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1、原油罐区池火火灾模型分析孟庆萍辽宁工程技术大学机械系，辽宁阜新(123000E-mail ：摘 要: 火灾、爆炸是原油罐区最常见的重大事故，经常造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失，但人们对该类安全事故的认识大都停留在定性阶段。本文详细论述了池火火灾模型，在此基础上应用该模型对原油罐区所发生火灾的危险性进行了定量分析。本文将能加深人们对原油罐区火灾的认识，提高安全防范意识。关键词：原油罐区；池火；火灾模型；人机系统1引言在油田联合站、长输管线的首末站及石化炼厂中，原油罐区是储存原油最集中的场所， 储存的原油量较大，由于生产操作、储罐及与其相连的设备、管理等原因，原油罐区极易发生油气的跑冒滴漏，存
2、在很大的火灾安全隐患。原油罐区一旦发生油气泄露，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。原油泄露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。原油泄露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1。热辐射对人体的伤去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
3、、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。2池火火灾模型简述可燃液体（如汽油、柴油等）泄露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池火。池火的燃烧速度、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3：2.1 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dm/dt为0. 001H C dm dm 式中： 单位表面积燃烧速度，kg/(.s ； H C 液=dt C P (T b T 0 +H dt体燃烧热；J/(kg.k； C p 液体的比定压热容；J/(kg.K
4、；T b 液体的沸点，K ； T 0环境温度,K ； H 液体的气化热，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：h =84r dm /dt 0. 6 式中：H 一火焰高度.m ；r 一液池半径.m ；dm/dt一燃烧速率；0(2gr 0. 5kg/ ( m2. s ；0一空气密度.kg/m3；g 一重力加速度；数值为9. 8m/ s2 。2.3 热辐射通量半径为r 的液池燃烧时的总热辐射通量为：dm Q =(+2h H C dt 2dm 0. 60/72+1 式中：Q 一总热辐射通量.w ；q 一效率dt 因子，可取0.130.35；其它符号同上式。2.4目
5、标辐射热辐射强度的计算假设全部辐射热从液池中心点从的小球面辐射出来，则在距离液池中心某一距离X 处的入射辐射强度为：I =Qt c 式中: I一热辐射强度，W/ m2；Q 一总热辐射通量，W ； t C 一热传导系24X数，在无相对理想的数据时，可取1；X 一目标点从到液池中心距离m 2。. 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，强烈的辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡等。因此火灾估算建立在目标热辐射强度与损失等级相对应的基础上，不同的辐射强度造成伤害或损失的情况见表14：表1 不同热辐射强度所造成的损失 热辐射强度（kW m ）37
6、.52512.5 对设备的损失 操作设备全部损坏 在无火焰、长时间辐射下，木材燃烧的最小能量 有火焰时，木材燃烧，塑料融化的最低能量 对人的伤害 1死亡10s 100%死亡1min 重大烧伤10s 100%死亡1min 1度烧伤10s 1%死亡1min20s 以上感觉疼痛，未必起泡长期辐射无不舒服感 4计算示例某原油罐区有6个3000m 3原油拱顶储罐，防火堤的有效容积为3000m 3，防火堤的高度为1.2m ，根据相关资料5可查得：原油的最大质量燃烧速率为0.0781kg/(.s ，原油的燃烧热为41030 kJ/kg，燃烧效率取0.35，空气密度1.293kg/m3, 则防火堤的有效容积半
7、径，即液 0. 530000池半径：28.2m 3. 141. 2dm /dt 0. 60. 0781=火焰高度：h =84r 8428. 20. 50(2gr 0. 51. 29329. 828. 20. 6=66.1mdm 热辐射通量： Q =(r +2rh H C dt 2dm 0. 60/72+1 dt (3. 1428. 22+23. 1428. 266. 10. 07810. 3541. 03106/720. 07810. 60+1960 030.3 kW 目标热辐射强度：计算不同距离处目标热辐射强度，其计算结果见表2。表2 不同距离处目标热辐射强度 距离（m ） 火焰辐射强度（k
8、W/） 距离（m ） 火焰辐射强度（kW/）5结论根据表2中的计算结果可以看出：在原油罐区发生池火火灾时，距离原油罐区45m 范围内，操作设备等相关的建筑物将全部损坏，人员也来不及逃生；在45m 78m 范围内，设施将受到严重损失，人员会有伤亡；在78m 140m 范围内，设施将受到较大损失，人员也会受到伤害；在140m 215m 范围内，设施将受到较小损失，人员只会受到轻微伤害；在215m 之外，可以说是较安全的距离，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，取值偏大，因为在实际生产管理中，原油泄露一般会在较短时间内发现，不太可能发生原油泄露直至充满防火堤的情况，如果仅按池火
9、火灾计算的数据来考虑建构筑物的安全距离，会偏于保守，加大站场的面积，造成人力与财力的浪费，因此，在实际生产中，要在池火火灾模型的基础上，结合其它相关的安全评价模型和相关的行业标准选择合适的安全距离，以减少投资和对人财物的损害。参考文献1柏广文罐区安全评价方法的实证分析及研究石油化工管理干部学院学报，2005, 39 (2： 47-522李民权工业污染事故评价技术手册M 北京：中国环境科学出版社19923王显政安全评价M，中国安全生产监督管理总局编北京：煤炭工业出版社20054朱建华，褚家成. 池火特性参数计算及其热辐射危害评价，中国安全科学学报，2003, 13 （6）：25-285开方明，马
10、夏康，尹谢平等油罐区泄漏及火灾危险评价环境学报，2004, 4 (3： 3-6； Analysis of model of the pool fire disaster in oil-tank fieldMeng Qing-pingLiaoning Technical University, Liaoning Fuxin, PRC(123000AbstractBoth fire disaster and explosion are the great modal hazards in oil-tank field, and often cause seriously disabling acc
11、ident and tremendous loss of property. However the knowledge to the safety accidence mostly stays in the qualitative phase. The paper describes the model of pool fire in detail, and quantitatively analyzes the danger of the pool fire in oil-tank field based on the model. The paper can facilitates people to better know the fire disaster in oil-tank field and improve the consciousness of the safety precaution.Key words: crude oil-tank field；pool fire；the model of fire disaster；man-machine system作者简介：孟庆萍:1970年生，硕士，2005年毕业于中国石油大学（北京），现在辽宁工程技术大学从事科研与教学工作。
