危险性液体储罐泄漏过程的建模及工程应用

研究建立了2种危险性液体储罐的泄漏源模型及数值方法,通过Visual Basic语言开发了数值模拟软件,结合具体的工程案例进行了数值计算,分析了液面高度、泄漏质量速率、泄漏质量与泄漏时间以及泄漏质量速率、泄漏质量与液面高度的关系,结果表明:建立的模型可以准确描述危险性液体储罐的泄漏过程,且数值模拟软件降低了模型求解时间,具有很强的实用性,从而为危险性液体储罐泄漏事故后果定量风险评价和事故应急救援提供基础数据。     

运输过程中液氨泄漏后果分析及评价研究

选取液氨作为研究对象,在考虑泄漏源的位置、形状大小、运输介质运行状态、风速、大气状况等因素对事故后果的影响,选择适当的事故后果计算模型,并以车辆运行中最常见的连续泄漏事故和瞬间大范围泄漏后的火灾爆炸事故设定事故情景,运用高斯烟羽、烟团模型进行液氨泄漏后果分析,运用蒸气云爆炸模型进行爆炸伤害后果分析。分析车辆运行过程中车辆运行状态、泄漏时间、运行速度等因素对事故后果的影响,采用MAPLE数学计算软件确定中毒和爆炸伤害范围,为制定运输过程中液氨泄漏事故应急预案,指导事故现场人员采取必要的安全防护和进行合理的紧急疏散提供理论依据。     

液氨卧罐液体实时连续泄漏建模及分析

基于范德瓦耳斯方程和流体力学理论,考虑液氨卧罐泄漏时罐压和液面面积变化,建立了液氨卧罐液体实时连续泄漏模型。利用模型对某制冷企业液氨卧罐进行数学模拟,并将计算结果与PHAST模拟结果进行对比分析。结果表明,液面高度h下降幅度先减缓后变大,液体泄漏质量流率Qm和泄漏孔处液体泄漏速率v的下降幅度及泄漏液体质量m的增加幅度逐渐减缓。泄漏开始时,Qm和v值最大;泄漏停止时,m值最大。泄漏孔径为5, 30和100 mm时,泄漏时间t为29884.027, 837.289和77.550 s,Qm(max)为0.552, 19.913和221.160 kg/s,v(max)为46.733 m/s,m(max)为10255.649, 10339.923和10572.760 kg。模型计算结果与PHAST模拟结果偏差小于24%,从参数变化规律和风险应急分析,模型对液氨卧罐液体泄漏理论计算具有一定适用性。     

氯乙烯储罐泄漏火灾爆炸事故后果分析

化学灾害事故中的有毒气体泄漏事故严重危害公共安全。泄漏事故发生后,有毒气体在单位时间内的扩散范围受多种因素的影响。利用ALOHA软件可以模拟内外因对氯乙烯泄漏事故泄漏范围的影响,内因主要包括泄漏管径、罐内液体质量、泄漏位置。外因主要有风速、空气温度、湿度和稳定度。模拟的主要思路是,控制其中一个变量的变化以观察其对泄漏范围的影响,为氯乙烯泄漏、火灾爆炸事故的警戒范围的快速划分和事故应急处置提供参考。     

海洋平台含硫化氢天然气泄漏爆炸连锁事故后果动态评估

硫化氢毒害载荷与油气爆炸载荷是海洋油气作业安全进行的重大威胁。基于此,本文面向海洋平台含硫化氢天然气泄漏爆炸连锁事故,考虑连锁事故发展过程中毒害载荷与超压载荷连续存在的必然性,提出多危险载荷事故后果动态评估方法。以假想的海洋平台含硫化氢天然气泄漏爆炸连锁事故为例,考虑紧急关断系统与放空系统的干预设置动态泄漏速率。以泄漏为触发事件考虑事故的灾变演化,兼顾泄漏硫化氢积聚状态的时空发展与作业人员的应急疏散开展硫化氢毒害后果动态评估;结合延迟点火时刻作业人员实时位置爆炸载荷开展爆炸危害后果评估。引入风险理念,基于风险的可加性对两种危险载荷导致的影响进行综合评估。研究结果可以为海洋平台的应急救援及应急资源的配置提供支持。     

预测管道中气体爆炸超压的改进ME法

分析了管道中可燃气体爆炸超压的特点,提出了利用ME模型预测管道中气体爆炸超压的新方法,在能量守恒定律和爆炸能量相似律分析的基础上结合爆炸反射压力理论修正了ME模型并用于封闭管道中气体爆炸超压的预测,利用修正的ME模型计算了甲烷在管道中的爆炸超压,对计算值与实验值同ME模型、TNT当量模型的计算值以及数值模拟计算结果进行了比较分析.实验的管道分别是直径为2m、长29m的大型圆管和边长为80mm、长24m的小型方管.数值模拟的独头巷道横截面是方形,边长为1.77m,巷道全长30m,瓦斯填充长度为6m.比较分析结果表明：修正的ME模型计算值与实验值以及数值模拟计算结果吻合较好.该方法可用于管道中气体爆炸灾害事故危险性分析与评估,给管道防爆泄压设计和爆炸防护提供重要参考.     

PHAST在危化品道路运输定量风险评价中的应用研究

在研究国内外危化品道路运输风险研究现状的基础上,尝试应用PHAST软件对危化品道路运输进行定量风险评估。通过分析危化品道路运输定量风险的主要影响因素,构建了风险计算的基本模型,并通过实例模拟,分析运输车辆发生危险物质泄漏事故时,危险源的泄漏扩散情况及当遇到点火源发生火灾爆炸时对周边人员及环境的后果影响,计算其产生的个人风险和社会风险,旨在为优化运输路径、控制运输风险提供定量依据。     

二组分液体蒸发模型的理论与实验研究

有毒液体泄漏后的蒸发会导致人员中毒和环境污染,估算有毒液体的蒸发速率对于预测有毒蒸汽在环境中的浓度分布至关重要,尤其是多组分液体,蒸发过程较复杂,蒸发速率的预测大都基于经验模型和半经验模型,且很少考虑热传递对蒸发的影响。文中研究建立了描述二组分液体蒸发质量和液体温度随时间变化的数学模型。设计建造了风洞实验台,并针对不同体积配比下的苯和乙醇混合溶液进行了风洞实验,并将实验测量值同模型计算值进行了比较。结果表明,新建立的模型能够较准确地预测二组分液体蒸发质量和温度随时间的变化,其预测平均偏差分别为25.82%和33.79%,从而为今后研究多组分液体的蒸发过程奠定了基础。     

输气站场脱硫装置H2S泄漏扩散规律及后果研究

为定量分析不同工况条件下H₂S泄漏扩散的影响规律,在分析H₂S气体危险性的基础上,采用DNV PHAST软件模拟不同泄漏孔径、扩散时间和气象条件对浓度分布的影响,进而考察毒性、喷射火和蒸气云爆炸带来的危险后果。结果表明,泄漏孔径和扩散时间与下风距离、云团宽度和云团高度等参数呈正比,大气稳定度越低、风速越大,越有利于气体扩散;H₂S的主要危害为中毒,其引发室外致死率为0.1%、1%、10%和99%时的下风距离分别为652.6 m、574.7 m、482.1 m、216.7 m。研究结果可为有毒气体的泄漏风险防控提供实际参考。     

输氯管线泄漏事故后果模拟

针对化工生产中常见的输氯管道破裂事故,选取典型案例,采用箱模型、高斯烟团扩散模型对其扩散的不同阶段进行模拟,并运用中毒事故后果模拟法确定事故影响范围及程度。结果表明：20kg的液氯瞬时泄漏,形成的重气云在下风向50m处转变为中性气云。下风向85m范围内为致死区,死亡率高达95%,人员暴露时间不得超过10min;下风向200m范围内为重伤区,死亡率达4%,人员暴露时间不得超过60min。该分析结果与事故的实际影响后果基本一致,表明选择合适扩散模型及相关参数,可较为准确地确定突发性泄漏事故的危险区域,对减灾救援具有一定的指导意义。     

不同气象条件下液氨储罐泄漏扩散伤害范围预测研究

为研究不同气象条件下液氨储罐泄漏伤害范围,有效控制和降低事故的后果,以渭南某化工企业液氨储罐为研究对象,对其不同气象条件下泄漏的扩散规律进行仿真模拟和数值分析。首先运用MATLAB模拟软件,采用高斯羽流模型,确定不同条件下液氨储罐的泄漏扩散危险区域。然后采用Origin软件,对不同气象条件下泄漏扩散造成的最远伤害距离进行拟合预测。     

LNG垂直喷射源连续泄漏扩散的模拟

对液化天然气(LNG)扩散的物理过程进行了理论分析。针对垂直喷射源连续泄漏扩散特点,将液化天然气扩散过程分为重气扩散与被动扩散两个阶段。结合烟羽抬升计算,在两个阶段分别采用SLAB稳态烟羽模型与高斯烟羽模型,建立了液化天然气扩散过程数学模型。研究了垂直喷射源泄漏形式和不同环境条件下的扩散情形。对液化天然气泄漏后混合云团扩散形成的浓度场、温度场和其他特征参数进行了模拟。得到重气扩散阶段随下风向距离增大,扩散云团高度、宽度、温度、密度、云团中液化天然气蒸气含量、水含量的变化规律,被动扩散阶段云团中液化天然气质量分数的变化情况。可以为事故危害范围的测定、事故后人员的疏通和补救工作的指导提供帮助。     

ALOHA在炼化企业罐区中的应用研究

危险化学品泄露和扩散,容易发生中毒或引起火灾爆炸事故。模拟仿真软件是研究危险化学品泄露和扩散的工具。通过研究ALOHA软件在炼油化工企业中的应用中需要采集的参数,比较了泄露扩散会因外界因素如风速、泄露位置、泄露孔径等的不同而产生不同的后果。通过不同状况下的应用研究,探讨了泄露扩散与各因素之间的关系,对ALOHA软件在炼化企业储运罐区中的应用具有一定的指导意义。     

液化石油气储罐在喷射火焰作用下的热响应模型

Abstract This paper describes a mathematical model developed to study the behavior of liquefied petroleum gas (LPG) tanks when subjected to jet fire. The model consists of a number of field and zone sub-models which are used to simulate the various physical phenomena taking place during the tank engulfment period. The model can be used to predict the pressure and temperature of the LPG in the tank, the temperature of the wall of tank, and the time of tank explosion. The comparisons between the model predicted results and the test data show good agreement. The results show that the jet fire partially impinging on tank wall led to higher wall temperature and the time to failure was shorter than that in engulfing pool fire. And the exposure of the upper wall in the vapor zone to the fire is more dangerous than that of the LPG contacted wall.     

The Model of Thermal Response of Liquefied Petroleum Gas Tanks Partially Exposed to Jet Fire

This paper describes a mathematical model developed to study the behavior of liqupfied petroleum gas (LPG) tanks when subjected to jet fire. The model consists of a number of field and zone submodels which are used to simulate the various physical phenomena taking place during the tank engulfment period. The model can be used to predict the pressure and temperature of the LPG in the tank, the temperature of the wall of tank, and the time of tank explosion. The comparisons between the model predicted results and the test data show good agreement. The results show that the jet fire partially impinging on tank wall led to higher wall temperature and the time to failure was shorter than that in engulfing pool fire. And the exposure of the upper wall in the vapor zone to the fire is more dangerous than that of the LPG contacted wall.     

基于可见蒸汽云对LNG喷射泄漏爆炸下限区域的预测

喷射泄漏在LNG泄漏事故中比较常见,由于其蒸汽本身无色无味,难从感观上判断其泄漏扩散范围。但由于其温度低,喷射泄漏会使周边环境空气中水蒸气液化成可见蒸汽云。通过建立LNG喷射泄漏计算流体力学模型,对不同环境条件和喷射速度下的扩散情形进行数值模拟,得到了LNG泄漏扩散区域的温度场和浓度场。根据环境条件和温度场分布,得到了可见蒸汽云区域范围,并总结出可见蒸汽云区域范围与爆炸下限区域范围的关系。喷射泄漏发生时,可以为预测爆炸下限区域范围,划定安全隔离范围和消防救援提供帮助。     

液氨储罐的火灾爆炸危险性分析与控制

采用危险度分析法、池火灾伤害数学模型分析法、事故树分析法对液氨储罐区火灾爆炸事故的危险性进行定性和定量评价,从不同角度对危险源的危险性进行全方位描述。从而得出清晰、准确、全面的评价结论,并且以此制定液氨储罐区火灾、爆炸危险的控制措施。     

隧道内液化天然气管道泄漏火灾温度场的数值模拟

以某实际液化天然气（LNG）输运工程为例,采用计算流体动力学方法,建立隧道内LNG管道泄漏火灾的数学模型,分别以3种不同的泄漏情况对LNG泄漏火灾流场进行了数值模拟计算,得到了3种不同泄漏强度的LNG火灾温度场的实时分布情况,并分别对其火灾温度场随时间的变化及危险性进行了分析。结果表明：泄漏强度最小的情况下,火灾发生后隧道温度升幅不大,温度变化幅度平缓,危险性相对较小;泄漏强度居中的情况下,火灾发生后隧道内温度变化幅度较大,变化趋势较为剧烈,危险性显著增加;泄漏强度最大的情况下,火灾发生后隧道内温度是3种情况中最高的,且隧道内会出现烟气堆积的情况,十分危险,应着力避免此类事故的发生。     

基于控制室爆炸载荷的可燃气云等价尺寸阈值

火气系统是防控气体泄漏灾害的重要安全屏障。可燃气体泄漏后与空气混合形成可燃气云,其爆炸属于体积爆炸,具有复杂性和多变性,因此将其折算为等价气云并提出阈值尺寸计算方法,是实现火气系统探测器网络量化布设的关键输入指标。选取控制室为受体,以载荷作为爆炸冲击波超压的临界值,运用多能法倒序计算,逆推得到对应的等价气云尺寸作为探测阈值,进而利用等价气云方法与高斯扩散模型得到火气系统探测临界时间。通过某LNG罐区案例分析,定量确定了该罐区可承载的气云尺寸最大值及扩散临界时间。数值计算表明,等价气云尺寸阈值不仅可以作为火气系统探测设计的量化输入指标依据,并可对探测时间设置以及气体泄漏及爆炸的防控措施提供理论支持。     

LNG泄漏扩散影响因素模拟研究

为了研究液化天然气(LNG)泄漏扩散规律,用PHAST软件对某150 m~3 LNG储罐的泄漏扩散过程进行了模拟,分析了LNG储罐泄漏口径、环境风速及环境温度对LNG泄漏扩散过程产生的影响。模拟结果表明,50 mm泄漏口径、100 mm泄漏口径和灾难性破裂时天然气的扩散距离分别为160、296、365 m,泄漏口径越大,气云扩散范围越广;环境风速在1.5、5和8 m/s情况下,天然气扩散距离达到245、162、146 m,环境风速越大,气云扩散距离越小;环境温度在283和298 K的情况下,天然气云扩散距离为222和245 m,环境温度越高,气云扩散距离越大。