7火災(zāi)事故后果分析技術(shù)

1、火災(zāi)事故后果分析概述歷史上上著名的的火災(zāi)火災(zāi)事故故后果分分析研究究目的火災(zāi)事故故是工業(yè)業(yè)重大危危險事故故里的主主要類型型，對人人的生命命、財產(chǎn)產(chǎn)和環(huán)境境有巨大大的危害害。火災(zāi)災(zāi)事故后后果分析析作為安安全評價價的一種種類型，對事故故后果進(jìn)進(jìn)行分析析及預(yù)測測，為預(yù)預(yù)測火災(zāi)災(zāi)、爆炸炸和中毒毒事故造造成的后后果提供供準(zhǔn)確有有效的數(shù)數(shù)據(jù)，大大大縮短短了災(zāi)害害后果評評估時間間，提高高災(zāi)害后后果評估估精度，對預(yù)防防、減少少人員傷傷亡和財財產(chǎn)損失失有積極極影響，因此對對火災(zāi)事事故進(jìn)行行事故后后果分析析是十分分有必要要的?；馂?zāi)的分分類火災(zāi)時或或失去控控制蔓延延的一種種災(zāi)害性性燃燒現(xiàn)現(xiàn)象，是是各種災(zāi)災(zāi)害中發(fā)發(fā)生最

2、頻頻繁且最最具毀滅滅性的一一種?；鸹馂?zāi)的種種類很多多，通常常包括森森林、建建筑、油油類以及及可燃?xì)鈿怏w和粉粉塵爆炸炸所引起起的火災(zāi)災(zāi)。這里里主要針針對易燃燃易爆的的氣體或或液體泄泄漏后遇遇到引火火源被點點燃而著著火燃燒燒而引起起火災(zāi)和和固體類類物質(zhì)起起火成災(zāi)災(zāi)進(jìn)行火火災(zāi)事故故后果分分析。由此，我我們將火火災(zāi)分為為池火災(zāi)災(zāi)、噴射射火、火火球、突突發(fā)火和和固體火火災(zāi)五類類。第一章池池火災(zāi)災(zāi)由于油罐罐破裂或或運輸意意外,造造成泄漏漏事故,當(dāng)遇到到點火源源,極可可能發(fā)生生池火災(zāi)災(zāi)。災(zāi)害害一旦發(fā)發(fā)生,人人員暴露露在火災(zāi)災(zāi)的熱輻輻射下,將會受受到嚴(yán)重重的傷害害。池火災(zāi)通通過熱輻輻射方式式影響周周圍環(huán)境境，

3、當(dāng)熱熱輻射強強度足夠夠大時，可使周周圍物體體燃燒或或變形，強烈的的熱輻射射可能燒燒毀設(shè)備備，并造造成人員員傷亡。池火災(zāi)實實例1999年，山山西省某某化工廠廠5000m3直徑為28.5米的汽汽油儲罐罐發(fā)生火火災(zāi)，頂頂部塌陷陷后發(fā)展展為池火火災(zāi)，池池液半徑徑為12.25 m。頓時周周圍一定定范圍內(nèi)內(nèi)籠罩在在強烈的的熱輻射射中。此此事故造造成16人死亡亡，百余余人受傷傷，直接接經(jīng)濟損損失5千千萬元，是一個個典型的的池火災(zāi)災(zāi)事故。池火災(zāi)事事故后果果分析方方法目前，對對池火災(zāi)災(zāi)事故后后果分析析的方法法大體有有兩類：一類是經(jīng)驗公式式計算法法這種計算算方法方方便實用用，簡單單易行，可以規(guī)規(guī)律性地地獲取相相關(guān)

4、數(shù)據(jù)據(jù)，便于于掌握和和預(yù)測油油罐燃燒燒情況的的總體情情況。一類是FDS軟件模擬擬法FDS(FireDynamicsSimulator)是是美國國國家技術(shù)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)局局（NIST）建筑火火災(zāi)實驗驗室開發(fā)發(fā)的基于于場模擬擬的火災(zāi)災(zāi)模擬軟軟件，該該軟件采采用先進(jìn)進(jìn)的大渦渦模擬技技術(shù)，得得到眾多多實例驗驗證，在在火災(zāi)安安全工程程領(lǐng)域應(yīng)應(yīng)用廣泛泛。經(jīng)驗公式式計算法步步驟1.1.1燃燒速度度的計算算由于燃燒燒速度極極不穩(wěn)定定且不斷斷變化，因此取取燃燒中中期平均均燃燒速速度為準(zhǔn)準(zhǔn)。不同同直徑油油罐液體體表面上上單位面面積的燃燃燒速度度為：式中：Vb直直線燃燒燒速度，mm/s；D油罐直直徑，m。直線燃燒燒速度與與

5、質(zhì)量燃燃燒速度度的轉(zhuǎn)換換利用公式式：式中：V質(zhì)量燃燃燒速度度，kg/(m2s)；液體體體積質(zhì)量量，kg/m3。計算結(jié)果果為：單單位面積積燃燒速速度為0.0254kg/(m2s)1.1.2火火焰高度計算算當(dāng)液池為為一個半半徑r的的圓形池池時，火火焰高度度按下述述公式計計算：式中：h火焰焰高度，m；r液池池半徑，m，半半徑為12.25m；0周圍空空氣的體體積質(zhì)量量，取值值1.16kg/m3；g重力力加速度度，取值值9.8 m/s2。計算結(jié)果果為：火火焰高度度可達(dá)22.41m（在大大型火災(zāi)災(zāi)實驗中中，火焰焰形狀并并不清晰晰，因為為在火焰焰周圍存存在大量量的煙，所以上上述火焰焰高度計計算僅是是理想情情

6、況下的的估算值值）。1.1.3液液池燃燒燒時的總輻輻射量液池燃燒燒時的總總輻射量量按下述述公式計計算：式中：Q總輻輻射量，W；效率率因子，介于0.13至0.35之之間;(根據(jù)試試驗數(shù)據(jù)據(jù)，對于于大型油油盤火災(zāi)災(zāi)，由于于煙的屏屏蔽作用用，使得得輻射分分?jǐn)?shù)隨著著油盤直直徑的增增加而下下降，該該計算中中取平均均值0.24);Hc最大發(fā)發(fā)熱量，J/mol，取43 728.8 J/mol。計算結(jié)果果為：由該式計計算得總總熱輻射射量Q=61.9103kW。1.1.4目目標(biāo)入射射熱輻射強強度的計計算假設(shè)全部部輻射熱熱量都由由液池中中心釋放放出來，在距離離液池中中心點X（m）的某一一點的入入射熱輻輻射強度度(

7、目標(biāo)標(biāo)入射熱熱輻射強強度)為為：式中：I入射射熱輻射射強度，W/m3；tc熱傳導(dǎo)導(dǎo)系數(shù)，在無相相對理想想數(shù)據(jù)時時，可取取值1；X目標(biāo)標(biāo)點到火火源（罐罐壁）的的距離，m。上述目標(biāo)標(biāo)入射熱熱輻射強強度公式式，反映映了熱輻輻射能量量與受害害目標(biāo)到到火源距距離之間間的關(guān)系系。當(dāng)入入射熱輻輻射通量量是一個個定值時時，可以以計算出出受害目目標(biāo)與火火源之間間的傷害害距離，參照輻輻射危害害程度（表1），計算算得到：當(dāng)I1=37.5kW/m2時,X1=11.4m；I2=25.0kW/m2時,X2=14.1m；I3=12.5kW/m2時,X3=19.9m；I4=4.0kW/m2時,X4=35.1m；I5=1.6

8、kW/m2時,X5=55.5m。1.1.5對對比熱輻輻射危害程度度表熱輻射計計算所得得熱輻射射曲線FDS采采用NIST的的FDS火災(zāi)模模擬器通通過大渦渦模擬來來進(jìn)行地地面油罐罐火災(zāi)發(fā)發(fā)展過程程的可視視化仿真真。選取取油罐為為中心的的100 m3空間進(jìn)行行模擬，持續(xù)燃燃燒20s，取取以油罐罐中心橫橫截面來來觀察熱熱輻射以以及數(shù)據(jù)據(jù)導(dǎo)出，經(jīng)Smokeview截圖圖可看出出火焰不不停變動動但總體體趨勢穩(wěn)穩(wěn)定，故故取中心心截面火火焰1/2高度度處515s的平平均值為為導(dǎo)出數(shù)數(shù)據(jù)（選選取相同同距離熱熱輻射最最大值），Smokeview模擬擬視圖見見圖13：圖圖1、2是FDS模擬擬油罐燃燃燒熱輻輻射的三三

9、維圖，圖2是是包含煙煙氣情況況下的輻輻射圖。圖3為為熱輻射射截面圖圖。1.2FDS模擬擬熱輻射射計算圖1模模擬油罐罐燃燒熱熱輻射的的三維圖圖圖2包包含煙氣氣情況下下的模擬擬油罐燃燃燒熱輻輻射的三三維圖圖3熱熱輻射射截面圖圖模擬熱輻射計計算所得得熱輻射射曲線經(jīng)驗公式式計算法法與FDS軟件件模擬計計算法之之比較兩組數(shù)據(jù)據(jù)對比可可看出，計算數(shù)數(shù)據(jù)更具具有規(guī)律律性，模模擬數(shù)據(jù)據(jù)具有多多變性和和不對稱稱性，但但二者對對于最大大熱輻射射強度的的數(shù)值點點的走向向上是趨趨于一致致的；通通過對幾幾個重要要數(shù)值點點據(jù)在大大部分時時線完全全擬合。結(jié)論：a)傳傳統(tǒng)計算算方法方方便實用用，可以以規(guī)律性性地獲取取相關(guān)數(shù)數(shù)

10、據(jù)，便便于掌握和和預(yù)測油油罐燃燒燒情況的的總體情情況。b)FDS模模擬對于于火焰的的動態(tài)變變化情況況更具實實際意義義，同時時在數(shù)值值上對經(jīng)經(jīng)驗公式式起到補補充和完完善作用用。c)通通過兩種種方法的的結(jié)合，可以更更全面準(zhǔn)準(zhǔn)確地掌掌握油罐罐燃燒的的熱輻射射強度數(shù)數(shù)據(jù)，更更準(zhǔn)確地地預(yù)測油油罐火災(zāi)災(zāi)的燃燒燒特性，對實戰(zhàn)戰(zhàn)具有重重要的指指導(dǎo)意義義。表1輻輻射危危害程度度一覽案例分析析本例中危危險單元元為輸油油管道，且無防防護堤。假定定泄漏的的液體無無蒸發(fā)、已充分分蔓延且且地面無滲滲透。泄泄漏量為為1000kg，環(huán)境境溫度為為30。原油的的性質(zhì)為為：比重重0.850.89；相對對密度0.7800.970（

11、液）；閃點點是6.6732.22；自燃燃點350；爆炸極極限1.16.4%（V）；沸點300325；火焰焰溫度1100；熱熱值41870kJ/kg。第二章噴噴射火火噴射火事事故后果果分析中中存在大大量的不不確定性性,分析析困難較較大。本本文是運運用噴射射火焰對對目標(biāo)的的入射熱熱輻射強強度計算算模型,確定噴噴射火事事故災(zāi)害害損失面面積,再再根據(jù)城城市街區(qū)區(qū)平均人人口密度度和平均均財產(chǎn)密密度確定定事故中中人員傷傷亡數(shù)量量和財產(chǎn)產(chǎn)損失數(shù)數(shù)量。在在目前技技術(shù)和管管理水平平下這種種方法是是一種較較好的方方法,并并能為其其他相關(guān)關(guān)事故后后果分析析提供思思路。城市燃?xì)鈿夤艿绹妵娚浠鹗率鹿蕦嵗?003年，山

12、山東省濰濰坊市某某輸送天天然氣的的中壓A級管道道發(fā)生破破裂，遇遇明火被被點燃后后發(fā)展為為噴射火火災(zāi)事故故,造成成了一定定量的人人員傷亡亡和財產(chǎn)產(chǎn)損失。經(jīng)測定定，管道道內(nèi)燃?xì)鈿鈮毫闉?.4MPa,外界界大氣壓壓為1.01105Pa,溫溫度為常常溫，裂裂口為圓圓形,且且面積約約為0.4cm2。噴射火事事故后果果分析步步驟2.1事事故分分析前假設(shè)為了便于于計算，首先我我們把把把整個噴噴射火看看成是由由沿噴射射中心線線上的所所有點熱熱源組成成，每個個點熱源源的熱輻輻射通量量相等。（一般般將噴射射火焰看看成由沿沿噴射中中心線上上的5個個點熱源源組成）2.2燃?xì)庑孤┞┧俣鹊牡挠嬎惝?dāng)滿足時時氣體體流動屬屬

13、于聲速速流動，其泄漏漏速度為為：當(dāng)滿足時時，氣體呈呈亞聲速速流動，其泄漏漏速度為為：備注：以上兩式式中p0為環(huán)境壓壓力,Pa;p為管管道內(nèi)燃燃?xì)鈮毫α?Pa;k為氣體體絕熱指指數(shù)（即即定壓比比熱CP與定容容比熱CV之比比;Q0為泄漏速速度,kg/s;Cd為氣體泄泄漏系數(shù)數(shù)（當(dāng)裂裂口形狀狀為圓形形時取1.00,三角角形時取取0.95,長長方形時時取0.90; M為為氣體摩摩爾質(zhì)量量,kg/Kmol; T為為氣體溫溫度,K;A為裂口口面積,m2; R為為氣體常常數(shù),J/molK。根據(jù)上述述計算公公式,則則氣體流流動屬于于聲速流流動,在在常溫下下其泄漏漏速度為為Q0=0.868Kg/s2.3熱熱輻射

14、射強度的計計算在將噴射射火焰看看成由沿沿噴射中中心線上上的5個個點熱源源組成的的前提下下。某點點熱源i到距離離該點x處某一一目標(biāo)點點的熱輻輻射強度度為：式中：為點熱源源 i至至目標(biāo)點點z處的的熱輻射射強度，W/m2；為輻射率率，一般般取0.2；x為點熱熱源到目目標(biāo)點的的距離，m。備注：由于將噴噴射火假假設(shè)有5個點熱熱源，所所以某點點的入射射熱輻射射強度等等于噴射射火的全全部點熱熱源對目目標(biāo)的熱熱輻射強強度的總總和。同同時又由由于噴射射火焰長長度、形形狀受到到噴射速速度、噴噴射口形形狀和大大小、風(fēng)風(fēng)速等多多種因素素影響。噴射火火焰對目目標(biāo)的熱熱輻射強強度計算算存在大大量的不不確定性性，為簡簡化計

15、算算,假設(shè)設(shè)噴射火火沿噴射射中心線線的全部部點火源源集中在在某一點點處,如如下圖所所示。經(jīng)計算，熱輻射射通量為為48275.80J；所所以單個個熱源的的熱輻射射強度與與距離的的關(guān)系式式為。噴射火簡簡化模型型所以，距距離假設(shè)設(shè)點熱源源x處的的目標(biāo)的的入射熱熱輻射強強度即為為：總輻射強強度與距距離的關(guān)關(guān)系是為為：。2.4傷害面積積的計算算火災(zāi)通過過熱輻射射的方式式影響周周圍環(huán)境境,當(dāng)火火災(zāi)產(chǎn)生生的熱輻輻射強度度足夠大大時,可可使周圍圍的物體體燃燒或或變形,強烈的的熱輻射射可能燒燒毀設(shè)備備甚至造造成人員員傷亡,表1中給出了了不同熱熱輻射通通量造成成不同的的損失。根據(jù)表表1中不不同損失失入射通通量的闕

16、闕值,結(jié)結(jié)合下述述公式可可以確定定噴射火火造成不不同災(zāi)害害的半徑徑和面積積。表1輻輻射危危害程度度一覽傷害半徑徑：傷害面積積：式中：I為熱輻輻射強度度，W/m2；q為點點熱源熱熱輻射通通量，W；為為輻輻射率，一般取取0.2。O代表噴噴射火源源；區(qū)域SR代表“操操作設(shè)備備全部損損壞，人人員1死亡l0s、100死死亡1min”；區(qū)域So代表“在在無火焰焰、長時時間輻射射下，木木材燃燒燒；人員員重大損損傷l0s、100死亡亡1min”；區(qū)域SY代表“有有火焰時時，木材材燃燒，塑料熔熔化；人人員1度度燒傷10s、l死亡1min”。噴射火火火災(zāi)危險險區(qū)域的的劃分噴射火事事故后果果分析結(jié)結(jié)果為：以噴射火火

17、源為中中心，以以10.12米米為半徑徑內(nèi)的SR=321.84m2的區(qū)域內(nèi)內(nèi)操作設(shè)設(shè)備全部部損壞，人員1死亡亡l0s、100死亡1min；在在以噴射射火源為為中心，以10.12米到12.4米為半半徑SO=160.92m2的環(huán)形范范圍內(nèi)人人員重大大損傷l0s、100死死亡1min,在一一噴射火火源為中中心，以以12.4米到到17.54米米為半徑徑的SY=482.76m2的環(huán)形區(qū)區(qū)域內(nèi)人人員1度度燒傷10s、l死亡1min。2.5損損失估算城市燃?xì)鈿廨斔筒徊煌陂L長輸燃?xì)鈿廨斔?城市燃燃?xì)夤艿赖辣椴汲浅鞘忻總€個街區(qū),其人口口密度和和財產(chǎn)密密度很大大,事故故一旦發(fā)發(fā)生,極極有可能能造成重重特大人人員傷

18、亡亡和財產(chǎn)產(chǎn)損失。因此對對城市燃燃?xì)夤艿赖绹娚浠鸹馂?zāi)害進(jìn)進(jìn)行損失失估計具具有重要要的實際際意義。由于城城市人口口流動很很大,交交通狀況況隨時間間和街區(qū)區(qū)的不同同而不同同,例如如商業(yè)文文化街、火車站站、汽車車站等區(qū)區(qū)域人員員密度很很大;時時間上,在上下下班高峰峰期街道道人員密密度很大大,而夜夜晚人員員密度則則很小。所以城城市街區(qū)區(qū)人員密密度不易易確定,但可以以針對街街區(qū)不同同的實際際情況通通過成立立調(diào)查小小組進(jìn)行行實地調(diào)調(diào)查確定定。調(diào)查查街區(qū)人人員密度度可分三三個時間間段進(jìn)行行:上下下班時間間(700-900、1100-1300、1700-1900)、白天其其他時間間(500-700、900-1

19、100、1300-1700、1900-2100)、夜夜晚時間間(2100-500)。最后后可以將將調(diào)查結(jié)結(jié)果統(tǒng)計計處理,得到各各個時間間段街區(qū)區(qū)的人員員密度。而街區(qū)區(qū)管道周周邊的財財產(chǎn)密度度也可以以調(diào)查得得到,不不同的是是財產(chǎn)密密度趨于于穩(wěn)定,受不確確定性因因素影響響較小。值得注注意的是是財產(chǎn)密密度應(yīng)包包括路邊邊停放和和路上行行駛的車車輛。假設(shè)某市市某街區(qū)區(qū)經(jīng)調(diào)查查三個時時間段的的平均人人員密度度分別為為:1、1、1 (人人/m2),財產(chǎn)產(chǎn)密度為為2(元/m2)。根據(jù)據(jù)下列公公式可以以計算噴噴射火事事故財產(chǎn)產(chǎn)損失程程度和人人員傷亡亡數(shù)量,具體公公式如下下:N11、N11、N11分別表表示三個個

20、時間段段“人員員1%死死亡/10s、100%死亡亡/1min”;N12、N12、N12分別表表示三個個時間段段“人員員重大損損傷/10s、100%死亡亡/1min”;N13、N13、N13分別表表示三個個時間段段“人員員1度燒燒傷/10s、1%死死亡/1min”。但但在一般般情況下下人員可可以及時時遠(yuǎn)離噴噴射火焰焰,不會會造成死死亡。L1、L2分別表示示全部財財產(chǎn)、部部分財產(chǎn)產(chǎn)損失。經(jīng)對此事事故發(fā)生生后的調(diào)調(diào)查，此此事故發(fā)發(fā)生在上上午10點，不不屬于上上班高峰峰期，再再加上事事故發(fā)生生地點遠(yuǎn)遠(yuǎn)離鬧市市區(qū)，沒沒有造成成人員的的重大傷傷亡，僅僅有部分分人員輕輕度燒傷傷。事故故發(fā)生地地的財產(chǎn)產(chǎn)密度為

21、為10萬萬元/m，所以以最終得得出全部部損失的的財產(chǎn)為為3218.4萬元，部分損損失的財財產(chǎn)為1609.2萬萬元。噴射火事事故后果果分析總總結(jié)噴射火事事故后果果分析受受到大量量不確定定性因素素的影響響,例如如管道裂裂口面積積、噴射射火焰長長度和形形狀、平平均人員員密度、平均財財產(chǎn)密度度、氣候候條件等等。盡管管這些不不確定因因素對后后果分析析造成偏偏差,但但在目前前技術(shù)和和管理水水平下本本文所提提出的后后果分析析計算方方法不失失是一種種較好的的方法,可以為為城市燃燃?xì)夤艿赖里L(fēng)險評評估提供供重要依依據(jù)。案例計算算利用該模模型計算算甲烷泄泄漏所造造成的噴噴射火災(zāi)害后后果：估計泄漏漏口的孔孔徑為0.0

22、2m，管管道內(nèi)絕絕對壓力為為15個個大氣壓壓，折合合1.52106Pa。環(huán)境溫度度為300K，相對濕濕度50%，火火焰溫度度為2000K。甲烷分分子量為為16.04，空氣分分子量為29，甲烷在在空氣中中含量約約為9.8%?；鹎蜓b有過熱熱可燃液液體的儲儲存罐或或工藝容容器突然然失效, 將導(dǎo)導(dǎo)致液體體泄露。由于儲儲罐或容容器中的的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于于大氣壓壓,內(nèi)內(nèi)部的液液體將快快速噴到到空中, 并有有一部分分氣體幾幾乎在瞬瞬間變?yōu)闉闅怏w, 并且且迅速膨膨脹,形形成一一個由可可燃液體體蒸氣、沒有氣氣化的液液體的液液滴以及及空氣組組成的蒸蒸氣云。此蒸氣氣云被點點燃即會會形成火火球?；鹎蜓杆偎僭龃蟮降阶畲?

23、 由于于火球釋釋放的熱熱量使其其內(nèi)部的的液體蒸蒸發(fā)而導(dǎo)導(dǎo)致火球球變輕并并離開地地面,直直到將將其內(nèi)部部燃料燒燒完。在在短短的的燃燒過過程中, 火球球可以釋釋放出大大量的輻輻射能, 而且且會在比比它本身身大好幾幾倍的范范圍內(nèi)引引起人員員傷亡和和財產(chǎn)損損失。因因此,在在對工工藝容器器或過熱熱可燃液液體的儲儲存罐進(jìn)進(jìn)行風(fēng)險險分析的的時候, 建立立一個精精確的火火球熱輻輻射后果果模型, 以對對其進(jìn)行行精確的的定性定定量分析析具有重重要的現(xiàn)現(xiàn)實意義義?；鹎蚴鹿使屎蠊址治龇椒ǚ壳埃瑢鹎虻牡姆治龇椒椒òɡ▋深悾阂活愂庆o態(tài)模型型分析法法此方法將將火球簡簡單地看看為一件件靜態(tài)事事件,一一個有有固定的的

24、大小, 在一一個固定定位置的的火球以以一個固固定的速速率釋放放能量，而忽略略了火球球產(chǎn)生過過程中的的變化，從而使使其分析析結(jié)果產(chǎn)產(chǎn)生偏差差。一類是動態(tài)模型型分析法法此方法考考慮到了了火球本本身所具具有的產(chǎn)產(chǎn)生、燃燃燒擴大大、抬升升以及最最后消失失的動態(tài)態(tài)過程，從而能能夠更加加準(zhǔn)確的的對火球球事故進(jìn)進(jìn)行分析析?；鹎蚴鹿使蕦嵗骋夯蜌獯a碼頭包括括3000T 級液液化石油油氣專用用碼頭和和12臺臺容積積為100m3的臥式液液化石油油氣貯罐罐。液化化石油氣氣是由丙丙烷、丁丁烷等碳碳?xì)浠虾衔锛訅簤阂夯牡囊环N高高熱值(45144 45980 kJ/kg)的的燃料料。經(jīng)測測定本港港區(qū)的液液化石油油

25、氣密度度為0.16kg/ L。主要工工藝設(shè)計計參數(shù): 設(shè)計計壓力11765MPa, 設(shè)計計溫度50oC,充充滿系數(shù)數(shù)85%,安安全泄壓壓閥定值值116 MPa。由由于某次次操作失失誤，儲儲罐區(qū)的的1個個100 m3儲罐發(fā)生生泄漏（泄漏百百分比為為10%）并引引發(fā)火球球,對對周圍人人員及財財產(chǎn)造成成了重大大的傷害害。火球靜態(tài)態(tài)模型分分析法3.1.1火火球半徑的計計算公式式為式中：R火火球半徑徑（m）；W火火球中消消耗的可可燃物質(zhì)質(zhì)能量。對于單單罐儲存存，W取取罐容量量的50%；對對于雙罐罐儲存，W取取罐容量量的70%；對對于多罐罐儲存，W取取罐容量量的90%。3 .1.2 火球球持續(xù)時時間的計算

26、公公式式中：t火火球持續(xù)續(xù)時間；W火火球中消消耗的可可燃物質(zhì)質(zhì)的量。3 .1.3 目標(biāo)標(biāo)接受到的的熱輻射射通量的的計算公公式根據(jù)上式式，就可可以計算算出火球球周圍地地區(qū)不同同距離處處的熱輻輻射通量量值，從從而確定定熱輻射射通量的的分布。式中：q(r)對對目標(biāo)的的熱輻射射通量（kW/m2）；E火火球表面面輻射通通量（kW/m2）。對于于柱狀、臥式和和立式儲儲罐，E 取270kW/m2，對于球球罐，E 取200kW/m2；R火火球半徑徑；r目目標(biāo)與評評價對象象之間的的地面水水平距離離。3 .1.4 目標(biāo)標(biāo)接受到到的熱量量的計算算公式為為式中：Q(r) 目標(biāo)接接受到的的熱量（J/m2）；q(r)目目

27、標(biāo)接受受到的熱熱輻射通通量。由上式可可以看出出，目標(biāo)標(biāo)接受到到的熱量量與其接接收到的的熱輻射射通量和和暴露時時間均成成正比。暴露時時間越長長，則其其接收到到的熱量量越多，受到的的損傷也也越大?；鹎騽討B(tài)態(tài)模型分分析法步步驟Martinsen和和Marx對對TNO 的經(jīng)經(jīng)驗公式式稍做修修正之后后,提出出火球持持續(xù)時間間td為式中M 為火火球內(nèi)燃燃料質(zhì)量量,kg。帶入數(shù)據(jù)據(jù)可以計計算出火火球的持持續(xù)時間間為7.61s。3.2.1火火球持續(xù)時間間的計算算火球直徑的計計算火球直徑徑在增大大階段持持續(xù)變大大,大大概在t=td/ 3時時直徑徑達(dá)到最最大值, 然后后開始離離地升空空,一一直到消消散直徑徑都保持

28、持最大值值不變, 計算算公式為為：在火球擴擴大階段段，火球球直徑與與實踐的的關(guān)系為為：在火球的的穩(wěn)定階階段，火火球的直直徑為：99.84m。3.2.2火球中心心到地面面的高度度火球在放放大階段段保持在在地面上上,而而一旦火火球直徑徑達(dá)到最最大時火火球就開開始上升升,即即在穩(wěn)定定燃燒階階段內(nèi), 火球球中心以以固定的的速率從從處上升到到離地面面處處。火球中心心到地面面的高度度的計算算公式為為：火球在增增大階段段火球中中心離地地面的高高度為：火球在穩(wěn)穩(wěn)定燃燒燒階段火火球中心心離地面面的高度度為：3.2.3目標(biāo)接受受到的熱熱通量的的計算目標(biāo)接受受到的熱熱通量是是火球表面面熱輻射射能E(t ), 火球球

29、和目標(biāo)標(biāo)之間的的幾何視角角系數(shù)F (x,t)和大氣傳輸輸率S(x,t )的函數(shù)，即為:火球表面面輻射能能火球表面面的熱輻輻射隨時時間變化化趨勢是是在火球球的增長長階段保保持最大大值不變變,而而且是在在內(nèi)內(nèi)以固定定的速率率由最大大值減小小到0, 即:式中：HC為燃燒熱熱,kJ/kg; Emax為表面輻輻射能最最大值,kW/m2；f為燃燒熱熱輻射系系數(shù)，其其計算公公式為。代入數(shù)據(jù)據(jù)可以得得出燃燒燒熱輻射系系數(shù)f為為0.32，火火球表面面最大熱熱輻射能能Emax為398.6kW/m2，在火球球的增大大階段，火球的的表面熱熱輻射能能為幾何視角角系數(shù)目標(biāo)可能能在火球球周圍的的各個方方向,即即目標(biāo)標(biāo)不可能

30、能接受到到來自于于輻射表表面上每每個點的的輻射能能,而而只能接接受到其其中一部部分,因因此, 要引引入幾何何視角系系數(shù)這個個參數(shù)。幾何視視角系數(shù)數(shù)就是每每單位面面積上目目標(biāo)接受受的和火火球釋放放的輻射射能之比比,換換一種說說法就是是目標(biāo)能能看到的的火球的的范圍。它不僅僅與火球球的大小小,火火球與目目標(biāo)的距距離有關(guān)關(guān),還還與火球球與目標(biāo)標(biāo)的相對對方位有有關(guān)。火球在增增大階段段的幾何何視角為為：火球在穩(wěn)穩(wěn)定燃燒燒階段的的幾何視視角為：大氣傳輸輸率大氣傳輸輸率(S)為為空氣中中水蒸氣氣和CO2對熱輻射射的吸收收率,其其計算算公式為為：式中R 為相相對濕度度;PV為為一定溫溫度下水水的飽和和蒸汽壓壓,

31、Pa。火球在增增大階段段的大氣氣傳輸率率為：火球在穩(wěn)穩(wěn)定燃燒燒階段的的大氣傳傳輸率為為：圖2100m3的液化石石油氣儲儲罐10%泄漏漏所導(dǎo)致致火球的的D(t) 、H (t) 、E (t)?；鹎蛟谠鲈龃箅A段段和穩(wěn)定定燃燒階階段的熱熱通量之之和為：表2CCPS靜態(tài)模模型與動動態(tài)模型型對于100m3液化石油油氣貯罐罐泄漏產(chǎn)產(chǎn)生火球球的熱劑劑量隨距距離變化化關(guān)系目標(biāo)距離x/mIdose(x) KW/m2CCPS靜態(tài)模型動態(tài)模型10033819220010857500179100042表3 熱輻輻射劑量反應(yīng)應(yīng)關(guān)系熱劑量/(KW/m2)對暴露目標(biāo)所造成的傷害40皮膚灼疼100一度燒傷150二度燒傷（起水泡

32、）250三度燒傷（1%死亡）500三度燒傷（50%死亡）1200三度燒傷（99%死亡）CCPS靜態(tài)模模型與動態(tài)模模型之比比較我們這里里對CCPS靜靜態(tài)模型型和動態(tài)態(tài)模型所所得到的的熱輻射射后果進(jìn)進(jìn)行了比比較,這這里計計算了當(dāng)當(dāng)x=100 m, 200m,500m,1000m 時, 動態(tài)態(tài)模型和和CCPC靜態(tài)態(tài)模型所所得到的的熱通量量的值。從表2、表3中中可以看看出,在在相同同的位置置,CCPS靜態(tài)模模型得到到的熱劑劑量明顯顯大于動動態(tài)模型型。比如如，在100m處處,靜靜態(tài)模型型引起的的是三度度燒傷, 而動動態(tài)模型型引起的的是二度度燒傷; 在200m處處,靜靜態(tài)模型型引起的的是一度度燒傷, 而動

33、動態(tài)模型型引起的的是皮膚膚灼痛。案例計算算某運輸甲甲烷的管管道發(fā)生生泄漏并并著火燃燃燒，泄漏甲甲烷的體體積為20立方方米。已已知甲烷烷的密度為716.8kg/m3，相對濕濕度為50%。突發(fā)火（閃火）液體、氣氣體泄漏漏后在泄泄漏源附附近擴散散，在泄泄源上方方形成氣氣團，氣氣團將在在大氣中中進(jìn)一步步擴散，當(dāng)遇到到火源時時發(fā)生突突然燃燒燒而沒有有爆炸，此種火火災(zāi)為突突發(fā)火。在此種種情況下下，處于于氣體燃燃燒范圍圍內(nèi)的室室外人員員將會全全部燒死死，建筑筑物內(nèi)的的將有部部分人員員燒死。突發(fā)火的的主要危危害來自自熱輻射射和火焰焰直接接接觸?？煽扇嘉镌圃茍F的大大小決定定了可能能造成直直接火焰焰接觸危危害的面

34、面積，而而云團的的大小則則部分取取決于擴擴散和泄泄漏條件件。突發(fā)火事事故后果果分析步步驟4.1突突發(fā)火火火焰高高度的計計算在突發(fā)火火模型中中，假定定突發(fā)火火是一個個火焰以以恒定速速度傳播播的過程程。火焰焰可視高高度可用用近似的的半經(jīng)驗驗公式計計算：式中：H為火焰焰可是高高度，m；d為云團團厚度，m；s為燃燒燒速度，m；為空氣密密度，kg/m3;為燃?xì)饣旎旌衔锏牡拿芏?，kg/m3；r為理想想配比下下空氣與與燃料的的質(zhì)量比比。4.2火火焰高度的計計算火焰寬度度W隨時時間變化化關(guān)系為為：式中：R為云層層半徑，m；S為燃燒燒速度，m/s;t為時間間，s。4.3幾幾何視視角系數(shù)數(shù)的計算算假設(shè)輻射射面和接

35、接受面是是兩個互互相平行行的平面面，則F可用Fmax表示，計計算關(guān)系系如下：式中：H為火焰焰可是高高度，m；X為到目目標(biāo)物的的距離，m；W為火焰焰寬度，m。4.4大大氣傳傳導(dǎo)率的的計算在保守計計算場合合，若是是干燥晴晴朗的天天氣一般般可取=1，已知濕濕度時可可用下式式計算：式中：RH為相相對濕度度；X為到目目標(biāo)物的的距離，m。4.5目目標(biāo)所所受熱輻輻射能的的計算平面物體體單位面面積上接接收的輻輻射能由由下式計計算：式中：E為輻射射能，KW/m2；F為幾何何視角系系數(shù)；為大氣傳傳導(dǎo)率。突發(fā)火事事故后果果分析總總結(jié)突發(fā)火由由于其發(fā)發(fā)生的突突然性和和隱蔽性性等特點點容易被被人們所所忽略，并且此此類火

36、災(zāi)災(zāi)一旦發(fā)發(fā)生可能能造成的的損失普普遍偏大大。并且且易燃?xì)鈿怏w泄露露點與火火災(zāi)發(fā)生生地點可可能距離離比較遠(yuǎn)遠(yuǎn)，從而而為事故故的預(yù)防防和控制制造成很很大困難難。經(jīng)過上述述計算，在我們們可以得得出平面物體體單位面面積上接接收的輻輻射能然然后再對對照表1中的物體體和人員員破壞和和損傷閾閾值就可可以分析析出突發(fā)發(fā)火的危危害半徑徑，從對對提高災(zāi)害害后果評評估精度度，預(yù)防防、減少少人員傷傷亡和財財產(chǎn)損失失有一定定幫助。表1輻輻射危危害程度度一覽案例分析析在一個空空曠的地地面短時時間泄漏漏了大量量的丙烷烷，在傳播擴擴散中形形成一個個扁平的的圓形的的云團。云團約約有1.2m厚，直徑為為80m，云團團內(nèi)燃料料的

37、體積積百分比比為15%，從云云團邊緣緣點火燃燃燒。當(dāng)當(dāng)時風(fēng)速速1m/s，相相對濕度為為40%，已知知丙烷分分子量為為44kg/kmol，空氣29kg/kmol，理想想配比時時燃料占占的體積積比st0.04，恒定定壓力下下理想配配比時燃燃燒的膨膨脹比8(碳?xì)浠虾衔镆话惆闳?)。要求計計算距離離云團中中心90m處處一個垂垂直接收收面上所所受的熱熱輻射通通量隨時時間的變化情情況。固體火災(zāi)災(zāi)固體火災(zāi)災(zāi)多指易易燃或可可燃的固固體被引引燃并且且其燃燒燒反應(yīng)超超出了人人們可接接受的范范圍的火火災(zāi)事故故。固體體火災(zāi)的的主要危危害方式式是熱輻輻射和有有毒煙氣氣。當(dāng)固體火火災(zāi)的熱熱輻射強強度足夠夠大時，可進(jìn)一一

38、步使周周圍物體體燃燒起起火并造造成人員員傷亡；同時，固體火火災(zāi)產(chǎn)生生的有毒毒有害煙煙氣也可可導(dǎo)致現(xiàn)現(xiàn)場人員員的窒息息、中毒毒乃至死死亡。固體火災(zāi)災(zāi)實例2003年，山山東省棗棗莊市某某裝修建建材市場場倉庫由由于電氣氣設(shè)備老老化導(dǎo)致致周圍裝裝修建材材被引燃燃而引發(fā)發(fā)火災(zāi)，最終整整個倉庫庫的建材材均被點點燃。此此次火災(zāi)災(zāi)持續(xù)半半個小時時方才被被撲滅，造成了了2人死死亡、多多人受傷傷及大量量的財產(chǎn)產(chǎn)損失。經(jīng)事故后后調(diào)查，倉庫內(nèi)內(nèi)50噸噸建材全全部燒毀毀，建材材的平均均燃燒熱熱為25000kj/kg,固體火災(zāi)災(zāi)熱輻射射危害分分析方法法固體火災(zāi)災(zāi)的熱輻輻射參數(shù)數(shù)按點源源模型估估計。此此模型人人為火焰焰射出

39、的的能量為為燃燒的的一部分分，并且且輻射強強度與目目標(biāo)至火火源中心心距離的的平方方成反比比，即：式中：qr為目標(biāo)接接收到的的輻射強強度，W/m2；f為輻射射系數(shù)，可取f=0.25；Mc為燃燒速速率，kg/s；Hc為燃燒熱熱，J/kg；x為目標(biāo)標(biāo)至火源源中心間間的水平平距離，m。事故后果果分析經(jīng)分析，裝修建建材的燃燃燒速度度為28kg/s，所所以此次次火災(zāi)的的熱輻射射強度與與木標(biāo)離離火源距距離x的的關(guān)系式式為:對照表3可知，引引起一度度燒傷、二度燒燒傷、三三度燒傷傷和人員員全部死死亡的危危害半徑徑分別為為11.8m、9.6m、7.4m、3.4m，然后我我們就可可以劃定定危險區(qū)域域。表3 熱輻輻射

40、劑量反應(yīng)應(yīng)關(guān)系熱劑量/(KW/m2)對暴露目標(biāo)所造成的傷害40皮膚灼疼100一度燒傷150二度燒傷（起水泡）250三度燒傷（1%死亡）500三度燒傷（50%死亡）1200三度燒傷（99%死亡）固體火災(zāi)災(zāi)事故危危險區(qū)域域的劃分分火災(zāi)煙氣氣毒性評評價1、火災(zāi)災(zāi)煙氣是是由三類類物質(zhì)組組成的具具有較高高溫度的的云狀混合物,即(1)燃燒燒產(chǎn)生的的氣相產(chǎn)產(chǎn)物,如如水蒸汽汽、CO2等;(2)流流動過程程中卷吸吸的空氣氣;(3)多種種微小的的固體顆顆粒和液滴。2、統(tǒng)計計結(jié)果表表明,火火災(zāi)中76%的的人是由由于吸入入有毒燃燃燒產(chǎn)物物而死，而被火火直接燒燒死的人人數(shù)只占占全部死死亡人數(shù)數(shù)的一小小部分。3、火災(zāi)災(zāi)煙

41、氣組組成非常常復(fù)雜,它不僅僅與燃燒燒材料有有關(guān),而而且與燃燃燒條件件有關(guān)?；馂?zāi)中煙煙氣主要要包括二氧化碳碳、一氧氧化碳、氰化氫氫、氮氧氧化物、二氧化化硫、硫硫化氫、氨氣、鹵化氫氫等毒性氣氣體。毒性氣體理化性質(zhì)二氧化碳（CO2）中性無色無味的惰性氣體，無腐蝕作用，有一定的毒性，當(dāng)空氣中的二氧化碳濃度達(dá)10%以上人就會死。一氧化碳（CO）無色、無味、無臭、無刺激性的有毒氣體，幾乎不溶于水，在空氣中不容易與其它物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，屬于內(nèi)窒息性毒物，一氧化碳為0.2%時，30min內(nèi)人們便會發(fā)生生命危險；一氧化碳的濃度越高，造成死亡的時間就越短，1%是致死濃度。氰化氫（HCN）有強烈的類似苦扁桃臭味的無

42、色氣體；它能作用于神經(jīng)系統(tǒng)，阻礙紅細(xì)胞的氧化功能，對機體的毒作用主要是由于氰離子抑制細(xì)胞呼吸酶造成“細(xì)胞內(nèi)窒息”引起；主要表現(xiàn)為急性腦缺氧癥狀，超過10uL/L的濃度就會帶來危險。氮氧化物（NOx）主要指一氧化氮和二氧化氮；一氧化氮無色無味，僅對呼吸系統(tǒng)有刺激，一般難以感覺到它的存在，所以危險性很大；當(dāng)氧氣充足的條件下，它會轉(zhuǎn)變成二氧化氮；以二氧化氮為主時，對肺的損害比較明顯；以一氧化氮為主時，高鐵血紅蛋白癥和中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害比較明顯。二氧化硫（SO2）可使呼吸道纖毛運動和粘膜的分泌功能受到抑制，會引起咳嗽并刺激眼睛，可使支氣管和肺部出現(xiàn)刺激癥狀，使肺組織受損。濃度達(dá)到400uL/L時可使人呼吸困難。硫化氫（H2S）強烈的臭蛋氣味的無色氣體