池火灾热辐射量化模型对比分析研究

开放环境中池火灾持续时间久,其主要危害是热辐射。池火灾热辐射计算模型主要有点源模型、Shokri-Beyler模型和Mudan模型等。运用Matlab模拟了池火直径和风速对3种模型热通量的影响,以及3种模型热通量随距离的变化趋势,比较研究了有风和无风情况下3种模型热辐射的传播规律,为定量评价池火灾热辐射后果提供参考。     

热辐射的破坏准则和池火灾的破坏半径

热辐射破坏是发生在开放气环境中的池火灾的主要破坏机理。本文讨论了热辐射的破坏准则，提出预测池火灾破坏半径的方法，进行了数值模拟计算，分而和时纳了池火灾的基本规律     

罐区池火灾多米诺效应试验研究

为研究储罐区发生池火灾时多米诺效应对周围人员及临近储罐的影响,利用180号燃料油开展3组大尺度池火灾试验。首先将所测温度转化为相应的热辐射值与理论值进行对比;然后根据实测热辐射均值,结合人员伤害曲线,分析热辐射对周围人员的伤害情况;最后根据试验结果和理论分析得出临近储罐的损害概率。结果表明:风的速率和风向影响池火燃烧,从而影响其热辐射的传播,即风速越大,下风向接收的热辐射强度越大;风速越不稳定,热辐射波动越大;当热辐射强度足够高时,人员在很短的暴露时间内,即使在远离火灾的地方仍可能受到严重的伤害;压力储罐比常压储罐更容易发生二次事故。因此,池火灾发生时,为预防多米诺效应的发生,要优先给下风向压力储罐降温。     

烃类池火灾热辐射量化分析模型探讨

为澄清有关烃类池火灾热辐射量化分析模型选择中存在的问题,针对"池火计算方法"模型进行量纲分析和物理意义方面的讨论,提出该模型在概念使用、量纲关系、热释放速率的计算以及池火焰模化等方面存在的问题。系统阐述点源模型、Shokri-Beyler模型、Mudan模型等常用烃类池火灾热辐射通量分析模型的适用条件和应用范围。点源模型适用于被辐射目标物从池火焰接受的热辐射通量小于5 kW.m-2情况下池火灾热辐射的量化分析;Shokri-Beyler模型主要应用于估算被辐射目标物从池火焰接受的热辐射通量大于5 kW.m-2的情况;Mudan模型可用于估算无风或有风条件下被辐射目标物从池火焰接受的热辐射通量。     

池火灾评价法在环氧乙烷罐区的应用研究

以某石油化工厂区为工程应用背景,通过对环氧乙烷储罐区计算模型的建立,应用池火灾评价法对环氧乙烷储罐发生池火灾的热辐射伤害区域进行了定量计算,得出环氧乙烷罐区发生池火灾的各级影响半径和造成的伤害程度。结果表明,只有当人员撤离罐区67.35 m范围外方可避免受到热辐射伤害。从环氧乙烷罐区的整体安全性出发,提出了具体的防护措施和建议,为企业的安全管理工作提供参考依据。     

池火灾热辐射下的最小安全距离

防火间距是石油化工企业平面设计中的一个重要参数 ,笔者旨在从流体力学角度研究池火灾发生情况下邻罐之间最小安全距离 ,从而给防火间距的制定提供依据。辐射是储罐区池火灾的主要传热方式 ,作者对池火灾形状以及介质辐射吸收性质进行了适当的简化 ,用CFD软件Fluent对丙烷液化烃储罐池火灾热辐射进行了数值模拟。模拟结果表明对于锰钢材料、内径为 1 2 4 1 0mm液化烃压力储罐 ,稳态池火灾情况下 ,相邻两储罐之间的最小安全距离为 1 5m。     

池火灾热辐射的数值研究

通过列举储罐火灾事故,提出对池火灾进行研究的重要性。介绍目前池火灾国内外的研究现状及发展情况,描述池火灾燃烧特征和模型。应用化学流体力学基本定律,建立了描述池火灾过程的基本控制方程组,并根据适当的条件选择辐射模型。建立物理模型,做出合理假设,确定初始和边界条件,对池火灾热辐射过程进行数值模拟,得出火焰周围入射热流密度分布图,计算出相邻两罐之间的最小安全距离,应用于工程实际中,给防火间距的制定提供理论依据,计算结果定性合理。     

大型原油储罐泄漏隔堤池火灾后果研究

为了研究储罐大孔泄漏后可能产生的隔堤局部面状液池火灾,以10万立方大型原油储罐为例,采用计算流体力学软件FLUENT和火灾模拟软件FDS计算储罐在真实泄漏场景下的液池区域,模拟发生隔堤池火的分布特征及对临罐热辐射影响。研究结果表明:储罐原油泄漏后将在隔堤内形成相对稳定面积的液池,在储罐不同方位处泄漏形成的液池面积与储罐壁距雨水收集槽长度相关;储罐正下方的隔堤池火对储罐造成的热辐射极大;风对临罐受到的池火热辐射强度影响明显,指向罐组中心方向的来风对临罐热辐射强度影响较大。     

化工储罐区空袭次生灾害危险性评价研究

根据化工储罐区及其遭空袭次生灾害的特点,以空袭次生灾害的影响范围作为危险性评价的标准,对化工储罐区的空袭次生灾害进行危险性评价。指出储罐遭空袭后的3种毁伤方式;给出储罐遭空袭发生的次生灾害及其扩散的形式与后果;阐述了化工储罐区空袭次生灾害的成灾机理;分别提出热辐射伤害、冲击波伤害和有毒有害物质扩散的危险性评价方法。以池火灾为例,建立了池火灾的危险性评价模型;论述了池火灾危险性评价的具体流程,并进行了案例分析,根据计算结果提出了相应的减灾对策。笔者认为,化工储罐区遭空袭后的次生灾害的危险性评价具有现实意义,对于化工园区、石化厂、危化品仓库等突发安全事故产生次生灾害的危险性评价同样具有重要的参考价值。     

基于点源模型的拱顶罐池火灾热辐射通量分析

针对目前油品储罐区火灾爆炸事故处置缺少必要理论指导的现状,运用点源模型对常见公称尺寸的拱顶汽油、煤油和柴油储罐全面积池火的热辐射通量进行分析,探讨了油罐直径对点源模型计算结果的影响、水平热辐射通量与总热辐射通量的关系以及相同距离处被辐射目标物接受的热辐射通量随其高度位置的变化.提出了采用罐壁点源方法估算拱顶罐池火灾热辐射通量的建议,推荐采用汽油池火的热辐射通量进行油罐火灾热辐射危险性分析及消防安全设计方面的探讨.     

基于Fluent的危化品火灾中毒数值模拟

为了减少事故发生,以苯储罐为例,对危险化学品储罐区的事故后果进行研究.总结了目前一些典型事故后果模型——火灾、泄漏事故后果模型,选定了相适应的应用模型,然后建立适当的几何模型,通过设定各个边界条件,模拟出毒气扩散的范围以及池火灾的热辐射范围,进而采用Statistical软件拟合出泄漏后浓度以及热辐射量与距离之间的关系,为安全间距的设定奠定了良好的基础,对储罐区的本质安全化管理具有很好的指导作用.     

古城镇建筑火灾门窗洞口热辐射特征研究

为探究古城镇建筑的火灾热辐射规律,有效防范火灾,为古城镇建筑消防改造提供参考,以某城中村古建筑为例,运用热辐射理论原理,分析了建筑火灾时门窗的正对位和非正对位的热辐射特征,总结出古城镇建筑火灾时洞口和外立面热辐射的一般规律:正对位辐射时,接收面辐射通量大小随建筑木制外立面门窗洞口的增大而增加,存在安全距离;非正对位辐射时,辐射规律较为复杂,非正对洞口位置处的热辐射通量受错开距离和间隔距离的双重影响。     

有风情况池火灾热辐射下的最小安全距离

防火间距是石油化工企业平面设计中的一个重要参数,开放环境下的火灾热辐射受大气稳定程度的影响.本文从计算流体力学角度出发,应用CFD(Computationsl Fluid Dynamics)软件Fluent,基于SCI爆炸火灾工程试验"Pool Fire A"的大气条件,对"有风情况下,直径为10 m的苯液池火灾"进行数值模拟,得出非绝热条件下,苯燃烧的峰温以及产物组分、池火灾对周围环境热辐射的空间分布.温度最高点在对称面y=0上,最高温度为1 478 K、火焰倾斜角度为32°(与竖直方向的夹角)、火焰高10.2 m.对于锰钢材料、内径为10 m苯储罐,2～3级风力情况下,相邻两储罐间最小安全距离在上风向为20 m,下风向为27 m.最后对模拟结果进行了分析.     

3m直径煤油池火灾火焰特性的数值研究

为了预测油池火灾的火焰特性,采用CFD模拟技术开展静风状态下3 m直径煤油液池的火灾场景模拟,探讨火焰温度、火焰羽流速度、辐射热通量、燃烧产物质量分数等油池火焰特性参数随高度的变化关系;并结合火焰形态分布,提出一种4区域模型,即将湍流扩散火焰划分为油气混合燃烧区、燃烧火焰区、烟尘区和热烟气区来分析燃烧气流在不同高度的实际物理化学特性。此外,通过经验公式和CFD模拟2种方法分别计算出3 m直径煤油池火灾的火焰高度、火焰表面的辐射通量及热辐射破坏半径,并对计算结果进行比较分析,结果表明:2种方法可互相补充完善,有助于池火灾的热辐射危害性评估。     

比较FDS和FLUENT在池火灾模拟中的应用

热辐射是池火灾燃烧的主要危害之一,可能导致人员伤亡或设备设施损坏。油罐火灾是典型的池火灾。本文通过对无风情况下油罐火灾火焰形状进行理论模型分析,建立了各自的物理模型和几何模型。应用计算流体动力学软件Fluent和火灾动力学模拟软件FDS,对无风情况下池火灾对周围大气环境的热辐射强度进行模拟,得到了火焰周围入射热流密度分布图,运用软件Statistica拟合得出热辐射强度与距离火焰中心的水平距离的对应关系,分别计算出轻伤半径区域下的最小安全距离。数值模型模拟结果与池火灾经验模型进行比较,发现FDS辐射强度结果与经验模型结果吻合较好。分析了利用这两种模型模拟油罐火灾各自的优点和缺点,最后提出了运用FDS软件模型模拟油罐火灾时的优势。     

油气储罐区多米诺事故耦合效应风险分析

为研究油气储罐区多米诺事故中耦合效应对事故扩展的影响,通过借鉴不同领域耦合效应的定义及内涵,提出多米诺事故中耦合效应的定义,并构建多灾种多因素耦合情景及耦合效应影响因素图;针对某一罐区,运用贝叶斯网络模型分析发生池火灾时热辐射的耦合效应,借助Netica软件探讨某储罐发生池火灾时事故的最大可能传播路径。结果表明:储罐受到多热辐射的共同影响即多热辐射场耦合作用时,多米诺事故发生概率明显增大;当储罐V11发生池火灾时,为预防多米诺事故的发生,需要重点对储罐V21采取保护措施。     

基于Fluent的埋地原油管道泄漏事故后果分析

埋地输油管道一旦发生泄漏,一方面会造成土壤污染,另一方面当原油泄漏量过多时会上渗到地面形成油池,进而引发池火灾,对人员、环境、设备均会造成危害。为了研究埋地输油管道泄漏事故的后果,为事故救援及处理提供参考,提出了一种针对此类事故的土壤污染、池火灾后果定量分析方法。方法以Fluent软件为工具模拟原油被点燃前的泄漏扩散情况,分析原油在土壤及地面上的扩散规律及范围,并结合危害模型得到池火灾造成的热辐射危害范围。利用该方法对不同管道压力和泄漏孔径的6种工况下的事故进行了分析,结果表明,原油管道泄漏时的压力及泄漏孔径对原油扩散速度影响较大,进而影响避免事故的难易程度。     

基于CFD的大型储油罐区池火灾数值模拟*

为研究大型储油罐区池火灾温度、热辐射强度、流速、组分等燃烧特性参数在油罐外不同区域的变化规律，以10万m3原油储罐区为研究对象，构建罐区池火灾燃烧数学模型，运用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）技术进行数值模拟研究。结果表明:整个火场温度大致呈锥形分布，火焰温度最高可达1 500 K，纵向来看，底部温度较高，上部温度逐渐降低，径向来看，中心温度较高，周围温度逐渐降低；随着距罐壁以及距罐顶距离的不断增加，热辐射强度均呈现逐渐降低的趋势，最高热辐射强度为132 kW/m2；罐顶上方区域存在火焰卷吸现象，中心位置流速最大，最高可达56 m/s，罐底区域存在火焰贴壁现象；得到燃烧产物（CO和CO2）的体积分数分布，以CO体积分数为0.001作为判断依据，推断出火焰高度为120 m。研究结果可为今后此类火灾事故的防治提供理论支撑。     

LPG喷射火灾危害的研究和分析

分析了LPG喷射火的形成原因及常见发生部位。提出分别以点源模型和固体火焰模型计算火灾热辐射,并比较了其优缺点。分析了喷射火对人员及设备的热辐射伤害效应。将火灾热辐射和热辐射伤害阈值结合起来,定量地分析LPG喷射火的危害及引发次生灾害的可能性,最后进行了实例计算分析。     

气体喷射火灾下热辐射研究

为减少火灾的热辐射伤害和制定合理的作战、疏散方案,借鉴国内外泄漏模型和热辐射模型,考虑到火灾中火焰高度因素,建立压力泄漏-火焰高度-热辐射计算模型,编制了计算程序。对点源辐射模型进行改进,增加火焰宽度的影响,改善了单点源模型的精度,且试验验证了模型的精确性。结果表明:改进的多点源模型比单点源模型能更真实地反映火灾热辐射情况,误差在5%左右。编制的计算机程序,可以实现气体喷射火灾热辐射分布的快速计算。