[摘 要]在進(jìn)行國外石油天然氣站場設(shè)計時，對于建構(gòu)筑物的防火間距沒有相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行明確規(guī)定，為此需根據(jù)熱輻射計算來確定建構(gòu)筑物間的防火間距。在肯尼亞項(xiàng)目中，決定新建泵站內(nèi)建構(gòu)筑防火間距的主要因素是工藝裝置區(qū)內(nèi)的大型池火。本文將通過對目前使用的輻射熱量化模型進(jìn)行比較分析，最終確定計算大型池火的輻射熱量化模型，并通過此模型對泵站內(nèi)建構(gòu)筑物的防火間距進(jìn)行量化計算。

[關(guān)鍵詞]大型池火；輻射熱；安全間距；肯尼亞

中圖分類號：TE787 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）34-0323-01

1 引言

可燃液體泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆蓋水面，遇到火源燃燒而形成池火[1]?？夏醽嗧?xiàng)目中新建泵站的工藝裝置區(qū)，周邊設(shè)置有圍堰，如果發(fā)生泄漏，泄漏厚度達(dá)到25.4mm，將會形成液池[2]，從而存在發(fā)生池火的隱患。為此，泵站內(nèi)的建構(gòu)筑物的安全間距（ASD）將按照發(fā)生池火時的情況進(jìn)行計算。

目前，進(jìn)行池火熱輻射量化計算的模型主要有有點(diǎn)源模型、Shokri-Beyler模型和Mudan模型等?，F(xiàn)階段，所做的池火燃燒熱輻射試驗(yàn)主要是直徑≤20m的池火。對于直徑>20m的池火目前沒有實(shí)際的試驗(yàn)及相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)[3]。肯尼亞項(xiàng)目中，新建泵站內(nèi)工藝裝置區(qū)的圍堰直徑均大于20m。為此，需采用熱輻射量化模型對池火熱輻射量進(jìn)行計算。本文通過對以上三個模型在池火直徑為5m，15m，30m，60m時進(jìn)行模擬計算，通過圖表對比在以上三個熱輻射量化模型中選出合適的模型，用于安全間距（ASD）的計算。

2 熱輻射模型及特性參數(shù)

2.1 熱輻射模型

（1）點(diǎn)源模型[5]

點(diǎn)源模型主要是假設(shè)池火火災(zāi)的火焰總輻射能量由液池中心的點(diǎn)火源發(fā)出，在距離液池中心某一距離L處目標(biāo)接收到的熱輻射通量為：

式中：q———熱輻射強(qiáng)度，kW/m2

Q———總熱輻射通量，kW

tc———熱傳導(dǎo)系數(shù)，在無相對理想的數(shù)據(jù)時，可取值為1

L———目標(biāo)點(diǎn)到液池中心距離，m

（2）Shokri-Beyler模型[6]

該模型將池火焰假設(shè)為具有均勻輻射能力的圓柱形黑體輻射源，圓柱形輻射源的直徑即為液池直徑，高度為池火焰長度。目標(biāo)接收的輻射熱通量為：

q=EF

F=（Fh+FV）1/2

式中：q為目標(biāo)接受的熱通量，kW/m2；

E池火火焰表面平均熱輻射通量，kW/m2；

F為視角系數(shù)，為水平和豎直兩個方向的視角系數(shù)的矢量和，其中Fh為水平視角系數(shù)，F(xiàn)V為豎直視角系數(shù)

（3）Mudan計算模型[6]

該模型是將池火焰看作一個垂直（無風(fēng)條件下）和傾斜的（有風(fēng)條件下）的

圓柱形輻射源，該模型與Shokri-Beyler模型相比還考慮了大氣透射系數(shù)的影響。目標(biāo)接收的輻射熱通量為：

q=EFζ

式中：q為距離池火中心距離為L的目標(biāo)處接收的輻射熱通量，kW/m2；

F為視角系數(shù)，此數(shù)值介于0～1之間；

ζ為大氣投射系數(shù)，可取ζ=1-0.058lnx，其中x為目標(biāo)到液池中心的水平距離。

3.模型對比分析及選擇

以肯尼亞項(xiàng)目中輸送的汽油介質(zhì)為研究對象，分別研究池火直徑為5m，15m，30m，60m時，在無風(fēng)條件下，以上三種模型在目標(biāo)距離池火中心不同距離時所接收的輻射熱通量值。其中對于Mudan計算模型。

對于輻射熱傷害及破壞準(zhǔn)則的規(guī)定，并結(jié)合美國住房和城市發(fā)展部提供的數(shù)據(jù)[8]，確定肯尼亞項(xiàng)目中建筑物能夠承受的輻射熱值為31.5Kw/m2，人員能夠承受的輻射熱值為1.4Kw/m2[8]。因本工程設(shè)計時只考慮了建構(gòu)筑物間的安全距離，因此在此只討論不同池火直徑下建構(gòu)筑物的安全距離。根據(jù)以上數(shù)值來分析池火直徑在5m，15m，30m，60m時對應(yīng)的安全距離。

當(dāng)池火直徑小于20m時，三個輻射熱模型計算出的建筑物的安全間距差別不是很大，但當(dāng)池火直徑大于20m時，特別是池火直徑在60m時，三個輻射熱模型計算出的安全間距已經(jīng)有很大差距。特別是Shokri-Beyler模型，其在池火直徑為60m時，計算出的安全距離為35m，即建筑物可以設(shè)置在離池火邊緣5m的地方，這明顯是錯誤的。

出現(xiàn)這種情況的原因主要是三種模型的表面平均輻射熱通量計算公式不同，根據(jù)相關(guān)研究表明，Shokri-Beyler模型的表面平均輻射熱通量計算公式在池火直徑到達(dá)70m時，其表面平均熱輻射通量為10kW/m2，即建筑物可以放到池火里面去[3]。

4.結(jié)論

（1）通過以上分析可以看出，在池火直徑>20m時，三種熱輻射計算模型的計算結(jié)果出現(xiàn)了較大的差異，其中Mudan計算模型的計算結(jié)果最為貼近實(shí)際，因此在肯尼亞項(xiàng)目中采用了此模型進(jìn)行安全間距的計算。通過以上計算可以看出，在肯尼亞項(xiàng)目中，泵站工藝裝置區(qū)發(fā)生池火后，建構(gòu)筑物距離池火中心的距離為75m，即距離池火邊緣的距離為45m。

（2）三種模型在池火直徑≤20m時計算結(jié)果相差不大，即三種模型在池火直徑≤20m時都可使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙鐵錘.安全評價[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2002：559-560.

[2] NFPA 11 Standard forLow-，Medium-，and High-Expansion Foam 2010 Edition

[3] NISTIR 6546 Thermal Radiation from Large Pool Fires

[4] Methods for the calculation o f physical effects？？Due to releases of hazar dous materials （ 3rd edition 1997） ， Committee for thePrevention of Disasters， Net herlands， 1997

[5] 劉志勇.池火災(zāi)模型及傷害特征研究[J].消防理論研究，2009，28（11）：803-805

[6] K S Mudan .Thermal radiation hazards from hydrocarbon pool fires[J].Progress Energy Com bust ion Science， 1984（ 10） ： 59- 80.

[7] 王玉元.安全工程師手冊[M].成都：四川人民出版社，1995：765-767.

[8] Department of Housing and Urban Development. Safety Considerations in Siting Housing Projects， 1975. HUD Report 0050137.

作者簡介

王偉（1983-）、男、漢、山東日照，2009年畢業(yè)于山東建筑大學(xué)市政工程專業(yè)，碩士學(xué)位，工程師，主要從事油田采出水處理方面的設(shè)計研究工作。endprint