大型LNG接收站泄漏事故灾害效应分析与预测

LNG接收站的储运介质主要是液化天然气,由于其具有易泄漏、易挥发扩散等特性,泄漏形成的可燃蒸气云团有可能引发火灾爆炸等严重后果,分析并预测接收站LNG泄漏事故产生的灾害效应,可以为LNG接收站选址、布局设计和事故灾害预防提供参考。为此,利用FLACS软件,根据国内某大型LNG接收站的现场布局建立LNG泄漏扩散三维预测模型,采用相对偏差率对不同风速、风向和围堰高度条件下的LNG泄漏扩散行为进行分析与评价,预测了接收站LNG泄漏事故产生的灾害效应。研究结果表明:①在300 s的扩散时间内,LNG泄漏扩散呈现重力沉降特点;②定量分析了泄漏点位置对国内某拥有5个储罐的大型接收站LNG泄漏与扩散效应的影响,确定3号储罐泄漏造成的灾害效应影响最大;③围堰高度对LNG气云爆炸灾害效应的影响最大,其次为风速和风向,而风向对LNG气云窒息灾害效应的影响最大,其次为围堰高度和风速;④发生泄漏事故意外点火爆炸,热辐射死亡最大半径为170.1 m,三度烧伤最大半径为213.7 m,二度烧伤最大半径为261.7 m,一度烧伤最大半径为370.1 m,其气云团覆盖的范围基本是死亡区,人员重伤死亡。     

水幕抑制泄漏液化天然气扩散模拟试验研究

水幕可以用于可燃气体在意外泄漏后的稀释,可以防止泄漏的可燃性气体处于爆炸极限,降低可燃气体泄漏的燃烧爆炸风险。采用液氮代替液化天然气(LNG),通过试验模拟研究了水幕架设距离、水幕架设高度、水幕形状及环境风速对水幕防护效果的影响。研究结果表明,向下喷射水幕具有的动能能与周围空气形成向上气流将LNG蒸气云团抬起,改变LNG蒸气云团的扩散路径。水幕相对泄漏源的架设距离不宜过小,约0.35 m的水幕距离可产生明显的稀释效果。环境风速超过1 m/s时会在水幕内部造成湍流,加快蒸气云向上扩散,抑制蒸气云沿地面扩散。研究结果对LNG泄漏防护水幕装置的设计和使用有一定的参考意义。     

海底输气管道气体泄漏扩散模拟及影响因素研究

为研究泄漏孔径、泄漏点水深以及外部风速对海底输气管道泄漏后果的影响,以某海底输气管道为研究对象,选取两种泄漏孔径,两种泄漏水深,9种风速进行泄漏扩散的模拟计算。计算包含泄漏模拟、气体水中扩散计算及气体在空气中扩散的CFD模拟。最终得到各泄漏工况条件下可燃气体云团体积及影响范围。通过对数据进行归纳分析,得到气云扩散及影响距离的变化规律。结果表明,泄漏速率和泄漏水深会影响海底管道泄漏后气体到达海面的气体释放面积和气体垂直流速,进而影响气云在海面的扩散后果,风速会影响气云扩散的范围和浓度分布。泄漏孔径、泄漏点水深以及外部风速是进行海底管道泄漏扩散分析的关键因素,需要在分析中进行系统性考虑以全面反映海底管道的风险水平。当前分析方法能够较全面地分析以上关键因素对后果的影响,为现场抢险、应急响应等提供判据和输入,有助于完善应急准备分析和制定更加有针对性的应急处置方案。      

装卸作业接头密封圈失效LNG泄漏数值模拟研究

在LNG槽车装卸作业过程中,LNG快速接头长时间在低温高压下工作,接头的密封圈极易损坏,导致LNG泄漏,其后果不堪设想。使用FLACS建立LNG泄漏扩散模型,并以Falcon系列实验的现场实验数据验证了该LNG泄漏模型有效性。再以装卸作业时LNG快速接头密封圈失效导致LNG泄漏扩散为研究对象,建立LNG装车区实体模型,并分析该泄漏工况下LNG扩散规律、危险区域范围、可燃气云TNT当量和影响因素。结果表明,在密封圈完全失效的情形下,LNG扩散形成的燃烧爆炸危险区域最大直径为58 m,形成的可燃气体云团体积最大为178.7 m³,其TNT当量最大约为24 kg。      

高倍泡沫对LNG池火抑制效能研究

液化天然气(LNG)储罐和槽车发生泄漏后在低洼处形成液池,LNG快速气化并与空气混合形成爆炸性气云,爆炸性气云和LNG液池均易引发火灾、爆炸事故,酿成灾难性后果,亟需开展LNG泄漏扩散过程、燃烧过程及火灾扑救方面的研究。搭建了大尺度LNG池火测试与火灾扑救实验平台,应用高速摄像、红外热像仪、热电偶树和热流密度计等测试手段开展了LNG泄漏扩散过程、LNG池火燃烧机理及高倍泡沫对LNG池火抑制的实验研究。结果表明:LNG泄漏扩散过程分为快速气化、沿地面蔓延和扩散消散三个阶段。高倍泡沫对LNG池火有较好的抑制作用,能显著降低LNG池火对周边构建筑物的热辐射危害,但高倍泡沫在7.2~7.5 L/m~2·min供给强度下,无法彻底扑救LNG池火,需结合其他方法才能有效地扑救LNG池火。     

LNG重气扩散安全距离及影响因素

LNG储存温度为-161.5 ℃,一旦发生泄漏,迅速蒸发后的气体密度约为空气密度的1.5倍,低温的重气云团将会发生重力沉降;同时,由于大气湍流将空气卷吸进入云团内部,低温重气云团也会被加热,向正浮性气体扩散转变。为此,研究了LNG大规模持续泄漏产生的气体扩散问题,建立了LNG泄漏时安全距离的计算方法,并分析对安全距离的影响因素。从DEGADIS重气扩散基本模型出发,建立了LNG泄漏扩散时的场景条件和计算程序,并考虑了LNG向下风向扩散过程中受热形成的浮升效应以及风速和大气不稳定度的影响。所建立的方法比其他方法具有更好的准确性和适用性。通过与LNG泄漏扩散实地实验（Burro系列实验）数据进行比较,验证了该方法的计算结果,平均相对偏差为24.82%。通过研究风速、大气稳定度、泄漏源大小、围堰尺寸等因素对LNG气体扩散的影响,确定了不同条件下LNG扩散的安全距离要求。     

某大型LNG储罐泄漏扩散及其影响因素研究

大型LNG储罐内储存着大量低温且易燃易爆的LNG,一旦发生泄漏将对周边人群、财产及大气环境造成极大危害。针对南方某LNG接收站的大型LNG储罐建立三维数值模型,对LNG泄漏扩散过程进行数值模拟,分析风速、风向与障碍物对LNG泄漏扩散的影响规律。结果表明:风对高浓度气云的混合稀释作用较强,对低浓度气云的平流输送作用较强且大风速更利于促进气云扩散,3 m/s的低风速下1/2爆炸下限气云下风向最远距离可达554 m;从顺风泄漏到逆风泄漏,储罐本身对气云扩散的阻碍作用逐渐增强,气云扩散速度逐步减慢,逆风泄漏最不利于气云扩散,稳定后形成的危险区域最大;障碍物会导致重气云短期聚积,并使得气云扩散时呈现攀爬和分流两种形式;将相同环境条件下的单罐及罐区泄漏扩散后果进行对比,发现同一时刻的罐区危险气云体积比单罐危险气云体积大得多,主要是由于罐区其他大型储罐在改变风场分布的同时阻碍气云扩散,延长了高浓度气云的停滞时间。该研究对今后预测大型LNG储罐泄漏扩散有一定借鉴意义,可为应急防护策略的制定提供参考依据。     

LNG重气连续点源泄漏扩散的数值模拟研究

针对LNG重气云团连续点源泄漏扩散， 结合箱模型和IIT-2模型分析了LNG云团的扩散特性。①首先，选取不同的气象条件，对扩散过程的速度、空气卷吸量、温度和高度进行数值模拟，讨论了不同大气条件下云团的流动规律、空气卷吸和气化过程等对云团扩散过程和方式的影响。数值模拟表明：一般情况下，LNG云团温度在分钟数量级达到了大气温度，进入被动扩散阶段；E级大气条件下，径向速率衰减较慢，进入被动扩散的过程非常缓慢；LNG气化过程不明显，重气效应未完全消失，不利于LNG云团的稀释和冲淡。②进而计算了下风向固定点处地面最大浓度值，并与Maplin Sands Fields Trial扩散实验的对比，验证了LNG重气扩散预测模型的可行性和合理性。③最后，分析了风速、泄放速率和大气条件对LNG扩散距离和爆炸上下限浓度扩散范围的影响。     

LNG接收站集液池热辐射及蒸气云扩散模拟分析

以某LNG接收站罐区集液池为例,运用PHAST软件模拟罐区集液池的池火热辐射影响范围和蒸气云扩散范围,模拟发现:集液池的表面积越大,热辐射和蒸气云扩散的影响距离越大;热辐射在15,32 Kw/m~2水平下风速越大,热辐射的影响范围越大,但是大气稳定度相同,风速越大,蒸气云扩散的影响距离越小;在同等风速条件下,大气稳定度不同,热辐射的影响范围没有发生变化,但是在同等风速条件下,大气稳定度越稳定,蒸气云扩散的影响距离越大。从而得出集液池的表面积尺寸、风速、大气稳定度对集液池热辐射和蒸气云扩散具有不同的影响作用,这对于LNG接收站的选址及总平面布置具有重要指导意义。     

液化天然气储罐泄漏扩散模拟研究

液化天然气(LNG)多为低温、低压储存,LNG储罐内存在酸性腐蚀环境,一旦泄漏容易引起大面积火灾.针对该问题,以LNG储罐为例,采用DNV Phast软件模拟泄漏扩散情况,分析不同工况条件下LNG的气体扩散、闪燃范围、喷射火危害、爆炸超压等.通过分析发现风向对蒸气云团的扩散有直接影响,研究结果可为LNG储气站的选址、站...     

小型移动式LNG橇装回收站防火间距探讨

目的核实小型移动式LNG橇装回收站内集中控制室、装车区值班室与LNG设施遵循现有标准规定的防火间距是否满足生产实际要求。 方法利用挪威船级社研制的PHAST软件,选取具有代表性的泄漏工况,对LNG泄漏可能引发的池火热辐射、喷射火热辐射、蒸气云爆炸及蒸气云扩散影响距离进行模拟计算。 结果得出了LNG设施在不同泄漏孔径情况下引发不同事故后果的影响距离。 结论基于工艺管道泄漏概率统计,给出了小型移动式LNG橇装回收站内集中控制室、装车区值班室与LNG设施防火间距的建议。      

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LNG作为一种清洁、优质燃料已广泛应用生产与生活，但作为一种深冷液体，人们对LNG的低温安全性能却了解不多。为此，阐述了LNG的密度、温度、蒸发以及溢出与扩散等特性；列举了来自LNG的危险性：①储存过程中的沸腾与翻滚；②低温冻伤；③泄露；④低温麻醉；⑤窒息；⑥冷爆炸；⑦火灾。最后从工艺装置安全设计、可燃气体探测设施、事故切断系统（ESD）、消防水系统、使用泡沫控制蒸气扩散及辐射、人身安全保护、低温冻伤急救等方面，探讨了安全防护的方法与措施。     

LNG泄漏危害及水幕紧急处理技术

液化天然气(LNG)正在越来越大量和越来越广泛地被使用,这导致了LNG在生产、运输和使用等环节发生火灾和爆炸的潜在危险性增加。目前,喷射水幕被广泛认为是最有效且最具前景应用的控制和降低LNG泄漏蒸气云危害的技术。LNG的泄漏危害、泄漏特征、泄漏检测以及利用水幕紧急处理事故等被介绍。     

国内外LNG罐区燃爆事故分析及防控措施建议

由于中国LNG工业起步较晚,需多方面借鉴国外先进经验,其中安全生产是重中之重。为此,通过对国内外1944年以来LNG罐区燃爆事故的统计分析,得出导致事故发生的人的原因占33%,物的原因占53%,环境原因占14%;结合事故发展机理及事故后果分析,得出LNG罐区主要燃爆事故模式有：闪火、喷射火、池火灾、蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气爆炸。根据这些模式以及过往事故原因,建立了LNG罐区燃爆事故树,对火源、LNG泄漏、储罐超压物理爆炸3条关键路径进行了详细分析。结果表明,导致顶事件发生的重要原因和关键节点为：明火、电火花、材料腐蚀老化、附件连接处泄漏、日常误操作、未及时检修等。最后基于事故树分析结果,从罐区周边布置、电气设备安装、生产作业操作、日常维护等方面提出了控制措施及建议,以达到预防减少LNG罐区燃爆事故发生的目的。     

风速对综合管廊天然气管舱泄漏扩散影响的数值模拟

为了揭示换气通风风速对天然气管舱泄漏扩散特性的影响,本文采用Realizable k-ε湍流模型和组分输运模型对地下综合管廊天然气管舱不通换气工况下的泄漏扩散过程进行数值模拟研究。结果表明:无风时,扩散过程主要受湍流涡对及舱顶反射作用,各泄漏工况下天然气向管舱两侧对称卷吸扩散,小孔泄漏管舱内甲烷浓度分布分层现象比大孔泄漏明显,可燃气体监测报警时间呈"V"型分布。有风时,上风向区域天然气浓度逐渐降低;下风向区域大涡团失稳分裂成小涡团,湍流强度增大,卷吸作用增强,天然气呈"蜗牛"状漂移扩散。风速逐渐增大时,报警时间与泄漏口至监测点的距离成线型增长关系;风速超过3.81m/s后,天然气泄漏后迅速与空气混合稀释,管舱内甲烷浓度均低于爆炸下限的20%,可燃气体监测报警器不再报警。     

浮式生产系统泄漏天然气扩散规律与危险区域

考虑到浮式生产系统(FPSO)作业过程中存在的油气泄漏及火灾、爆炸等连锁风险,为了科学评估FPSO天然气泄漏风险,基于计算流体动力学理论,采用通用CFD软件Fluent建立FPSO关键系统泄漏天然气的扩散行为预测与评估模型,分析、判断可燃气体运动特点及危险区域的分布规律。根据仿真结果和对比分析,研究了泄漏可燃气体的扩散过程、行为特点以及风向、风速和泄漏速率等关键因素对可燃气体扩散危险区域的影响规律,综合考虑仿真结果与相关标准的要求,合理确定FPSO上部模块的一级2区IIA组危险区。结合FPSO油气泄漏风险特点,从工程应用角度提出应对措施与建议。     

天然气管道气体泄漏扩散过程研究

天然气管道发生气体泄漏将造成一定的危险范围。通过对泄漏气体扩散边界的研究，可确定泄漏气体扩散形成的危险域。研究得到，提高风速或气体泄放速度均会加大气体扩散速度，而使沿下风向的扩散浓度减小。将风速和气体泄放速度分别提高20%，风速对气体扩散速度的影响较大，而泄放速度对气体扩散浓度的影响较大。风速加大，泄漏危险域减小；风速减小，气体受浮力作用较明显，泄漏危险域变大。该研究成果可对泄漏气体扩散的危险域进行有效预测，有助于预防泄漏重大事故的发生。