易燃液体罐区池火灾模型浅析

郭丰收　王晓东 庄怀鹏

摘 要：本文详细论述了池火火灾模型，在此基础上应用该模型对易燃液体罐区所发生火灾的危险性进行了定量分析，从而能加深人们对易燃液体罐区火灾的认识，提高安全防范意识，为企业制定应急措施、编制事故应急预案提供理论依据。

关键词：易燃液体罐区;火灾;模型

1 引言

在化工生产过程中，易燃液体的储存一般采用储罐的形式，且储存物料量一般较大，由于生产操作、储罐及与其相连的设备、管理等原因，易燃液体罐区易发生跑冒滴漏，易燃液体泄漏后聚集在防火堤内形成液池，液池表面易燃液体蒸汽由于对流而蒸发，遇到引火源会发生池火灾，热辐射是其主要危害。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、目标辐射强度四个参数来表述。

2 池火灾模型分析简述

易燃液体（如汽油、柴油等）泄漏后流到地面形成液池，遇到火源燃烧而形成池火。池火燃烧速度、火焰高度、热辐射通量及目标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，液体表面上单位面积的燃烧速度为：

其中：dm/dt-单位表面积燃烧速度，kg/（m2·s）;Hc-液体燃烧速度，J/kg;cp-液体的比定压热容，J/（kg·K）;Tb-液体的沸点，K;T0-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，其单位面积的燃烧速度为：

燃烧速度可以从化工安全技术手册中直接得到。

2.2 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：

其中，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9.8m/s2;dm/dt-燃烧速度，kg/（m2·s）

2.3 热辐射通量

当液池燃烧时放出的总热辐射通量为：

其中，Q-总热辐射通量W;η-效率因子，可取0.13-0.35;其他符号同前。

2.4 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：

其中，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1;X-目标点到液池中心距离m。

2.5 不同热辐射强度所造成的伤害和损失

3 池火灾模型计算示例

某汽油罐区有6台2000m3汽油内浮顶储罐，储罐区外设防火堤，假设汽油罐泄漏后防火堤内形成液池，遇到火源燃烧而形成池火。

3.1 计算过程

①燃烧速度：根据相关资料可查得：汽油的燃烧速度约为0.025kg/（m2·s）。

②火焰高度：汽油罐泄漏后防火堤内形成液池，半径以防火堤内的液池公称半径计算。防火堤外形为矩形，长为110m，宽为33m，防火堤内面积约为3300m2，则：

空气密度ρ0=1.297kg/m3;重力加速度g=9.8m/s2;则火焰高度计算为：

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

③热辐射通量：效率因子取η=0.35;汽油燃烧热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由目标入射热辐射强度推算目标距离：

X=（Qtc/4πI）0.5

A.对人的伤害，1%死亡（10s）、100%死亡（1min），热辐射通量I取值37.5×103W/m2

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

B.对人的伤害，重大烧伤（10s）、100%死亡（1min），热辐射通量I取值25×103W/m2

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

C.对人的伤害，1度烧伤（10s）、1%死亡（15min），热辐射通量I取值12.5×103W/m2

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

D.对人的伤害，20s以上感觉疼痛，未必起泡，热辐射通量I取值4×103W/m2

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

E.对人的伤害，长时间辐射无不舒服感，热辐射通量I取值1.6×103W/m2

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

3.2 计算结果

4.0 20s以上感觉疼痛，未必起泡 98.86

1.6 长时间辐射无不舒服感 156.31

4 防止发生池火灾的措施建议及应急措施

4.1 防止发生池火灾的措施建议

①首先应尽量避免储罐泄漏，对储罐的材质、焊接质量进行检查，确保罐体质量没问题;

②定期对浮盘、密封材料、液位计等进行检查，发现卡盘、浮盘密封不严、液位计显示不准等情况及时维修，不能维修的要及时更换;

③储罐应设置高低液位报警，并设置紧急切断阀，确保储罐内易燃液体不超量;

④把好物料质量关，确保不达标物料（含硫量太高或含其他腐蚀性物质）不入储罐;

⑤储罐应按规定设置固定式或半固定式泡沫灭火系统，并配备一定数量的移动式泡沫灭火器;

⑥储罐应设置固定式或移动式冷却水系统，温度高或发生火灾时可及时给储罐降温;

⑦根据有关国家标准、规程及具体情况，制定相应的管理制定、安全操作规程，定期对相关人员进行安全教育;

⑧加强对储罐区巡检，发现法兰、阀门等处小的泄漏，及时堵漏，收集泄漏物料;

⑨发现泄漏量较大，无法进行堵漏处理时，应及时将物料倒入其他储罐中;

⑩储罐区等爆炸危险区域内严禁吸烟、穿非防静电衣服、鞋子;禁止使用非防爆工具。

4.2 发生池火灾应急处理措施

①及时启动事故应急预案，迅速撤離周边人员至上风处安全距离以外，并立即进行隔离;

②应急处理人员佩戴正压式空气呼吸器，穿隔热防护服;

③启动泡沫灭火系统，使泡沫覆盖在罐体及防火堤内燃烧液体的表面，从而达到灭火的目的;

④启动相邻罐的冷却水系统，使其温度降低，避免发生连锁火灾、爆炸事故;

⑤及时将池火灾区域未引燃的物料导出;

⑥向相邻单位及社会求援，调集附近的消防车辆进行灭火。

5 结论

对池火灾模型分析进行了简述，并进行了举例分析，得出池火灾事故危害范围，并提出了防止发生池火灾的措施建议及发生池火灾的应急处理措施。在池火火灾模型计算中，液池面积按整个罐区防火堤的面积取值，危害程度及危害范围都比较大。因此避免发生池火灾事故是非常有必要的。

在实际生产管理中，若企业管理完善，巡检及时，按照“防止发生池火灾的措施建议”去落实，便可防止易燃液体泄漏，即便发生泄漏一般会在较短时间内发现，可及时避免池火灾事故的发生，从而可保证了企业的财产安全及职工生命安全。

参考文献：

[1]冯肇瑞.化工安全技术手册[M].北京：化学工业出版社，1993.

[2]王显政.安全评价（第三版），国家安全生产监督管理总局编[M].北京：煤炭工业出版社，2005.

[3]周国泰.危险化学品安全技术全书[M].北京：化学工业出版社，1997.