池火災熱輻射通量定量分析方法比較與優化

摘 要：油罐池火的火焰及其產生的熱輻射，可能導致周圍人員傷亡或設備設施損壞。通過分析比較目前國際上四種主要計算池火災熱輻射通量經驗模型的建立背景和適用范圍，提出優化的池火災熱輻射通量計算方法，并且結合熱輻射通量判斷準則進行危險評價。

關鍵詞：油罐；池火災；熱輻射通量

火災事故在化工企業和危險性物料運輸事故中占相當大的比例[1]，對過去6099起事故分析的結果表明，火災事故在其中占41.4%。在不同類型的火災（噴焰火災、閃燃火災等）中，池火災最為常見，如果池火災火焰直接接觸到設備表面，由于熱流量非常高，會使情況變得非常危險。

國外對池火災的研究起步較早[2]，對室內池火災和開放環境中的池火災的機理、物理特征、災害模擬計算做了大量的研究和實驗數據，建立了眾多經驗或半經驗公式來靜態地描述池火災的燃燒過程、發熱特性與相關因素的影響。主要有四種計算和評估池火災熱輻射通量的經驗模型，也是目前國際上主要的計算和評估池火災熱輻射通量的經驗模型，其建立背景和適用條件各不相同。本課題研究在分析比較各池火災熱輻射通量計算模型優缺點的基礎上，提出優化的池火災熱輻射通量計算方法。

兩個簡易模型分別為Shokri和Beyler建立的簡易模型和點源模型，而后兩種相對較復雜的模型一種是由Shokri和Beyler建立的，另一種是由Mudan建立的。

1 池火災熱輻射通量計算模型比較及方法優化

表1.1列出四種池火災模型總結。通過對四種池火災模型建立背景和適用范圍的介紹。表1.2對四種池火災模型建立背景和適用范圍的對比，并得出了相關結論。

2 熱輻射通量判斷準則

池火災的破壞作用主要是熱輻射，池火災對周圍目標的熱輻射。當池火災發生時，首要確定的是對周圍的傷害程度，才能安全有效的進行救火及搶險救災等工作。安全距離是指儲罐火災事故的危害小于人員或設備能承受的臨界水平時離事故中心的距離。

常見的熱輻射的破壞標準[6]可以歸納為熱通量準則、熱強度準則、熱通量-時間準則，結合本課題研究對象為穩態池火災，所以選用熱通量準則來計算人和物體的安全。穩態火災熱輻射作用下，人員傷害和設備破壞的臨界熱通量見表3.1。

根據熱通量準則[7]，目標破壞的判據為：

式中： ⑴通過對國際上四種主要的池火災熱輻射通量計算模型原始文獻的收集整理，在深入研究的基礎上，對其建立背景和適用范圍進行分析比較，并且優化池火災熱輻射通量計算模型

⑵利用優化后的池火災熱輻射通量計算模型引入安全距離這一概念，得出了相應人員傷害和設備破壞的臨界距離。

⑶雖然本文的研究取得了一定的成果，但儲罐池火災熱輻射通量是十分復雜的，要想真正得到準確的池火災熱輻射通量，還需要大量的實驗測量。

[參考文獻]

[1]黃金印，傅智敏.烴類池火災火焰溫度分布[J].消防技術與產品信息， 2000（11）：42-45.

[2]王志榮，蔣軍成，姜慧.室外池火災火焰環境研究進展[J].石油與天然氣化工，2005，34（4）：321-324.

[3]SHOKRI M，BEYLER C L.Radiation from Larger Pool Fires[J]. Journal of Fire Protection Engineering，1989，4（1）：141-150.

[4]MODAN K S.Thermal Radiation Hazards from Hydrocarbon Pool Fires[J].Progress Energy Combustion Science，1984（10）：59-80.

[5]公安部政治部.消防燃燒學[M].北京：中國人民公安大學出版社， 2006：254.

[6]李惠.工業罐區池火災災害過程的數值模擬研究[D].南京：南京工業大學，2005.

[7]傅智敏.工業企業防火[M].北京：中國人民公安大學出版社，2008：72.