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摘 要:泄漏偏二甲肼池火灾产生的热辐射可能导致周围人员伤亡、设备损坏或人员中毒事故。通过池火灾计算模型对泄漏偏二甲肼池火的火焰半径、火焰高度、火灾总的热辐射通量以及目标入射热辐射通量等参数进行了计算。根据热辐射和伤害准则,对偏二甲肼池火灾造成的伤害进行了研究,这对应急救援等具有一定的指导意义。
关键词:偏二甲肼 池火灾 热辐射
中图分类号:X93 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)04(c)-0091-03
液体推进剂燃料偏二甲肼在军事、航天、化工等领域中被广泛应用。偏二甲肼是一种易燃、易爆、高毒性以及吸附性强的无色液体。偏二甲肼在生产、运输、贮存、转注、加注等过程中由于某些原因(设备老化、操作失误、自然灾害等[1])容易发生泄漏,泄漏若遇明火、火源或强氧化剂等就很有可能引起火灾爆炸以及毒害事故等。20世纪70年代,某单位因偏二甲肼泄漏发生重大火灾事故并且引起100多人中毒[2]。
池火灾是常见的燃料泄漏事故模式之一。池火灾危险性分析主要目的是估算池火灾对周围目标的破坏程度。池火灾特性参数计算主要包括火焰半径、火焰高度、火灾总的热辐射通量以及目标入射热辐射通量等。开放环境下池火灾的破坏机理是热辐射[3]。池火灾产生的热辐射将对液池周围人员和设备设施的安全造成危害。因此,有必要对偏二甲肼泄漏后发生池火灾事故进行研究,这对预防和减轻事故损失具有十分重要的意义。
1 偏二甲肼池火灾
偏二甲肼在其生产、运输、贮存、转注、加注等过程中发生泄漏,泄漏到地面之后向四周流淌,当流到防火堤或者低洼边界时,便会在限定区域内积聚,形成一定厚度的液池,若遇到火源、強氧化剂等将引发起火,便形成池火灾。
1.1 偏二甲肼池火灾计算模型
1.1.1 液池面积
1.2.3 热辐射伤害/破坏准则
当产生的热辐射足够强大时,可能导致周围的物体燃烧或者损坏,可能烧伤、烧死人员,造成重大损失。伤害破坏程度主要取决于目标处接受热辐射的多少。常用的评价热辐射破坏准则有热通量准则和热强度准则[20]。表2为不同入射热辐射通量造成的损失情况。
2 偏二甲肼池火灾热辐射的计算
假定泄漏的偏二甲肼液体无蒸发、已充分蔓延且地面无渗透,根据上述池火灾模型中相应计算公式,当偏二甲肼泄漏量为1000 kg,环境温度25 ℃,在无风条件下,利用表3偏二甲肼理化参数计算得到池火模型的相应数据,见表4。
选取距池火中心10-100 m的24个点进行计算,得到如图1所示目标接受热通量的值。根据表2可取死亡热通量为25 kW/m2,重伤的热通量值为12.5 kW/m2,轻伤的通量值为4 kW/m2,经计算可得出在上述条件下偏二甲肼发生池火后的安全距离约为35 m。
3 结论
(1)由图可以看出偏二甲肼池火热辐射随着距离变远而衰减,衰减速度随距离的变远而逐渐变慢。
(2)根据本文提供的池火模型,可以很快计算出当发生池火灾时的安全距离,有助于第一时间对灾情进行估测评价。
(3)要全面评估偏二甲肼泄漏后形成的伤害,在实际中我们需要考虑多种影响因素,例如风速、燃料纯度等。
参考文献
[1] 郑希仁.液体推进剂泄漏问题综述[J].中国航天,1999(3):17-20.
[2] 王爱玲.偏二甲肼燃料库危险性评价方法探讨[J].中国安全生产科学技术,2005,1(5):76-78.
[3] Rijnmond Public Authority, Risk analysis of six potentially hazardous industrial objects in the Rijnmond area[M].Holland:Reidel,1982.
[4] 吴宗之,高进东.重大危险源辨识与控制[M].北京:冶金工业出版社,2003:27-28.
[5] 霍然,胡源,李元洲.建筑火灾安全工程导论[M].合肥:中国科学技术大学出版社,1999.Huo Ran, Hu Yuan, Li Yuan Zhou. Introduction of Safe Engineering for Building Fire[M]. Hefei University of Science and Technology of China Press, 1999( in Chinese).
[6] Karlsson B, Quintiere J G. Enclosure Fire Dynamics[M].Florida: CRC Press, 2000.
[7] McCaffrey B J.Purely Buoyant Diffusion Flames: Some Experimental Results[M].Washington DC: National Bureau of Standards, 1979.
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[9] Cox G, Chitty R. Study of the deterministic properties of unbounded fire plumes[J].Combustion and Flame, 1980, 39(2): 191-209.
[10] ZukoskiE E. Properties of Fire Plumes, Combustion Fundamentals of Fire[M]. London: Academic Press, 1995. [11] Heskestad G. Fire Plumes, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering[M]. National Fire Protection Assoc, 1995.
[12] Thomas P H. The Size of Flames from Natural Fires [J]. Symposium (International) on Combustion. 1963, 9(1): 844-859.
[13] American Gas Association.1974.LNG Safety Research Programe[R].Report IS 3-1.
[14] 朱建华,褚家成.池火特性参数计算及其热辐射危害评价[J].中国安全科学学报,2003,13(6):25-28.
[15] Methods for the calculation of physical effects-Due to releases of hazardous materials(3rd edition 1997),Committee for the Prevention of Disasters,Netherlands,1997.
[16] D.Burgess,M.Hertzberg, Radiation from pool flames,Chapter 27 from:Heat Transfer in Flames,1974.
[17] 高建明,劉骥,聂剑红,等.典型危险化学品事故模拟试验研究[J].科学技术与工程,2009,9(2):328-332.
[18] 徐志胜,吴振营,何佳.池火灾模型在安全评价中应用的研究[J].灾害学,2007,22(4):25-28.
[19] Methods for the calculation of physical effects-Due to releases of hazardous material(3rd edition 1997),Committee for the Prevention of Disasters,Netherlands,1997.
[20] 开方明,马下康,尹谢平,等.油罐区泄漏及火灾危险危害评价[J].安全与环境学报,2008,8(4):110-114.
关键词:偏二甲肼 池火灾 热辐射
中图分类号:X93 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)04(c)-0091-03
液体推进剂燃料偏二甲肼在军事、航天、化工等领域中被广泛应用。偏二甲肼是一种易燃、易爆、高毒性以及吸附性强的无色液体。偏二甲肼在生产、运输、贮存、转注、加注等过程中由于某些原因(设备老化、操作失误、自然灾害等[1])容易发生泄漏,泄漏若遇明火、火源或强氧化剂等就很有可能引起火灾爆炸以及毒害事故等。20世纪70年代,某单位因偏二甲肼泄漏发生重大火灾事故并且引起100多人中毒[2]。
池火灾是常见的燃料泄漏事故模式之一。池火灾危险性分析主要目的是估算池火灾对周围目标的破坏程度。池火灾特性参数计算主要包括火焰半径、火焰高度、火灾总的热辐射通量以及目标入射热辐射通量等。开放环境下池火灾的破坏机理是热辐射[3]。池火灾产生的热辐射将对液池周围人员和设备设施的安全造成危害。因此,有必要对偏二甲肼泄漏后发生池火灾事故进行研究,这对预防和减轻事故损失具有十分重要的意义。
1 偏二甲肼池火灾
偏二甲肼在其生产、运输、贮存、转注、加注等过程中发生泄漏,泄漏到地面之后向四周流淌,当流到防火堤或者低洼边界时,便会在限定区域内积聚,形成一定厚度的液池,若遇到火源、強氧化剂等将引发起火,便形成池火灾。
1.1 偏二甲肼池火灾计算模型
1.1.1 液池面积
1.2.3 热辐射伤害/破坏准则
当产生的热辐射足够强大时,可能导致周围的物体燃烧或者损坏,可能烧伤、烧死人员,造成重大损失。伤害破坏程度主要取决于目标处接受热辐射的多少。常用的评价热辐射破坏准则有热通量准则和热强度准则[20]。表2为不同入射热辐射通量造成的损失情况。
2 偏二甲肼池火灾热辐射的计算
假定泄漏的偏二甲肼液体无蒸发、已充分蔓延且地面无渗透,根据上述池火灾模型中相应计算公式,当偏二甲肼泄漏量为1000 kg,环境温度25 ℃,在无风条件下,利用表3偏二甲肼理化参数计算得到池火模型的相应数据,见表4。
选取距池火中心10-100 m的24个点进行计算,得到如图1所示目标接受热通量的值。根据表2可取死亡热通量为25 kW/m2,重伤的热通量值为12.5 kW/m2,轻伤的通量值为4 kW/m2,经计算可得出在上述条件下偏二甲肼发生池火后的安全距离约为35 m。
3 结论
(1)由图可以看出偏二甲肼池火热辐射随着距离变远而衰减,衰减速度随距离的变远而逐渐变慢。
(2)根据本文提供的池火模型,可以很快计算出当发生池火灾时的安全距离,有助于第一时间对灾情进行估测评价。
(3)要全面评估偏二甲肼泄漏后形成的伤害,在实际中我们需要考虑多种影响因素,例如风速、燃料纯度等。
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