池火环境下液化石油气储罐响应规律及影响因素

有关液化石油气(LPG)储罐火灾爆炸的研究,国内外研究者对池火环境下LPG储罐的热响应规律开展了大量的实验研究和数值模拟工作,但研究结果尚难以给出通用规律。为此,利用FLUENT软件建立了池火灾环境下LPG储罐热响应模型,以英国HSE管理局现场实验的卧式LPG储罐为例进行了三维数值模拟,计算结果与实验实测结果吻合较好。数值模拟结果表明:①池火环境下储罐内介质温度分布总体上呈现上部高下部低的趋势,气相及液相区的温度分层明显;②储罐内介质压力上升速率随着充装率的增大而增大;③LPG储罐失效是由介质温度升高导致的储罐内介质压力升高和气相区壁温升高导致的材料强度下降共同引起的。     

火灾环境下LPG储罐压力与温度响应的数值模拟

建立了火灾环境下液化气(LPG)储罐热响应的模型,针对立式液化石油气储罐进行了数值模拟。结果表明,LPG储罐内介质的温度上升速率随着充装率的增大而减小,压力上升速率随着充装率的增大而增大;储罐介质的升温和升压速率随着热流密度的增大而增大,储罐壁温度的上升速率也随之增大;储罐局部受热时,侧壁受热对储罐压力热响应的影响比底部受热大;升压速率随着导热系数的增大而增大,壁面温度的上升速率随之减小。     

LPG加气站安全性评价

运用《道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法》(第7版)评价LPG加气站埋地LPG储罐的安全性。     

恩威尔特CC-100复合型绝热涂层在球形LPG储罐上的应用研究

液化石油气(LPG)是比石油更安全、更环保的清洁燃料,因此倍受世界各国关注.LPG是以丙烷和丁烷(丁烯)为主要成分的混合物,从输配和供应方面来看,其通常为气液两相共存的状态.由于其沸点较低,如丙烷约为-42.5℃,且体积膨胀系数较大,在其储运过程中,外界的热量会不断地透过储罐的保温层,导致LPG蒸发,引起气罐内压力逐渐升高,当压力超过罐体承压范围时会导致罐体破坏而发生危险.文中主要通过有限元分析软件研究恩威尔特CC-100复合型绝热涂层在球形LPG储罐上的绝热效果.由分析结果可知:使用该涂层后,罐体全天外表面平均温度可降低16.3%,罐体内平均温度可降低10.2%,进入球罐内部的热流量可降低31.0%;节能效果明显.     

文昌油田LPG消防水系统优化研究

通过对LPG性质的分析,提出利用一条新增管线把FPSO的消防水系统和LPG储罐的倒灌流程有机连接起来,可以对LPG储罐发生泄漏（如储罐底部无法隔离的阀门、温井、液位计、法兰及连接处泄漏）做出快速应急处理,通过新增管线向储罐注水,用水托起LPG,实现快速堵漏。通过对管道的压力、泵的参数、阀门的可行性分析研究,证明该方案在技术上是可行的。     

小型LPG储罐火灾超压预警研究

本文针对液化石油气储罐泄漏火灾事故,建立了耦合储罐泄漏进程和LPG火灾燃烧热模型的储罐超压模型,对LPG储罐泄漏、火灾、罐体超压进行了模拟。确定了不同充装率、不同泄漏孔径储罐罐体内部压力的变化,确定了90%充装率下最危险的泄漏孔径、最短预警时间,可为预防和控制罐体超压失效事故提供技术支持。     

南山终端LPG储罐事故数学模型分析

南山终端新建两个400 m3的LPG储罐,LPG是一种常见的危险化学品,其易燃易爆的特性,在生产、储运和使用过程中极易引起火灾,甚至爆炸事故。因此提前分析南山终端LPG储罐可能发生的事故,并建立事故连锁反应模型非常有必要。通过对南山终端LPG储罐进行事故危害分析,计算发生爆炸事故时对人员和设备造成危害的区域,并据此进行危害区域划分,可指导南山终端在事故发生时划定警戒范围,对安全正确的应对及预防事故具有重要的意义。     

液化石油气储罐焊接残余应力的测试和分析

采用盲孔法测定了100m~3液化石油气(LPG)储罐的焊接残余应力。测定结果表明,环缝沿焊缝方向的拉伸残余应力大于垂直焊缝方向的残余应力,其值为0.624。应用我国CVDA—84规范对该类卧式储罐焊接缺陷进行评定时其所取用的残余应力当量值是恰当的。     

07MnNiVDR钢5000 m~3全压式液化石油气船液货罐建造质量控制

大型液化石油气(LPG)船用输送储罐具有装载量大、成本低、安全性能高、方便快捷等优点，是海上石油能源运输的有效手段。鞍山华信重工机械有限公司首次采用国产07MnNiVDR钢种及配套国产锻件、焊接材料成功建造了5 000 m~3全压式LPG船液货罐。介绍了储罐建造的标准规范、技术参数、设计方法、结构形式、材料选择、化学成分、力学性能、焊接工艺评定、无损检测等详情。探讨了LPG船液货罐建造中成型、组对、焊接、热处理、耐压试验、泄漏试验等过程的质量控制要点。对我国5 000 m~3以上大型全压式LPG船液货罐国产化的发展具有一定的借鉴意义。     

南通华洋液化气工程简介

中国南通华洋液化气有限公司于1995年1月20日开业,现将该公司及其液化气工程有关情况介绍如下。 1 概况 中国南通华洋液化气有限公司是中外合资华洋化工集团规模最大的一家分公司,总投资约3.5亿人民币。其华洋液化气工程包括一座2.5万t级的长江流域上最大的化工专用码头,2万m~3液化石油气(以下简称LPG)储罐区及转输装瓶配套系统,此外还拥有100辆LPG槽车、80艘LPG槽船、30余万只LPG钢瓶,以及在华东地区下设的近百个LPG二级供应站。该     

海上浮式生产储卸油装置大型液化石油气储罐设计与校核

海上浮式生产储卸油装置(FPSO)上的大型液化石油气储罐具有储存的介质易燃、易挥发,储存量大,晃动幅度大等特点,其设计与校核目前没有专用的标准和方法。针对南海某FPSO上的大型液化石油气储罐进行机械设计研究,解决液化石油气储罐的壁厚、多鞍座和破波浪板等设计难点问题。建立有限元模型对各个工况下液化石油气储罐及其结构进行强度校核,同时建立计算流体力学模型对液化石油气储罐的晃动情况进行模拟。强度校核和数值模拟结果表明,液化石油气储罐本体、内部加强圈以及鞍座等结构的设计满足各种工况条件的要求,在储罐罐内增加破波浪板后能够有效抑制罐体内液体的晃动,降低液体对罐体的冲击与压强,确保液化石油气储罐在FPSO上的使用安全。     

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液化石油气储罐在火灾作用下，内部的温度和压力将迅速上升，如不能有效控制则会导致储罐爆炸，并酿成危害性更大的二次灾害。为此，介绍了液化石油气储罐在火灾作用下的热响应过程和机理，并应用计算流体力学软件（CFD）对热响应过程进行模拟研究，还对各影响因素对热响应的影响进行了定量模拟分析。分析结果对于安全设计和灭火救援具有参考价值。     

浮式生产系统泄漏天然气爆燃特性与安全区域

针对浮式生产系统（FPSO）生产运行过程中潜在的油气泄漏及火灾、爆炸等连锁风险,基于CFD方法建立油气处理系统泄漏天然气爆燃事故后果预测与评估模型,对特定事故场景条件下的天然气爆燃特性进行模拟和分析,研究爆炸超压、火焰温度及热辐射的发展规律,确定各危害指标影响区域及人员安全区域。研究表明,爆燃超压总变化趋势为一次超压阶段→负压阶段→二次超压阶段→基本稳定;原油热处理器泄漏端区域受超压影响最严重,最高达到12.5 kPa;爆燃超压对人体伤害的最小安全半径为R=16.3 m;30 s后天然气爆燃发展成为稳定的池火燃烧状态;火焰温度和热辐射的主要影响区域均集中在原油热处理器下部壁面、其对应的生产甲板以及电脱盐器、电脱水器喂给泵、海水冷却器等邻近设备表面,持续作用下将对船体和设备结构造成严重损坏;火焰温度和热辐射对人体伤害的最小安全半径分别为R=32.8 m和R=57.1 m,结合研究结果从工程应用角度提出适当建议。     

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液化石油气储罐周围一旦发生火灾，在火灾环境的影响下储罐内液化石油气的温度和压力会迅速升高，同时储罐的强度会迅速下降，在一定条件下储罐即会发生破裂和爆炸，进而引发BLEVE爆炸，并引起爆炸冲击波、容器碎片抛出及巨大的火球热辐射，对周围的人员、建筑和设备造成更大的破坏。为此，对液化石油气罐区的安全防护方法进行了分析，对各种方法的特点进行了比较，并提出了进行安全设计时选择安全防护方法的基本原则。根据液化石油气储罐在火灾作用下的响应规律的数值模拟方法，提出了液化石油气储罐安全防护设计的模拟安全设计法，这种方法比传统的方法具有更强的针对性，更为合理和科学。     

LPG埋地储罐泄漏和渗流扩散影响因素分析

研究液化石油气（LPG）埋地储罐泄漏、LPG渗流扩散的影响因素对其事故的预防、预测、应急等具有重要意义。为此， 分析了导致LPG埋地储罐泄漏的影响因素，重点对LPG在渗流扩散过程中的影响因素进行分析，利用CFD（Computational Fluid Dynamics）模型对LPG在各种地下环境中的渗流扩散过程进行数值模拟，讨论渗透率、孔隙度、水饱和度、重力、扩散到外界环境的出口位置等因素对LPG渗流扩散的影响，得到如下结论：LPG在多孔介质渗流过程中分子扩散作用对LPG渗流扩散的影响很小；重力、出口位置对LPG渗漏扩散方向影响很大，使流体倾向于重力、出口方向移动；含水量较小、孔隙度和渗透率较大的多孔介质，流体渗流速度下降梯度相对较小，渗流扩散快；黏滞力对渗流速度的影响不可忽视。在此基础上，提出泄漏事故发生后应急救援的措施。     

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液化石油气是一种成分复杂的混合物，这就大大增加了对其爆炸进行数值计算的难度。采用CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体力学)方法，对石油气的混合成分进行了简化处理，进而对石油气爆炸进行了数值模拟，建立了描述液化石油气爆燃的理论模型，采用SIMPLE算法对模型进行了求解。计算的超压与实验值相比较，球形容器内最大偏差为9.09%，平均偏差为4.58%；开敞空间情况下，最大偏差9.02%，平均偏差3.92%。还对工业上可能产生的液化石油气可燃气云爆燃威力进行了预测，当气云半径为100 m时，最大超压可达48.432 kPa。研究表明，大尺寸气云可以产生具有破坏力的超压。     

水下机器人水动力参数CFD计算及操纵性预报

以微小型水下机器人为研究对象,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)数值模拟方法开展机器人阻力的数值模拟,并将摩擦阻力因数C_f与第8届ITTC推荐值进行对比验证,提出一种无动力带桨水下机器人水动力参数CFD计算方法。利用此方法,基于航行力学基本原理,采用定常计算方法开展微小型水下机器人斜航、操舵直航试验数值模拟,采用全局网格运动方法开展回转拘束模型试验数值模拟,获取机器人位置导数、舵导数和旋转导数,并完成该机器人的操纵性能预报,为机器人的总体设计和控制参数的选取奠定基础。     

减摇水舱液体晃荡固有特性数值与模型试验

为研究某海洋工程船舶减摇水舱液体晃荡的固有周期及其阻尼特性,设计有机玻璃模型,开展模型试验。利用开源软件OpenFOAM开发基于两相流求解器InterFOAM的计算程序包,对该减摇水舱模型液体晃荡的固有周期和阻尼进行数值预报,并讨论模型网格尺寸、水舱阻尼板、水舱液面高度等因素对固有特性的影响,预报结果与模型试验结果吻合较好。研究成果可为减摇水舱的设计提供技术指导。     

15万吨级FPSO风载荷及遮蔽效应数值模拟研究

本文应用计算流体力学数值模拟技术,针对15万吨级的FPSO在实尺度下进行了风载荷模拟试验研究,计算了不同风向角下的风载荷及系数,分析了风载荷随风向角变化的规律以及各部分上层建筑模块之间的遮蔽效应。数值模拟结果与物理风洞试验结果吻合得较好,为FPSO上层建筑的设计和模块布置优化提供了参考数据。