化工园区储罐火灾热辐射模型仿真研究

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.S1.0802

中国安全科学学报 ›› 2022, Vol. 32 ›› Issue (S1): 79-83.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.S1.0802

化工园区储罐火灾热辐射模型仿真研究

石军花¹(), 朱梅², 李进², 张学锋², 朱方艳¹, 王帅¹

¹ 江苏省安全生产科学研究院, 江苏南京 210042
² 安徽工业大学计算机科学与技术学院, 安徽马鞍山 243032

收稿日期:2022-02-19 修回日期:2022-05-10 出版日期:2022-06-30 发布日期:2022-12-30
作者简介:
石军花 (1976—),女,江苏南京人,本科,高级工程师,主要从事火灾事故模型、安全工程、应急管理和技术等方面的研究。E-mail: 798678506@qq.com。
张学锋教授
朱方艳正高级工程师
王帅工程师

Simulation study on thermal radiation model of storage tank fire in chemical industry

SHI Junhua¹(), ZHU Mei², LI Jin², ZHANG Xuefeng², ZHU Fangyan¹, WANG Shuai¹

¹ Jiangsu Academy of Safety Science and Technology, Nanjing Jiangsu 210042, China
² School of Computer Science and Technology, Anhui University of Technology, Maanshan Anhui 243032,China

Received:2022-02-19 Revised:2022-05-10 Online:2022-06-30 Published:2022-12-30

摘要/Abstract

摘要：

为寻找储罐池火灾救援中的最佳灭火位置,选择最优化的应急演练方案,通过Mudan模型,分析池火灾燃烧特性,计算大型池火灾不同条件下的热辐射范围和强度;以某化工园区的真实储罐数据建立三维仿真模型,完成池火灾燃烧过程中动态热辐射演化三维仿真效果。结果表明:在有风条件下,火焰会朝下风向偏移,火灾热辐射危害范围也会受到风力影响,对于上风向区域,火灾热辐射危害范围受到风力影响减小;对于下风向区域,火灾热辐射危害范围受到风力影响增大。

关键词: 化工园区, 储罐火灾, 仿真模拟, 热辐射危害, 池火灾, 伤害半径

Abstract:

In order to find the best fire extinguishing position and make key decision in tank fire rescue, this article analyzed the combustion characteristics of tank fire by the Mudan model, and calculated the thermal radiation range and intensity under different conditions of a large pool fire. A three-dimensional simulation model was established based on the real tank data of a chemical industry park, and the three-dimensional simulation effect of dynamic thermal radiation evolution in the combustion process of pool fire was realized. The results show that, in windy conditions, the flame will shift downwind, and the thermal radiation damage range of the fire will also be affected by the wind. For the upwind area, the thermal radiation damage range of the fire will be reduced. For the downwind area, the thermal radiation damage range of fire is increased due to the influence of wind.

Key words: chemical industry, tank fire, analogue simulation, thermal radiation hazard, pool fire, damage radius

石军花, 朱梅, 李进, 张学锋, 朱方艳, 王帅. 化工园区储罐火灾热辐射模型仿真研究[J]. 中国安全科学学报, 2022, 32(S1): 79-83.

SHI Junhua, ZHU Mei, LI Jin, ZHANG Xuefeng, ZHU Fangyan, WANG Shuai. Simulation study on thermal radiation model of storage tank fire in chemical industry[J]. China Safety Science Journal, 2022, 32(S1): 79-83.

图/表 7

表1

表2

表3

表4

表5

图1

图2

参考文献 14

[1]	管佳林, 俞祚福, 况凯骞. 油罐库区火灾事故危险区域模拟计算研究[J]. 武警学院学报, 2015, 31(2): 5-11.
	GUAN Jialin, YU Zuofu, KUANG Kaiqian. Research on simulation calculation of dangerous fire-occurring areas in oil tank reservoir zones[J]. Journal of Chinese People's Armed Police Force Academy, 2015, 31(2): 5-11.
[2]	张龙梅, 蒋攀, 鲁顺清. 池火灾热辐射量化模型对比分析研究[J]. 工业安全与环保, 2015, 41(9): 58-61.
	ZHANG Longmei, JIANG Pan, LU Shunqing. Research on the comparison and analysis of pool fire thermal radiation quantitative model[J]. Industrial Safety and Environmental Protection, 2015, 41(9): 58-61.
[3]	苑静. 石油储罐火灾爆炸危害控制的研究应用[D]. 天津: 天津理工大学, 2009.
	YUAN Jing. The research and application of ways to control fire and explosion happened in oil tin[D]. Tianjin: Tian University of Technology, 2009.
[4]	韩帅, 李玉, 李伟东, 等. 基于CFD的大型储油罐区池火灾数值模拟[J]. 中国安全生产科学技术, 2020, 16(9): 133-139.
	HAN Shuai, LI Yu, LI Weidong, et al. Numerical simulation of pool fire in large oil tank farm based on CFD[J]. Journal of Safety Science and Technology, 2020, 16(9): 133-139.
[5]	张日鹏. 大型储罐池火特性的模拟研究[J]. 辽宁化工, 2018, 47(6): 503-507.
	ZHANG Ripeng. Simulation research on pool fire characteristics of large storage tanks[J]. Liaoning Chemical Industry, 2018, 47(6): 503-507.
[6]	蔡宾斌. 油池火热辐射危害模型计算及对比分析研究[J]. 中国应急救援, 2013(2): 47-50.
[7]	程乃伟, 杜梦文. 基于Unity3D 的池火辐射热虚拟现实研究[J]. 科技风, 2018(8): 180-181.
[8]	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): 28-31.
	ZHU Jianhua, CHU Jiacheng. Calculation of characteristic parameters of pool fire and assessment of its thermal radiation hazard[J]. China Safety Science Journal, 2003, 13(6): 28-31.
[9]	张佳庆, 尚峰举, 何旭, 等. 变压器油沸溢池火温度特征及传热模型试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(11): 106-113. doi: 10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.11.015
	ZHANG Jiaqing, SHANG Fengju, HE Xu, et al. Study on temperature characteristics and heat transfer model of boilover in transformer oil pool fires[J]. China Safety Science Journal, 2021, 31(11): 106-113. doi: 10.16265/j.cnki.issn 1003-3033.2021.11.015
[10]	刘全义, 朱博, 邓力, 等. 低压环境下不同直径油池火特征参量研究[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(4): 105-110. doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.04.014
	LIU Quanyi, ZHU Bo, DENG Li, et al. Study on characteristic parameters of oil pool fire of different diameters in low pressure environment[J]. China Safety Science Journal, 2021, 31(4): 105-110. doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.04.014
[11]	张兴强. 基于池火灾模型与事故树分析的石油库安全评价[J]. 石油库与加油站, 2021, 30(1): 7-11.
	ZHANG Xingqiang. Safety evaluation of oil depot based on pool fire model and fault tree analysis[J]. Oil Depot and Gas Station, 2021, 30(1): 7-11.
[12]	NASH P, WHITTLE J. Fighting fires in oil storage tanks using base injection of foam[J]. Fire Technology, 1978, 14(2): 15-27. doi: 10.1007/BF01997258
[13]	HIROSHI K. Radiation properties and flame structure of large hydrocarbon pool fires[R]. Fire Research Institute, 2000.
[14]	梁清水, 梁婵英. 基于FDS的液硫储罐池火灾事故仿真模拟[J]. 消防技术与产品信息, 2013(4): 61-64.

热辐射强度/ (kW·m^-2)	对设备破坏	对人员伤害
37.5	生产设备设施遭受严重损坏	1 min内死亡率100%;10 s内死亡率1%
25.0	无明火时木材长时间暴露而被引燃所需的最小能量;设备设施的钢结构开始变形	1 min内死亡率100%;10 s内严重烧伤
12.5	有明火时木材被点燃所需的最小能量;塑料管及合成材料熔化	1 min内死亡率1%;10 s内1度烧伤
4.0	玻璃暴露30 min后破裂	超过20 s引起疼痛,但不会起水泡

密度/(kg·m^-3)	0.84
定压比热容/(kJ·kg^-1·K^-1)	2.1
燃烧热/(kJ·kg^-1)	4.29×10⁴
汽化潜热/(kJ·kg^-1)	270
常压沸点/K	370

风力等级	37.5 kW/m² (致死)	25 kW/m² (重伤)	12.5 kW/m² (轻伤)
3	12.2	14.5	19.6
6	12.7	19.4	23.3
9	13.1	22.8	26.5

风力等级	37.5 kW/m² (致死)	25 kW/m² (重伤)	12.5 kW/m² (轻伤)
3	11.7	14.1	19.2
6	11.6	13.9	19.0
9	11.4	12.6	16.3

属性名	类型	描述
_MainTex	2D	纹理类型,贴图显示,值为一张辐射等级梯度图片
_Center	Vector	向量类型,池火灾热辐射的坐标信息,值为储罐液池平面的中心坐标
_Radius	Float	浮点类型,池火灾热辐射的危害半径,值通过热辐射理论公式计算

化工园区储罐火灾热辐射模型仿真研究

Simulation study on thermal radiation model of storage tank fire in chemical industry

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 14

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	刘大山, 陈晓春, 多英全, 师立晨. 化工园区地震Na-Tech事件快速风险评估方法[J]. 中国安全科学学报, 2021, 31(2): 127-134.
[2]	王起全, 刘志刚, 杨鑫刚, 刘建, 王睿智. 化工园区重大危险源风险情景构建分析[J]. 中国安全科学学报, 2020, 30(8): 63-69.
[3]	黄丽蒂, 许欣欣, 刘莹, 张琪, 罗开洲, 董智龙. 东北老龄化社区路网疏散仿真模拟及优化[J]. 中国安全科学学报, 2020, 30(7): 127-132.
[4]	宋英华, 涂文豪, 霍非舟, 吕伟, 方丹辉. 考虑跨越障碍物行为的元胞自动机模型[J]. 中国安全科学学报, 2020, 30(4): 74-79.
[5]	阿卜杜热黑木·穆柯依提, 王琰, 肖凌云, 董红磊, 黄国忠, 张顶立. 汽车制动系统缺陷风险传递动力学分析[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(8): 93-98.
[6]	潘世豪, 窦站, 李杨, 师丽. 基于图模型的储罐区火灾事故多米诺效应评定[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(6): 83-89.
[7]	陈一洲, 陈文涛, 张无敌, 韩晶, 周欣鑫, 王志伟. 复杂建筑人员密集区域疏散模型[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(5): 13-18.
[8]	张亚, 张明广, 钱城江, 赵瑶. 基于SD的HEP仿真建模分析[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(3): 89-94.
[9]	宋洋, 陈申高, 兰思洁, 杨堃. 民用机场航站楼火灾人员疏散仿真研究[J]. 中国安全科学学报, 2018, 28(8): 31-37.
[10]	李乃文, 冀永红, 唐水清, 牛莉霞. 矿工反生产行为影响因素系统动力学仿真研究[J]. 中国安全科学学报, 2018, 28(6): 13-18.
[11]	关文玲, 张孟军, 董呈杰, 谢继彪. 化工园区消防站多目标选址模型[J]. 中国安全科学学报, 2018, 28(3): 62-67.
[12]	高国平,管昌生. 考虑帮助行为的人员疏散元胞自动机模型[J]. 中国安全科学学报, 2018, 28(1): 56-61.
[13]	张媛媛, 黄有波, 吕淑然. 矩形泄漏孔水平喷射火热辐射研究[J]. 中国安全科学学报, 2017, 27(6): 73-78.
[14]	陈福真, 张明广副教授, 王妍, 刘福琦, 宋健, 郑峰. 罐区池火灾多米诺效应试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2017, 27(11): 31-36.
[15]	王坚, 王伟, 杨锐, 李聪, 陶振翔. 高高原机场油池火燃烧特性研究[J]. 中国安全科学学报, 2017, 27(10): 62-67.