Numerical prediction of combustion products as the basis for environmental risk assessment
H. Radomiak 1  
,   M. Zajemska 1  
,   D. Musiał 1  
,   S. Morel 1  
 
More details
Hide details
1
Politechnika Częstochowska, Katedra Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska, Częstochowa
 
Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2016;19(1):149–156
 
KEYWORDS
ABSTRACT
In the article the numerical method of determination of fuels combustion products on the basis on their chemical composition was presented. In the calculations the latest version of the professional software, namely CHEMKIN-PRO created by the American company Reaction Design, was used. For the selected initial and boundary conditions the numerical calculations were made in order to estimate the composition of gas atmosphere in a fire in an enclosed, ventilated room, filled with a combustible material of known elemental composition. The examples of this method use was shown in order to determine the composition of liquid hydrocarbon fuel containing admixtures of oxygen, sulphur and nitrogen. It was found that, based on the resulting calculation, in particular chemical composition including over a hundred of compounds, the ecological effects for natural environment and human being health can be predicted. The results of calculations clearly indicate that as an effect of gasoline fire in a confined space the pollutants that are undesirable from an environmental point of view of are released. An extremely dangerous mixture of gases, mostly combustible (H2, CO and hydrocarbons) is produced, which pose a danger of explosion when these gases reach the explosive limit. The results of numerical calculations obtained by the authors, despite the limited amount of data describing the analyzed process may constitute a basis of reflection on the mechanisms of formation of different chemical compounds, especially those which high concentration may endanger the lives and health of human beings taking part in rescue operations.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Numeryczne prognozowanie produktów spalania jako podstawa do oceny zagrożenia środowiska
pożar, spalanie, modelowanie numeryczne, zanieczyszczenie
W artykule przedstawiono metodę numerycznego określania produktów spalania paliw na podstawie ich składu chemicznego. Do obliczeń użyto najnowszej wersji profesjonalnego oprogramowania amerykańskiej firmy Reaction Design, a mianowicie programu CHEMKIN-PRO. Dla zadanych warunków początkowych i brzegowych dokonano obliczeń numerycznych mających na celu oszacowanie składu atmosfery gazowej podczas pożaru w zamkniętym, wentylowanym pomieszczeniu, wypełnionym palnym materiałem o znanym składzie elementarnym. Podano przykład wykorzystania tej metody do określenia składu spalin ciekłego paliwa węglowodorowego zawierającego domieszki tlenu, siarki i azotu. Pokazano, że na podstawie uzyskanych wyników, a w szczególności skład chemiczny obejmujący ponad sto związków można prognozować skutki ekologiczne dla środowiska i zdrowia człowieka. Otrzymane wyniki obliczeń jednoznacznie wskazują, że na skutek pożaru benzyny w zamkniętym pomieszczeniu uwalniane są niepożądane z ekologicznego punktu widzenia zanieczyszczenia. Wytwarza się bowiem niezmiernie niebezpieczna mieszanka gazów, w większości palnych (H2, CO i węglowodory), co grozi niebezpieczeństwem wybuchu w momencie osiągnięcia przez te gazy granicy wybuchowości. Uzyskane przez autorów wyniki obliczeń numerycznych, mimo ograniczonej ilości danych opisujących analizowany proces, mogą stanowić podstawę rozważań na temat mechanizmów formowania różnych związków chemicznych, a zwłaszcza tych, których wysoka koncentracja może stanowić zagrożenie dla życia i zdrowia ludzi biorących udział w akcjach ratunkowych.
 
REFERENCES (14)
1.
Beringer, J. 2000. Community fire safety at the urban/rural interface: the bushfire risk. Fire Safety Journal vol. 35, no. 1, s. 123.
 
2.
Caliendo i in. 2013 – Caliendo, C., Ciambelli, P., De Guglielmo, M.L., Meo, M.G. i Russo, P. 2013. Simulation of fire scenarios due to diffrerent vehicle types with and without traffic in a bi-directional road tunnel. Tunneling and Underground Space Technology vol. 37, s. 22–36.
 
3.
Giefing i in. 2012 – Giefing, D.F., Bembenek, M., Gackowski, M., Grzywiński, W., Karaszewski, Z., Klentak, I., Kosak, J., Mederski, P.S. i Siewert, S. 2012. Ocena procesów technologicznych pozyskiwania drewna w trzebieżach późnych drzewostanów sosnowych. Metodologia badań. Nauka Przyroda Technologie t. 6, z. 3, s. 1–23.
 
4.
Głowiński, J. 2002. Warunki równowagi i stacjonarności w kinetyce chemicznej. Wrocław: Oficyna Wydaw. Politechniki Wrocławskiej.
 
5.
Górski i in. 2008 – Górski, K., Olszewski, W. i Lotko, W. 2008. Alkohole i etery jako paliwa dla silników o zapłonie samoczynnym. Czasopismo Techniczne. Mechanika z. 7, s. 13–24.
 
6.
Jarosz i in. 2014 – Jarosz, W., Dmochowska, A., Salamonowicz, Z., Majder-Łopatka, M. i Matuszkiewicz, R. 2014. Zagrożenia środowiska naturalnego powodowane przez produkty spalania ropy naftowej. Przemysł Chemiczny t. 93, nr 5, s. 686–691.
 
7.
Li i in. 2014 – Li, J., Feng, X., Li, Y., Xu, P., Yin, Ch., Chen, Ch. i Li, Y. 2014. Numerical studies on smoke spread in urban underground tunnel with horizontal junctions. Procedia Engineering vol. 71, s. 441–445.
 
8.
Paltrinieri i in. 2009 – Paltrinieri, N., Landucci, G., Molag, M., Bonvicini, S., Spadoni, G. i Cozzani, V. 2009. Risk reduction in road and rail LPG transportation by passive fire protection. Journal of Hazardous Materials vol. 167, no. 1–3, s. 332–344.
 
9.
Pesic i in. 2011 – Pesic, D.J., Blagojevic, M.D. i Glisovic, S.M. 2011. The model of air pollution generated by fire chemical accident in an urban street canyon. Transportation Research Part D vol. 16, no. 4, s. 321–326.
 
10.
Smith i in. 2015 – Smith, G.P., Golden, D.M., Frenklach, M., Moriarty, N.W., Eiteneer, B., Goldenberg, M., Bowman, C.T., Hanson, R.K., Song, S., Gardiner, W.C., Lissianski, V.V. i Qin Z. 2015. [Online] Dostępne w: http://www.me.berkeley.edu/gri.... [Dostęp: 29.04.2015].
 
11.
Sun i in. 2014 – Sun, B., Guo, K. i Pareek, V.K. 2014. Computational fluid dynamics simulation of LNG pool fire radiation for hazard analysis. Journal of Loss Prevention in the Process Industries vol. 29, no. 1, s. 92–102.
 
12.
Vianello i in. 2012 – Vianello, C., Fabiano, B., Palazzi, E. i Maschio, G. 2012. Experimental study on thermal and toxic hazards connected to fire scenarios in road tunnels. Journal of Loss Prevention in the Process Industries vol. 25, s. 718–729.
 
13.
Vilchez i in. 1995 – Vilchez, J.A., Sevilla, S., Montiel, H., i Casal, J. 1995. Historical analysis of accidents in chemical plants and in the transportation of hazardous materials. Journal of Loss Prevention in the Process Industries vol. 8, no. 2, s. 87–89.
 
14.
Zajemska, M. i Poskart, A. 2013. Możliwości zastosowania metod numerycznych do przewidywania i ograniczania emisji zanieczyszczeń z instalacji spalania stosowanych w przemyśle chemicznym i rafineryjnym. Przemysł Chemiczny t. 92, nr 3, s. 357–361.
 
ISSN:1429-6675