易燃液體罐區池火災模型淺析

郭豐收　王曉東 莊懷鵬

摘 要：本文詳細論述了池火火災模型，在此基礎上應用該模型對易燃液體罐區所發生火災的危險性進行了定量分析，從而能加深人們對易燃液體罐區火災的認識，提高安全防范意識，為企業制定應急措施、編制事故應急預案提供理論依據。

關鍵詞：易燃液體罐區;火災;模型

1 引言

在化工生產過程中，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，由于生產操作、儲罐及與其相連的設備、管理等原因，易燃液體罐區易發生跑冒滴漏，易燃液體泄漏后聚集在防火堤內形成液池，液池表面易燃液體蒸汽由于對流而蒸發，遇到引火源會發生池火災，熱輻射是其主要危害。其危害程度可依據其輻射強度作為指標來參考，而輻射強度與池火燃燒速度、火焰高度、熱輻射通量密切相關，因此池火火災模型主要通過池火燃燒速度、火焰高度、熱輻射通量、目標輻射強度四個參數來表述。

2 池火災模型分析簡述

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、熱輻射通量及目標輻射強度可用下面幾個關系式來表述。

2.1 燃燒速度

當液池中的可燃液體的沸點高于周圍環境溫度時，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，K;T0-環境溫度，K;H-液體的氣化熱，J/kg;

當液體的沸點低于環境溫度時，其單位面積的燃燒速度為：

燃燒速度可以從化工安全技術手冊中直接得到。

2.2 火焰高度

設液池為一半徑為r的圓池子，其火焰高度可按下式計算：

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 目標入射熱輻射強度

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

其中，I-熱輻射強度W/m2;Q-總熱輻射通量W;tc-熱傳導系數，在無相對理想的數據時，可取1;X-目標點到液池中心距離m。

2.5 不同熱輻射強度所造成的傷害和損失

3 池火災模型計算示例

某汽油罐區有6臺2000m3汽油內浮頂儲罐，儲罐區外設防火堤，假設汽油罐泄漏后防火堤內形成液池，遇到火源燃燒而形成池火。

3.1 計算過程

①燃燒速度：根據相關資料可查得：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形成液池，半徑以防火堤內的液池公稱半徑計算。防火堤外形為矩形，長為110m，寬為33m，防火堤內面積約為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由目標入射熱輻射強度推算目標距離：

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 計算結果

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 防止發生池火災的措施建議及應急措施

4.1 防止發生池火災的措施建議

①首先應盡量避免儲罐泄漏，對儲罐的材質、焊接質量進行檢查，確保罐體質量沒問題;

②定期對浮盤、密封材料、液位計等進行檢查，發現卡盤、浮盤密封不嚴、液位計顯示不準等情況及時維修，不能維修的要及時更換;

③儲罐應設置高低液位報警，并設置緊急切斷閥，確保儲罐內易燃液體不超量;

④把好物料質量關，確保不達標物料（含硫量太高或含其他腐蝕性物質）不入儲罐;

⑤儲罐應按規定設置固定式或半固定式泡沫滅火系統，并配備一定數量的移動式泡沫滅火器;

⑥儲罐應設置固定式或移動式冷卻水系統，溫度高或發生火災時可及時給儲罐降溫;

⑦根據有關國家標準、規程及具體情況，制定相應的管理制定、安全操作規程，定期對相關人員進行安全教育;

⑧加強對儲罐區巡檢，發現法蘭、閥門等處小的泄漏，及時堵漏，收集泄漏物料;

⑨發現泄漏量較大，無法進行堵漏處理時，應及時將物料倒入其他儲罐中;

⑩儲罐區等爆炸危險區域內嚴禁吸煙、穿非防靜電衣服、鞋子;禁止使用非防爆工具。

4.2 發生池火災應急處理措施

①及時啟動事故應急預案，迅速撤離周邊人員至上風處安全距離以外，并立即進行隔離;

②應急處理人員佩戴正壓式空氣呼吸器，穿隔熱防護服;

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

④啟動相鄰罐的冷卻水系統，使其溫度降低，避免發生連鎖火災、爆炸事故;

⑤及時將池火災區域未引燃的物料導出;

⑥向相鄰單位及社會求援，調集附近的消防車輛進行滅火。

5 結論

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

在實際生產管理中，若企業管理完善，巡檢及時，按照“防止發生池火災的措施建議”去落實，便可防止易燃液體泄漏，即便發生泄漏一般會在較短時間內發現，可及時避免池火災事故的發生，從而可保證了企業的財產安全及職工生命安全。

參考文獻：

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[2]王顯政.安全評價（第三版），國家安全生產監督管理總局編[M].北京：煤炭工業出版社，2005.

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