡（10s）、100%死亡（1min），熱輻射通量I取值37.5×103W/m2

X1=（4.91×108×1÷4π÷（37.5×103））0.5=32.29（m）

B.對人的傷害，重大燒傷（10s）、100%死亡（1min），熱輻射通量I取值25×103W/m2

X2=（4.91×108×1÷4π÷（25×103））0.5=39.54（m）

C.對人的傷害，1度燒傷（10s）、1%死亡（15min），熱輻射通量I取值12.5×103W/m2

X3=（4.91×108×1÷4π÷（12.5×103））0.5=55.92（m）

D.對人的傷害，20s以上感覺疼痛，未必起泡，熱輻射通量I取值4×103W/m2

X4=（4.91×108×1÷4π÷（4×103））0.5=98.86（m）

E.對人的傷害，長時間輻射無不舒服感，熱輻射通量I取值1.6×103W/m2

X5=（4.91×108×1÷4π÷（1.6×103））0.5=156.31（m）

3.2 計(jì)算結(jié)果

4.0 20s以上感覺疼痛，未必起泡 98.86

1.6 長時間輻射無不舒服感 156.31

4 防止發(fā)生池火災(zāi)的措施建議及應(yīng)急措施

4.1 防止發(fā)生池火災(zāi)的措施建議

①首先應(yīng)盡量避免儲罐泄漏，對儲罐的材質(zhì)、焊接質(zhì)量進(jìn)行檢查，確保罐體質(zhì)量沒問題;

②定期對浮盤、密封材料、液位計(jì)等進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)卡盤、浮盤密封不嚴(yán)、液位計(jì)顯示不準(zhǔn)等情況及時維修，不能維修的要及時更換;

③儲罐應(yīng)設(shè)置高低液位報警，并設(shè)置緊急切斷閥，確保儲罐內(nèi)易燃液體不超量;

④把好物料質(zhì)量關(guān)，確保不達(dá)標(biāo)物料（含硫量太高或含其他腐蝕性物質(zhì)）不入儲罐;

⑤儲罐應(yīng)按規(guī)定設(shè)置固定式或半固定式泡沫滅火系統(tǒng)，并配備一定數(shù)量的移動式泡沫滅火器;

⑥儲罐應(yīng)設(shè)置固定式或移動式冷卻水系統(tǒng)，溫度高或發(fā)生火災(zāi)時可及時給儲罐降溫;

⑦根據(jù)有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程及具體情況，制定相應(yīng)的管理制定、安全操作規(guī)程，定期對相關(guān)人員進(jìn)行安全教育;

⑧加強(qiáng)對儲罐區(qū)巡檢，發(fā)現(xiàn)法蘭、閥門等處小的泄漏，及時堵漏，收集泄漏物料;

⑨發(fā)現(xiàn)泄漏量較大，無法進(jìn)行堵漏處理時，應(yīng)及時將物料倒入其他儲罐中;

⑩儲罐區(qū)等爆炸危險區(qū)域內(nèi)嚴(yán)禁吸煙、穿非防靜電衣服、鞋子;禁止使用非防爆工具。

4.2 發(fā)生池火災(zāi)應(yīng)急處理措施

①及時啟動事故應(yīng)急預(yù)案，迅速撤離周邊人員至上風(fēng)處安全距離以外，并立即進(jìn)行隔離;

②應(yīng)急處理人員佩戴正壓式空氣呼吸器，穿隔熱防護(hù)服;

③啟動泡沫滅火系統(tǒng)，使泡沫覆蓋在罐體及防火堤內(nèi)燃燒液體的表面，從而達(dá)到滅火的目的;

④啟動相鄰罐的冷卻水系統(tǒng)，使其溫度降低，避免發(fā)生連鎖火災(zāi)、爆炸事故;

⑤及時將池火災(zāi)區(qū)域未引燃的物料導(dǎo)出;

⑥向相鄰單位及社會求援，調(diào)集附近的消防車輛進(jìn)行滅火。

5 結(jié)論

對池火災(zāi)模型分析進(jìn)行了簡述，并進(jìn)行了舉例分析，得出池火災(zāi)事故危害范圍，并提出了防止發(fā)生池火災(zāi)的措施建議及發(fā)生池火災(zāi)的應(yīng)急處理措施。在池火火災(zāi)模型計(jì)算中，液池面積按整個罐區(qū)防火堤的面積取值，危害程度及危害范圍都比較大。因此避免發(fā)生池火災(zāi)事故是非常有必要的。

在實(shí)際生產(chǎn)管理中，若企業(yè)管理完善，巡檢及時，按照“防止發(fā)生池火災(zāi)的措施建議”去落實(shí)，便可防止易燃液體泄漏，即便發(fā)生泄漏一般會在較短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)，可及時避免池火災(zāi)事故的發(fā)生，從而可保證了企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全及職工生命安全。

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