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重大事故后果分析方法池火灾


重大事故后果分析方法:火灾 易燃、易爆的气体、液体泄漏后遇到引火源就会被点燃而着火燃 烧,燃烧方式有池火、喷射火、火球和突发火 4 种。 1 池火 可燃液体(如汽油、柴油等)泄漏后流到地面形成液池,或流到水 面并覆盖水面,遇到火源燃烧而成池火。 1.1 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 dm/dt 为:

式中 dm/dt——单位表面积燃烧速度,kg/(m2·s); Cp——液体的定压比热,J/(kg·K); Tb——液体的沸点,K; To——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,如加压液化气或冷冻液化气,其 单位面积的燃烧速度 dm/dt 为:

式中 符号意义同前。 燃烧速度也可从手册中直接得到。表 6—3 列出了一些可燃液体 的燃烧速度。

1.2 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:

式中 h——火焰高度,m;

r——液池半径,m; ρ 0——周围空气密度,kg/m3; g——重力加速度,g=9.8m/s2; dm/dt——燃烧速度,kg/(m2·s)。 1.3 热辐射通量 当液池燃烧时放出的总热辐射通量为:

式中 Q——总热辐射通量,W; η ——效率因子,可取 0.13~0.35。 其他符号意义同前。 6.2.1.4 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, 则在距液池 中心某一距离 x 处的入射热辐射强度为:

式中 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,可取为 1; x——目标点到液池中心距离,m。 2 喷射火 加压的可燃物质泄漏时形成射流,如果在泄漏裂口处被点燃,则 形成喷射火。 这里所用的喷射火辐射热计算方法是一种包括气流效应 在内的喷射扩散模式的扩展。 把整个喷射火看成是由沿喷射中心线上 的几个点热源组成,每个点热源的热辐射通量相等。 点热源的热辐射通量按下式计算: 式中 q——点热源热辐射通量,W; η ——效率因子,可取 0.35; Qo——泄漏速度,kg/s; Hc——燃烧热,J/kg。 从理论上讲, 喷射火的火焰长度等于从泄漏口到可燃混合气燃烧 下限(LFL)的射流轴线长度。 对表面火焰热通量, 则集中在 LFL/1. 5 处。 点的划分可以是随意的, n 对危险评价分析一般取 n=5 就可以了。 射流轴线上某点热源 i 到距离该点工处一点的热辐射强度为:

式中 Ii——点热源 i 至目标点 x 处的热辐射强度,W/m2; q——点热源的辐射通量,W; R——辐射率,可取 0.2; x——点热源到目标点的距离,m。 某一目标点处的入射热辐射强度等于喷射火的全部点热源对目 标的热辐射强度的总和:

式中 n——计算时选取的点热源数,一般取 n=5。 3 火球和爆燃 低温可燃液化气体由于过热,容器内压增大,使容器爆炸,内容 物释放并被点燃,发生剧烈的燃烧,产生强大的火球,形成强烈的热 辐射。 火球半径为: 式中 R——火球半径,m; M——急剧蒸发的可燃物质的质量,kg。 火球持续时间为: 式中 t——火球持续时间,s。 火球燃烧时释放出的辐射热通量为:

式中 Q——火球燃烧时辐射热通量,W; Hc——燃烧热,J/kg; η ——效率因子,取决于容器内可燃物质的饱和蒸气压,η =0.27p0.32。 目标接受到的入射热辐射强度为

式中 Tc——传导系数,保守取值为 1; x——目标距火球中心的水平距离,m。 4 固体火灾

固体火灾的热辐射参数按点源模型估计。 此模型认为火焰射出的 能量为燃烧的一部分, 并且辐射强度与目标至火源中心距离的平方成 反比,即: 式中 qr——目标接受到的辐射强度,W/m2; f——辐射系数,可取 f=0.25; Mc——燃烧速率,kg/s; Hc——燃烧热,J/kg; x——目标至火源中心间的水平距离,m。 5 突发火 泄漏的可燃气体、液体蒸发的蒸气在空中扩散,遇到火源发生突 然燃烧而没有爆炸。此种情况下,处于气体燃烧范围内的室外人员将 会全部烧死,建筑物内将有部分人被烧死。 突发火后果分析,主要是确定可燃混合气体的燃烧上、下极限的 轮廓线及其下限随气团扩散到达的范围。为此,可按气团扩散模型计 算气团大小和可燃混合气体的浓度。 6 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的基础上。 表 6—4 为不同入射通量造成伤害或损失的情况。

从表 6—4 中可看出,在较小辐射等级时,致人重伤需要一定的 时间,这时人们可以逃离现场或隐蔽起来。


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