消防理论研究
基于ＰＨＡＳＴ的池火灾安全距离与影响因素研究
２
，胡庆革３，孙英峰４，王金贵４韦善阳１，
（华北科技学院安全工程学院，河北三河０１．６５２０１；
华北科技学院矿井灾害防治重点实验室，河北三河０２．６５２０１；
中国核工业二三建设有限公司秦山机械厂，浙江嘉兴３３．１４３００；）中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京１４．０００８３
为油罐建设选址和减少油罐泄漏形成池火灾灾害 摘 要：
的影响及抢险救灾活动提供理论支持，通过理论计算和利用ＰＨＡＳＴ软件对油罐泄漏形成池火灾的影响范围及其影响因素进行模拟研究，研究距离、风速和大气稳定度对热辐射强度的热辐射强度总体上随距离的增大而减影响规律。研究表明，
但在距离池火灾中心较近和较远的区域，距离对热辐射强小，
度的影响不大。影响因素中，总体上风速越大，热辐射强度越大；但距离池火灾中心较近和较远的区域，风速对热辐射强度的影响可以忽略；大气稳定度对池火灾热辐射强度的影响可以忽略。
关键词：油罐泄漏；池火灾；热辐射强度；大气稳定度；安全距离
中图分类号：Ｘ９１３．４，ＴＫ１２１，ＴＥ８８１ 文献标志码：Ａ（）文章编号：１００９－００２９２０１５０３－０３００－０４
存易燃易爆油品的油库成为越来越普遍的重大危险源。在油库的潜在危害中最常见的是油罐火灾，而热辐射是开放环境中油罐火灾的主要危害。热辐射的直接影响范围虽然不及爆炸和毒气泄漏，但它容易引起周边设备的。油罐火灾灾变而使灾害扩大（如周围油罐的受热爆炸）油罐的布置间距及救灾影响范围的研究对油库的选址、
具有重要指导意义。随着计算机软硬件的发展，数值模拟的广泛应用可以很好地弥补一些研究空白。利用对油罐泄漏形成池火灾的影响范围进行模拟分ＰＨＡＳＴ，研究距离、风速和大气稳定度等因素对灾害范围的影析，
为油库选址、油罐布置及救灾指导提供参考。响规律，
１ 油罐泄漏形成池火灾理论分析
考察油罐泄漏形成池火灾的灾害影响主要指标是热安全距离，而热辐射强度的确定因素为液池半辐射强度、
径、火焰燃烧高度、燃烧速率以及燃烧热等，相应数学模））型如式（所示。１３～式（
）火焰燃烧高度的经验公式如式（所示。１
随着经济的迅速发展，石化工业生产规模的扩大，储
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
＆ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｚｅｒ．Ｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａｒａｖｉｍｅｔｒ ｙｇｙ ｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｕｎａｅｄＲＶＶｃａｂｌｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｈａｄｔｈｒｅｅｗｅｉｈｔ ｇｇｌｏｓｓｓｔａｅｅｄｄｕｒｉｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌａｉｎｒｏｃｅｓｓ．Ｗｅｉｈｔｌｏｓｓ ｇｇｇｇｐｇ ｍａｉｎｌｏｃｃｕｒｅｄｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔｓｔａｅ．ＷｅｉｈｔｌｏｓｓｏｆＲＶＶｃａｂｌｅ ｙｇｇ ｍａｔｅｒｉａｌｂｅａｎａｔ２６７℃ａｎｄｅｎｄｅｄａｔ８５０℃．Ｗｈｅｎｔｈｅｔｈｅｒ －ｇ，ｍａｌａｉｎｏｆｔｈｅＲＶＶｃａｂｌｅｃａｍｅｔｏｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔｉｔｓｔｈｅｒｍａｌ ｇｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｗｏｉｌｌｄｂｅｉｍｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｈｅａｖｉｅｒｔｈｅｔｈｅｒｍａｌａｉｎｄｅ －ｙｐｇｇ ，ｒｅｅｉｓｔｈｅｌｏｗｅｒｔｈｅｗｅｉｈｔｌｏｓｓｒａｔｅｉｓａｎｄｔｈｅｍｏｒｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｇｇ，ｔｈｅｒｏｌｓｉｓｉｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｏｆｔｈｅｒｍａｌａｉｎｔｉｍｅｔｈｅ ｐｙｙｇｇｇ ｗｅｉｈｔｌｏｓｓｒａｔｅａｎｄｔｈｅｒａｔｅｏｆｗｅｉｈｔｌｏｓｓｅａｋＲＶＶｄｅｃｒｅａｓｅ ｐｇｇｒａｄｕａｌｌ．Ｔｈｅｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｔｏｆｃａｂｌｅａｃｋｅｔｉｓｂｅｔｔｅｒ． ｇｙｊ：；；ＫｅｗｏｒｄｓＲＶＶｃａｂｌｅｍａｔｅｒｉａｌｔｈｅｒｍａｌａｉｎｒｏｌｓｉｓｃｈａｒ －ｇｇｐｙｙｙ ；ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＴＧ－ＤＴＧ
Ｈ＝４２Ｄ
Ｄ）ρ０．６１
（）１
式中：Ｈ为火焰的高度，ｍ；Ｄ为液池直径，ｍ。对于不规（２
）；Ｓ为液池面积，ｍＶ为液
π２３
／（·ｓ）；／；体的燃烧速率，ｋｍｋｍｇｇｇ为ρ为空气密度，其当量直径Ｄ＝则体，
２
／。重力加速度，取９．８ｍｓ
）液池燃烧释放的总热辐射通量计算式如式（所示。２
２（ｒ＋ＤＨ）ＨｃＱ＝０．６１
７２Ｖ＋１
（）２
式中：常取０．Ｑ为总热辐射通量，ｋＷ；２５；η为效率因子，
ｒ为液池半径；Ｈｃ为燃料的燃烧。
根据计算的需要，假设产生的热辐射通量全部从液）根据式（计算不同热辐射强度值对池中心点辐射出来，３应的安全距离。
，作者简介：王 勇（男，山东惠民人，中国１９６９－）人民武装警察部队学院基础部化学教研室副主任，教授，硕士生导师，主要从事材料的安全性能研究工作，河北省廊坊市西环路２２０号，０６５０００。
收稿日期：２０１４－１１－０８
ｔｃ
（）３
４Ｉπ２／；式中：通常取Ｉ为热辐射强度，ｋＷｍｔｃ为热传导系数，
Ｘ＝
）；）基金项目：安全技术及工程（煤矿安全）省级重点学科（中央高校基本科研业务基金资助项目（ＨＫＳＪＺＤ２０１４０１３１４２０１４０１２
３００
，，ＦｉｒｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＭａｒｃｈ２０１５Ｖｏｌ３４Ｎｏ．３ ｇｙ，
１；Ｘ为目标点到中心点的距离，ｍ。２ 实例分析２．１ 油罐区概况
某矿区储油罐区南侧距离高速公路２东侧距离５ｍ，西侧距离围墙２北侧距离公共厕所６站房５ｍ，０ｍ，０ｍ。油罐区共５个埋地油罐，油罐与油罐之间的距离为０．５油罐距离罐区墙壁为０．其中，ｍ，５ｍ；３个３０ｍ汽油罐，
３３
（。柴油罐，总容积１柴油容积折半计算）２个３０ｍ２０ｍ
３
故进行模拟研究。选择软件中对应的池火灾模型，根据计算的油罐实际条件设定池火灾模拟参数，火焰高度为液池直径为９．温度为３压力为１．９．３１ｍ，０６ｍ，０℃，０１３
５
。具体参数值如表３所示。×１０Ｐａ
表２ 不同辐射强度对人的伤害和对设备的伤害及距离
热辐射强度相应的距离２／／／ｍｋＷｍ３７．５
４．９
对人的伤害ｍｉｎ内的死亡率
００％；１０ｓ内死亡率０％
对设备的伤害
设备受严重损坏
由于汽油罐与柴油罐距离较远，相互间的影响可忽略不
３
。汽计，仅以汽油罐为例进行危险分析，则总量为９０ｍ２
，油罐区面积为７．储罐型号为ＨＧ０×９．２＝６４．４ｍ５－
其各项参数如表１所示。１５８０－８５卧式储罐，
２５．０ ６．０
无明火时木材长时间
ｍｉｎ内的死亡率
暴露而被引燃所需要
００％；１０ｓ内严重烧
的最小能量；设备钢
伤
结构开始变形有明火时木材被点燃
ｉｎ内死亡率１％所需要的最小能量塑料管及合成材料熔０ｓ内一度烧伤
化超过２０ｓ引起疼痛玻璃暴露３０ｍｉｎ后但不会起水泡破裂长时间暴露不会有不适感
表３
池火灾模拟条件
—
表１ ＨＧ５－１５８０－８５卧式储罐尺寸
３容积／ｍ
筒体直径／ｍｍ
２４００
长度／ｍｍ６０００
厚度／ｍｍ
８
１２．５ ８．４
３０
并假设３个
油罐的重 将３个地下汽油罐当作整体，
未考虑发生爆炸的前心点为爆炸原点且同时发生爆炸，
后顺序和油罐间的相互影响。图１为该油罐区简图。
４．０ １．６
１４．９２３．６
情 景１ ２ ３ ４
图１ 油罐区简图
５ ６ ７ ８ ９
／风速／ｍｓ１．５１．５１．０２．０３．０４．０５．０６．０１０．０
大气稳定度
ＤＡＤＤＤＤＤＤＤ
２．２ 池火灾危险范围计算
将３个汽油罐视为一个整体，根据危险最大化原则，
２
，池火的燃烧面积为６当量直径Ｄ为９．４．４ｍ０６ｍ。汽
／（），油的燃烧速度取经验值０．空气密度ρ０２５６ｋｍ·ｓ ｇ
２
３
／，）取１．根据式（便可计算出池火的火焰高度为１９ｋｍ１ｇ
３．２ 模拟结果分析
先进行影响范围分析而后分析风速根据模拟结果，
和大气稳定度对热辐射的影响。图２为情景１时辐射强
２
／度分别为３时对应的人７．５、２５．０、１２．５、４．０、１．６ｋＷｍ
９．３１ｍ。
已知液池的当量直径Ｄ＝９．火焰的高度Ｈ＝０６ｍ，
７
效率因子η＝０．汽油燃烧热Ｈｃ＝４．９．３１ｍ，２５，３７×１０
／，／（），汽油的燃烧速度Ｖ＝０．则根据Ｊｋ０２５６ｋｍ·ｓ ｇｇ
２
体伤害为死亡、重伤、轻伤、不适感、安全的影响区域，显／示的影响范围是总的环形影响范围的１４区域。图３为／１．５Ｄ池火热辐射的变化趋势线。
）式（可以计算出液池燃烧时释放出的总热辐射通量为２１１１５１．５３ｋＷ。
在已知总热辐射通量的情况下，根据式（可计算出３）结合文献研究的不同辐不同热辐射强度下的危险距离，
射强度对人的伤害和对设备的伤害结果，可得到在大气稳定、风速极小条件下的结论，如表２所示。
２
／根据表２可知，当热辐射强度小于１．时，６ｋＷｍ
在２３．６ｍ以外的人员和建筑物受到的伤害和破坏在可接受范围内，所以其安全距离为２３．６ｍ。３ 池火灾数值模拟分析３．１ 参数设定
采用ＰＨＡＳＴ软件对油罐区内可能发生的池火灾事
消防科学与技术２０１５年３月第３４卷第３期
／图２ １．５Ｄ池火灾辐射影响范围
分析图３可知，开始时热辐射强度随着距离的扩大这是因为距离池火灾中心越近，受到的热辐不发生变化，
３０１
内，风速越大热辐射强度越大；随着距离扩大到一定程风速的大小对热辐射强度的影响逐渐降级，直至影响度，可以忽略。
大气稳定度分别为Ａ和Ｄ时，模拟得出的热辐射强由此可初步判定大气稳定度对度的变化曲线只有一条，
池火灾热辐射强度的影响可以忽略。
４ 结论及展望
（）油罐火灾的热辐射强度并不因与火源间距增大１
／图３ １．５Ｄ池火灾辐射变化曲线
射强度就会越大，在某一段距离内热辐射强度由于过大导致不随距离的扩大而减小，图中这段距离约为０～４．１在约ｍ。在约４．１～６．５ｍ的距离热辐射强度急剧下降，６．５～５０．０ｍ的距离下降速度略有变小，５０．０ｍ距离之外的区域内热辐射强度稳定。热辐射强度与距离的关系如表４所示。
／表４ １．５Ｄ热辐射强度与距离的关系
热辐射强度相应的距离
２／／／ｍｋＷｍ３７．５
４．１
对人的伤害ｍｉｎ内的死亡率
００％；１０ｓ内死亡率０％
对设备的伤害
在距火源中心４．而呈现指数单调减小；１ｍ内热辐射强在４．但减小度基本不变，１ｍ以后热辐射强度持续减小，趋势逐渐放缓，５０．０ｍ外热辐射强度逐渐趋于稳定。
（）比较数学计算与软件模拟所得到的结果，发现其２
结果大致相同，说明模拟具有一定的有效性。但在某些方面也存在着一定的差异，如理论计算的池火灾安全距离为２而软件模拟的安全距离为３相差较３．６ｍ，６．２ｍ，大。分析认为是由于数学模型的许多数据为经验值，与实际情况存在着一定的偏差。
（）总体上风速越大热辐射强度越大；距离池火灾中３
风速的大小对热辐射强度的影响心较近和较远的区域，可以忽略。
（）大气稳定度对池火灾热辐射强度的影响可忽略。４
）（数值计算和模拟研究得出了在一定程度上与事５
实相符的结果，但是模型简化了很多，考虑的因素不够全依然和现实情况有着不小的差异，例如：许多数据取面，
得都是经验值，与现实条件下的数据有一定的区别，得到的结果与现实情况存在偏差；没有考虑二次爆炸；没有考虑油罐爆炸的先后顺序等。
（）研究了风速、大气稳定度等因素对池火灾的影６
响，而孔径形状、地面粗糙度、视角因素等的影响还未研究，希望在以后的研究中能够有针对性地对以上因素进行探讨，掌握各种因素的影响规律。
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设备受严重损坏
２５．０ ５．７
无明火时木材长时间ｍｉｎ内的死亡率
暴露而被引燃所需要
００
％；１０ｓ内严重烧
的最小能量；设备钢
伤
结构开始变形有明火时木材被点燃内死亡率ｉｎ１％所需要的最小能量塑料管及合成材料熔０ｓ内一度烧伤
化超过２０ｓ引起疼痛玻璃暴露３０ｍｉｎ后但不会起水泡破裂长时间暴露不会有不适感
—
１２．５ １０．２
４．０ １．６
２４．１３６．２
／当热辐射强度小于１．６ｋＷ 结合图３和表４可知，
２
时，在３ｍ６．２ｍ以外的人员和建筑物受到的伤害和破
坏在可接受范围内，其安全距离为３６．２ｍ。大气稳定度为Ｄ时，风速对热辐射强度的影响，如图４所示。
图４ 风速对热辐射强度的影响
比较不同风速条件下热辐射强度随距离的变化可在靠近池火灾中心区域内，风速的大小对热辐射强度知：
的变化几乎不产生影响；随着距离的扩大，在相同的距离
下转第３（）：学与技术，０６页）２０１２，３１１０１０３６－１０３７＋１０４０．（
，，ＦｉｒｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＭａｒｃｈ２０１５Ｖｏｌ３４Ｎｏ．３ ｇｙ，
３０２
３外浮顶罐低液位时罐内油气爆炸研究［］吕东，王婕，李晋．７１０万ｍ
（上接第３０２页）
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Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｃｏｅａｎｄ ｐｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｏｏｌｆｉｒｅｂＰＨＡＳＴｓａｆｅｔ ｐｙｙ
１２３
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：ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｕｏｒｔｆｏｒｃｈｏｏｓｉｎｒｏｖｉｄｉｎ ｐｐｇｐｇ ｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔａｎｋｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆ ｇ ，ｆｉｒｅｄｉｓａｓｔｅｒｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｆｒｏｍｏｉｌｔａｎｋｌｅａｋａｅａｎｄｆｏｒｅｏｏｌ －ｇｐ
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，Ｓ１．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＨｅｎａｎＥｃｏｎｏｍｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｔａｔｅ （ ，ＨｅｎａｎｌｅｃｔｒｉｃｏｗｅｒｏｍａｎｅｎａｎｈｅｎｚｈｏｕＧｒｉｄ Ｈ Ｅ Ｐ Ｃ Ｚｐｙｇ；２．４５００００，ＣｈｉｎａＴｉａｎｉｎＦｉｒｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭＰＳ， ｊ）Ｔｉａｎｉｎ３００３８１，Ｃｈｉｎａ ｊ
：ＡｂｓｔｒａｃｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄａｎａｌｓｉｓｗｅｒｅｃｏｍｌｅｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｔｏ ｙｐｇ ｅｘｌｏｓｉｏｎｓｃｅｎａｒｉｏｓｏｆｒｅａｌｍｏｄｅｌｏｆ１１０ｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓｍａｎ ｐｙ ｗｉｔｈＣＦＤｓｏｆｔｗａｒｅＦＬＡＣＳ．Ｓｅｖｅｒａｌｓｃｅｎａｒｉｏｓｗｅｒｅｓｅｔｔｏｒｅ －ｒｅｓｓｕｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｅｘｌｏｓｉｏｎｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄａｒｅａｏｆｒｅ －ｐｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅａｓｌｅａｓｅｏｎｔｈｅｅｘｌｏｓｉｏｎｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｗａｓｄｅ －ｐｇｐｃｏｍｏｓｅｄｂｉｎｓｕｌａｔｉｎｏｉｌｉｎｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｔａｎｋｕｎｄｅｒｔｈｅ ｐｙｇ ｅｆｆｅｃｔｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｒｃ．Ｔｈｅｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ ｐ，ａｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅａｎｄｏｓｉｔｉｏｎｗａｓａｎａｌｚｅｄａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔ ｇｐｙｏｆａｒｅａｏｆｒｅｌｅａｓｅｏｎｔｈｅｅｘｌｏｓｉｏｎｏｖｅｒｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｒｅｓｓｕｒｅ ｐｐｐａｎａｌｚｅｄｔｏｏ．Ｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｓｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｎｔｈｅａｒｅａｏｆｒｅｓｓｕｒｅ ｙｇｐ ｗｅｒｅａｆｔｅｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋ．ｉｖｅｎｒｅｌｅａｓｅ ｇ
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，作者简介：郭正位（男，河南郑州人，国网１９８０－）河南省电力公司经济技术研究院高级工程师，主要从事输变电工程土建专业设计评审工作，河南省郑州市嵩山南路８７号，４５００００。
收稿日期：２０１４－１１－０８
，作者简介：韦善阳（男，广西河池人，华北１９８３－）科技学院安全工程学院博士，主要从煤矿事灾害监测河北省三河市燕郊经预警技术及煤岩动力灾害研究，济开发区，０６５２０１。
收稿日期：２０１４－１１－０６
３０６
，，ＦｉｒｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＭａｒｃｈ２０１５Ｖｏｌ３４Ｎｏ．３ ｇｙ，
消防理论研究
基于ＰＨＡＳＴ的池火灾安全距离与影响因素研究
２
，胡庆革３，孙英峰４，王金贵４韦善阳１，
（华北科技学院安全工程学院，河北三河０１．６５２０１；
华北科技学院矿井灾害防治重点实验室，河北三河０２．６５２０１；
中国核工业二三建设有限公司秦山机械厂，浙江嘉兴３３．１４３００；）中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京１４．０００８３
为油罐建设选址和减少油罐泄漏形成池火灾灾害 摘 要：
的影响及抢险救灾活动提供理论支持，通过理论计算和利用ＰＨＡＳＴ软件对油罐泄漏形成池火灾的影响范围及其影响因素进行模拟研究，研究距离、风速和大气稳定度对热辐射强度的热辐射强度总体上随距离的增大而减影响规律。研究表明，
但在距离池火灾中心较近和较远的区域，距离对热辐射强小，
度的影响不大。影响因素中，总体上风速越大，热辐射强度越大；但距离池火灾中心较近和较远的区域，风速对热辐射强度的影响可以忽略；大气稳定度对池火灾热辐射强度的影响可以忽略。
关键词：油罐泄漏；池火灾；热辐射强度；大气稳定度；安全距离
中图分类号：Ｘ９１３．４，ＴＫ１２１，ＴＥ８８１ 文献标志码：Ａ（）文章编号：１００９－００２９２０１５０３－０３００－０４
存易燃易爆油品的油库成为越来越普遍的重大危险源。在油库的潜在危害中最常见的是油罐火灾，而热辐射是开放环境中油罐火灾的主要危害。热辐射的直接影响范围虽然不及爆炸和毒气泄漏，但它容易引起周边设备的。油罐火灾灾变而使灾害扩大（如周围油罐的受热爆炸）油罐的布置间距及救灾影响范围的研究对油库的选址、
具有重要指导意义。随着计算机软硬件的发展，数值模拟的广泛应用可以很好地弥补一些研究空白。利用对油罐泄漏形成池火灾的影响范围进行模拟分ＰＨＡＳＴ，研究距离、风速和大气稳定度等因素对灾害范围的影析，
为油库选址、油罐布置及救灾指导提供参考。响规律，
１ 油罐泄漏形成池火灾理论分析
考察油罐泄漏形成池火灾的灾害影响主要指标是热安全距离，而热辐射强度的确定因素为液池半辐射强度、
径、火焰燃烧高度、燃烧速率以及燃烧热等，相应数学模））型如式（所示。１３～式（
）火焰燃烧高度的经验公式如式（所示。１
随着经济的迅速发展，石化工业生产规模的扩大，储
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
＆ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｚｅｒ．Ｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａｒａｖｉｍｅｔｒ ｙｇｙ ｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｕｎａｅｄＲＶＶｃａｂｌｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｈａｄｔｈｒｅｅｗｅｉｈｔ ｇｇｌｏｓｓｓｔａｅｅｄｄｕｒｉｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌａｉｎｒｏｃｅｓｓ．Ｗｅｉｈｔｌｏｓｓ ｇｇｇｇｐｇ ｍａｉｎｌｏｃｃｕｒｅｄｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔｓｔａｅ．ＷｅｉｈｔｌｏｓｓｏｆＲＶＶｃａｂｌｅ ｙｇｇ ｍａｔｅｒｉａｌｂｅａｎａｔ２６７℃ａｎｄｅｎｄｅｄａｔ８５０℃．Ｗｈｅｎｔｈｅｔｈｅｒ －ｇ，ｍａｌａｉｎｏｆｔｈｅＲＶＶｃａｂｌｅｃａｍｅｔｏｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔｉｔｓｔｈｅｒｍａｌ ｇｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｗｏｉｌｌｄｂｅｉｍｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｈｅａｖｉｅｒｔｈｅｔｈｅｒｍａｌａｉｎｄｅ －ｙｐｇｇ ，ｒｅｅｉｓｔｈｅｌｏｗｅｒｔｈｅｗｅｉｈｔｌｏｓｓｒａｔｅｉｓａｎｄｔｈｅｍｏｒｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｇｇ，ｔｈｅｒｏｌｓｉｓｉｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｏｆｔｈｅｒｍａｌａｉｎｔｉｍｅｔｈｅ ｐｙｙｇｇｇ ｗｅｉｈｔｌｏｓｓｒａｔｅａｎｄｔｈｅｒａｔｅｏｆｗｅｉｈｔｌｏｓｓｅａｋＲＶＶｄｅｃｒｅａｓｅ ｐｇｇｒａｄｕａｌｌ．Ｔｈｅｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｔｏｆｃａｂｌｅａｃｋｅｔｉｓｂｅｔｔｅｒ． ｇｙｊ：；；ＫｅｗｏｒｄｓＲＶＶｃａｂｌｅｍａｔｅｒｉａｌｔｈｅｒｍａｌａｉｎｒｏｌｓｉｓｃｈａｒ －ｇｇｐｙｙｙ ；ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＴＧ－ＤＴＧ
Ｈ＝４２Ｄ
Ｄ）ρ０．６１
（）１
式中：Ｈ为火焰的高度，ｍ；Ｄ为液池直径，ｍ。对于不规（２
）；Ｓ为液池面积，ｍＶ为液
π２３
／（·ｓ）；／；体的燃烧速率，ｋｍｋｍｇｇｇ为ρ为空气密度，其当量直径Ｄ＝则体，
２
／。重力加速度，取９．８ｍｓ
）液池燃烧释放的总热辐射通量计算式如式（所示。２
２（ｒ＋ＤＨ）ＨｃＱ＝０．６１
７２Ｖ＋１
（）２
式中：常取０．Ｑ为总热辐射通量，ｋＷ；２５；η为效率因子，
ｒ为液池半径；Ｈｃ为燃料的燃烧。
根据计算的需要，假设产生的热辐射通量全部从液）根据式（计算不同热辐射强度值对池中心点辐射出来，３应的安全距离。
，作者简介：王 勇（男，山东惠民人，中国１９６９－）人民武装警察部队学院基础部化学教研室副主任，教授，硕士生导师，主要从事材料的安全性能研究工作，河北省廊坊市西环路２２０号，０６５０００。
收稿日期：２０１４－１１－０８
ｔｃ
（）３
４Ｉπ２／；式中：通常取Ｉ为热辐射强度，ｋＷｍｔｃ为热传导系数，
Ｘ＝
）；）基金项目：安全技术及工程（煤矿安全）省级重点学科（中央高校基本科研业务基金资助项目（ＨＫＳＪＺＤ２０１４０１３１４２０１４０１２
３００
，，ＦｉｒｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＭａｒｃｈ２０１５Ｖｏｌ３４Ｎｏ．３ ｇｙ，
１；Ｘ为目标点到中心点的距离，ｍ。２ 实例分析２．１ 油罐区概况
某矿区储油罐区南侧距离高速公路２东侧距离５ｍ，西侧距离围墙２北侧距离公共厕所６站房５ｍ，０ｍ，０ｍ。油罐区共５个埋地油罐，油罐与油罐之间的距离为０．５油罐距离罐区墙壁为０．其中，ｍ，５ｍ；３个３０ｍ汽油罐，
３３
（。柴油罐，总容积１柴油容积折半计算）２个３０ｍ２０ｍ
３
故进行模拟研究。选择软件中对应的池火灾模型，根据计算的油罐实际条件设定池火灾模拟参数，火焰高度为液池直径为９．温度为３压力为１．９．３１ｍ，０６ｍ，０℃，０１３
５
。具体参数值如表３所示。×１０Ｐａ
表２ 不同辐射强度对人的伤害和对设备的伤害及距离
热辐射强度相应的距离２／／／ｍｋＷｍ３７．５
４．９
对人的伤害ｍｉｎ内的死亡率
００％；１０ｓ内死亡率０％
对设备的伤害
设备受严重损坏
由于汽油罐与柴油罐距离较远，相互间的影响可忽略不
３
。汽计，仅以汽油罐为例进行危险分析，则总量为９０ｍ２
，油罐区面积为７．储罐型号为ＨＧ０×９．２＝６４．４ｍ５－
其各项参数如表１所示。１５８０－８５卧式储罐，
２５．０ ６．０
无明火时木材长时间
ｍｉｎ内的死亡率
暴露而被引燃所需要
００％；１０ｓ内严重烧
的最小能量；设备钢
伤
结构开始变形有明火时木材被点燃
ｉｎ内死亡率１％所需要的最小能量塑料管及合成材料熔０ｓ内一度烧伤
化超过２０ｓ引起疼痛玻璃暴露３０ｍｉｎ后但不会起水泡破裂长时间暴露不会有不适感
表３
池火灾模拟条件
—
表１ ＨＧ５－１５８０－８５卧式储罐尺寸
３容积／ｍ
筒体直径／ｍｍ
２４００
长度／ｍｍ６０００
厚度／ｍｍ
８
１２．５ ８．４
３０
并假设３个
油罐的重 将３个地下汽油罐当作整体，
未考虑发生爆炸的前心点为爆炸原点且同时发生爆炸，
后顺序和油罐间的相互影响。图１为该油罐区简图。
４．０ １．６
１４．９２３．６
情 景１ ２ ３ ４
图１ 油罐区简图
５ ６ ７ ８ ９
／风速／ｍｓ１．５１．５１．０２．０３．０４．０５．０６．０１０．０
大气稳定度
ＤＡＤＤＤＤＤＤＤ
２．２ 池火灾危险范围计算
将３个汽油罐视为一个整体，根据危险最大化原则，
２
，池火的燃烧面积为６当量直径Ｄ为９．４．４ｍ０６ｍ。汽
／（），油的燃烧速度取经验值０．空气密度ρ０２５６ｋｍ·ｓ ｇ
２
３
／，）取１．根据式（便可计算出池火的火焰高度为１９ｋｍ１ｇ
３．２ 模拟结果分析
先进行影响范围分析而后分析风速根据模拟结果，
和大气稳定度对热辐射的影响。图２为情景１时辐射强
２
／度分别为３时对应的人７．５、２５．０、１２．５、４．０、１．６ｋＷｍ
９．３１ｍ。
已知液池的当量直径Ｄ＝９．火焰的高度Ｈ＝０６ｍ，
７
效率因子η＝０．汽油燃烧热Ｈｃ＝４．９．３１ｍ，２５，３７×１０
／，／（），汽油的燃烧速度Ｖ＝０．则根据Ｊｋ０２５６ｋｍ·ｓ ｇｇ
２
体伤害为死亡、重伤、轻伤、不适感、安全的影响区域，显／示的影响范围是总的环形影响范围的１４区域。图３为／１．５Ｄ池火热辐射的变化趋势线。
）式（可以计算出液池燃烧时释放出的总热辐射通量为２１１１５１．５３ｋＷ。
在已知总热辐射通量的情况下，根据式（可计算出３）结合文献研究的不同辐不同热辐射强度下的危险距离，
射强度对人的伤害和对设备的伤害结果，可得到在大气稳定、风速极小条件下的结论，如表２所示。
２
／根据表２可知，当热辐射强度小于１．时，６ｋＷｍ
在２３．６ｍ以外的人员和建筑物受到的伤害和破坏在可接受范围内，所以其安全距离为２３．６ｍ。３ 池火灾数值模拟分析３．１ 参数设定
采用ＰＨＡＳＴ软件对油罐区内可能发生的池火灾事
消防科学与技术２０１５年３月第３４卷第３期
／图２ １．５Ｄ池火灾辐射影响范围
分析图３可知，开始时热辐射强度随着距离的扩大这是因为距离池火灾中心越近，受到的热辐不发生变化，
３０１
内，风速越大热辐射强度越大；随着距离扩大到一定程风速的大小对热辐射强度的影响逐渐降级，直至影响度，可以忽略。
大气稳定度分别为Ａ和Ｄ时，模拟得出的热辐射强由此可初步判定大气稳定度对度的变化曲线只有一条，
池火灾热辐射强度的影响可以忽略。
４ 结论及展望
（）油罐火灾的热辐射强度并不因与火源间距增大１
／图３ １．５Ｄ池火灾辐射变化曲线
射强度就会越大，在某一段距离内热辐射强度由于过大导致不随距离的扩大而减小，图中这段距离约为０～４．１在约ｍ。在约４．１～６．５ｍ的距离热辐射强度急剧下降，６．５～５０．０ｍ的距离下降速度略有变小，５０．０ｍ距离之外的区域内热辐射强度稳定。热辐射强度与距离的关系如表４所示。
／表４ １．５Ｄ热辐射强度与距离的关系
热辐射强度相应的距离
２／／／ｍｋＷｍ３７．５
４．１
对人的伤害ｍｉｎ内的死亡率
００％；１０ｓ内死亡率０％
对设备的伤害
在距火源中心４．而呈现指数单调减小；１ｍ内热辐射强在４．但减小度基本不变，１ｍ以后热辐射强度持续减小，趋势逐渐放缓，５０．０ｍ外热辐射强度逐渐趋于稳定。
（）比较数学计算与软件模拟所得到的结果，发现其２
结果大致相同，说明模拟具有一定的有效性。但在某些方面也存在着一定的差异，如理论计算的池火灾安全距离为２而软件模拟的安全距离为３相差较３．６ｍ，６．２ｍ，大。分析认为是由于数学模型的许多数据为经验值，与实际情况存在着一定的偏差。
（）总体上风速越大热辐射强度越大；距离池火灾中３
风速的大小对热辐射强度的影响心较近和较远的区域，可以忽略。
（）大气稳定度对池火灾热辐射强度的影响可忽略。４
）（数值计算和模拟研究得出了在一定程度上与事５
实相符的结果，但是模型简化了很多，考虑的因素不够全依然和现实情况有着不小的差异，例如：许多数据取面，
得都是经验值，与现实条件下的数据有一定的区别，得到的结果与现实情况存在偏差；没有考虑二次爆炸；没有考虑油罐爆炸的先后顺序等。
（）研究了风速、大气稳定度等因素对池火灾的影６
响，而孔径形状、地面粗糙度、视角因素等的影响还未研究，希望在以后的研究中能够有针对性地对以上因素进行探讨，掌握各种因素的影响规律。
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设备受严重损坏
２５．０ ５．７
无明火时木材长时间ｍｉｎ内的死亡率
暴露而被引燃所需要
００
％；１０ｓ内严重烧
的最小能量；设备钢
伤
结构开始变形有明火时木材被点燃内死亡率ｉｎ１％所需要的最小能量塑料管及合成材料熔０ｓ内一度烧伤
化超过２０ｓ引起疼痛玻璃暴露３０ｍｉｎ后但不会起水泡破裂长时间暴露不会有不适感
—
１２．５ １０．２
４．０ １．６
２４．１３６．２
／当热辐射强度小于１．６ｋＷ 结合图３和表４可知，
２
时，在３ｍ６．２ｍ以外的人员和建筑物受到的伤害和破
坏在可接受范围内，其安全距离为３６．２ｍ。大气稳定度为Ｄ时，风速对热辐射强度的影响，如图４所示。
图４ 风速对热辐射强度的影响
比较不同风速条件下热辐射强度随距离的变化可在靠近池火灾中心区域内，风速的大小对热辐射强度知：
的变化几乎不产生影响；随着距离的扩大，在相同的距离
下转第３（）：学与技术，０６页）２０１２，３１１０１０３６－１０３７＋１０４０．（
，，ＦｉｒｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＭａｒｃｈ２０１５Ｖｏｌ３４Ｎｏ．３ ｇｙ，
３０２
３外浮顶罐低液位时罐内油气爆炸研究［］吕东，王婕，李晋．７１０万ｍ
（上接第３０２页）
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Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｃｏｅａｎｄ ｐｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｏｏｌｆｉｒｅｂＰＨＡＳＴｓａｆｅｔ ｐｙｙ
１２３
，ＷＥＩＳｈａｎａｎＱｉｎｅ －ｙ－ｇ，ＨＵ ｇｇ
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：ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｕｏｒｔｆｏｒｃｈｏｏｓｉｎｒｏｖｉｄｉｎ ｐｐｇｐｇ ｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｔａｎｋｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆ ｇ ，ｆｉｒｅｄｉｓａｓｔｅｒｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｆｒｏｍｏｉｌｔａｎｋｌｅａｋａｅａｎｄｆｏｒｅｏｏｌ －ｇｐ
，ｔｍｅｒｅｎｃｒｅｓｃｕｅａｎｄｄｉｓａｓｔｅｒｒｅｌｉｅｆａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｇｙ ｏｆｏｏｌｆｉｒｅｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｅｄｆｒｏｍｏｉｌｔａｎｋｌｅａｋａｅｗａｓｒｅｓｃｏｅ －ｐｇｐｓｅａｒｃｈｅｄｂＰＨＡＳＴｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｙ ，ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｌａｗｓａｍｏｎｔｈｅｒｍａｌｒａｄｉａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｄｉｓｔａｎｃｅｗｉｎｄ ｇｙ ｓｅｅｄａｎｄｔｍｏｓｈｅｒｉｃｔａｂｉｌｉｔｅｒｅｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ａ ｓ ｒｐｐｙ ｗｔｈａｔｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｒａｄｉａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｅｎｅｒａｌｌｄｅｃｒｅａｓｅｄｓｈｏｗｅｄ ｙｇｙ ，ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｄｉｓｔａｎｃｅｂｕｔｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｒａｄｉａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔ ｙｈａｄｌｉｔｔｌｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅａｒｅａｓｗｈｅｒｅｗａｓｆａｒｆｒｏｍｏｏｌｆｉｒｅ ｐ，ｃｅｎｔｅｒｏｒｔｏｏｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｃｅｎｔｅｒ．Ｉｎｔｈｅｗｉｎｄｅｎｅｒａｌｒｅａｔｅｒ ｇｇ；ｓｅｅｄｃａｕｓｅｄｔｈｅｂｉｅｒｔｈｅｒｍａｌｒａｄｉａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｂｕｔｏｎｔｈｅ ｇｇｙｐ
ａｒｅａｗｈｅｒｅｗａｓｆａｒｆｒｏｍｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｆｉｒｅｏｒｔｏｏｃｌｏｓｅｔｏｏｏｌ ｐ，ｉｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｗｉｎｄｓｅｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒｅｎｔｈｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｒａｄｉａ －ｐｇ；ｔｉｏｎｃａｎｂｅｉｎｏｒｅｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｔｍｏｓｈｅｒｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｏｎ ｇｐｙ ｏｏｌｆｉｒｅｔｈｅｒｍａｌｒａｄｉａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｃａｎｂｅｉｎｏｒｅｄｔｏｏ． ｐｙｇ
：；；ｏｏｌＫｅｗｏｒｄｓｏｉｌｔａｎｋｌｅａｋａｅｆｉｒｅｔｈｅｒｍａｌｒａｄｉａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉ －ｐｇｙ ；；ｔａｔｍｏｓｈｅｒｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｓａｆｅｔｄｉｓｔａｎｃｅ ｙｐｙｙ
，Ｓ１．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＨｅｎａｎＥｃｏｎｏｍｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｔａｔｅ （ ，ＨｅｎａｎｌｅｃｔｒｉｃｏｗｅｒｏｍａｎｅｎａｎｈｅｎｚｈｏｕＧｒｉｄ Ｈ Ｅ Ｐ Ｃ Ｚｐｙｇ；２．４５００００，ＣｈｉｎａＴｉａｎｉｎＦｉｒｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭＰＳ， ｊ）Ｔｉａｎｉｎ３００３８１，Ｃｈｉｎａ ｊ
：ＡｂｓｔｒａｃｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄａｎａｌｓｉｓｗｅｒｅｃｏｍｌｅｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｔｏ ｙｐｇ ｅｘｌｏｓｉｏｎｓｃｅｎａｒｉｏｓｏｆｒｅａｌｍｏｄｅｌｏｆ１１０ｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓｍａｎ ｐｙ ｗｉｔｈＣＦＤｓｏｆｔｗａｒｅＦＬＡＣＳ．Ｓｅｖｅｒａｌｓｃｅｎａｒｉｏｓｗｅｒｅｓｅｔｔｏｒｅ －ｒｅｓｓｕｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｅｘｌｏｓｉｏｎｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄａｒｅａｏｆｒｅ －ｐｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅａｓｌｅａｓｅｏｎｔｈｅｅｘｌｏｓｉｏｎｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｗａｓｄｅ －ｐｇｐｃｏｍｏｓｅｄｂｉｎｓｕｌａｔｉｎｏｉｌｉｎｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｔａｎｋｕｎｄｅｒｔｈｅ ｐｙｇ ｅｆｆｅｃｔｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｒｃ．Ｔｈｅｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ ｐ，ａｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅａｎｄｏｓｉｔｉｏｎｗａｓａｎａｌｚｅｄａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔ ｇｐｙｏｆａｒｅａｏｆｒｅｌｅａｓｅｏｎｔｈｅｅｘｌｏｓｉｏｎｏｖｅｒｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｒｅｓｓｕｒｅ ｐｐｐａｎａｌｚｅｄｔｏｏ．Ｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｓｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｎｔｈｅａｒｅａｏｆｒｅｓｓｕｒｅ ｙｇｐ ｗｅｒｅａｆｔｅｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋ．ｉｖｅｎｒｅｌｅａｓｅ ｇ
：；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅａｓｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓｏｉｌｉｍｍｅｒｓｅｄａｒｅａｏｆ － ｇｙ ；ｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｅａｓｅＦＬＡＣＳ ｐ
，作者简介：郭正位（男，河南郑州人，国网１９８０－）河南省电力公司经济技术研究院高级工程师，主要从事输变电工程土建专业设计评审工作，河南省郑州市嵩山南路８７号，４５００００。
收稿日期：２０１４－１１－０８
，作者简介：韦善阳（男，广西河池人，华北１９８３－）科技学院安全工程学院博士，主要从煤矿事灾害监测河北省三河市燕郊经预警技术及煤岩动力灾害研究，济开发区，０６５２０１。
收稿日期：２０１４－１１－０６
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，，ＦｉｒｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＭａｒｃｈ２０１５Ｖｏｌ３４Ｎｏ．３ ｇｙ，