应用计算流体动力学模拟液化气装卸站的爆炸影响

以某企业液化气汽车装卸场站为例，针对液化气装卸区危险特性，采用计算流体动力学（CFD）模拟技术，建立全尺寸三维模型，对装卸栈台发生液化气泄漏、蒸气云在附近停车场集聚爆炸后的场景进行模拟计算，评估爆炸对周围构筑物和生产设施的影响，同时研究停车场停车数量和爆炸超压的关系。结果表明，在一定距离内，非防爆的控制室等构筑物会受到爆炸冲击发生损毁倒塌，威胁控制室内人员安全；附近停车区车辆数量与爆炸超压呈线性关系，车辆越多，产生的危害越大。     

石化企业中心控制室的抗爆需求探讨

石油化工企业中心控制室通常采用抗爆结构,随着企业规模的不断扩大,中心控制室的生产管理功能逐渐增强,越来越多的企业希望中心控制室能采用非抗爆结构设计以满足室内人员的舒适性要求。叙述了中心控制室的抗爆要求,并引用近年来爆炸超压对建筑物的影响、蒸汽云爆炸超压后果预测模型和空气中爆炸冲击波传播规律等领域的一些研究成果,探讨了爆炸冲击波超压与控制室抗爆结构之间的关系,商讨如何根据距离判断中心控制室是否可以选择非抗爆结构,并给出了初步的量化指标,供自控设计人员参考。     

化工企业中心控制室的抗爆需求探讨

化工企业的中心控制室对于整个企业的日常生产和运行起到十分关键的作用。本文对化工企业中心控制室的抗爆需求进行了阐述,并且引用爆炸超压对建筑物的影响、蒸汽云爆超压后果预测模型以及空气保障冲击波船舶规律等相关领域的研究结果,之后探讨了保障冲击波超压和控制室抗爆结构之间的关系,最后又对如何根据距离来对中心控制室是否选择非抗爆结构进行判断,并给出了初步的量化指标,为相关的设计工作提供参考。     

控制室抗爆设计中爆炸冲击波参数确定方法

石油化工控制室的抗爆设计已经越来越规范化。提出了控制室抗爆结构研究报告应包含的主要内容,重点阐述了在控制室的抗爆设计过程中爆炸冲击波参数(正超压、作用时间和冲击力)的确定方法;根据释放源类型建立意外释放模型,定义潜在爆炸现场(PES)估算可燃介质有效质量,该方法采用挪威船级社(DNV)的工艺危害分析软件工具(PHAST),基于Baker Strehlow模型,使用燃烧能量和火焰速度估计正超压、作用时间和冲击力;通过喷火分析获得对建筑物最严重的火焰辐射热;这些参数作为建筑物结构设计的设计条件,并给出了应用举例。     

注氮气采油井筒内可燃气体爆炸数值模拟

注气驱油过程中井筒内存在可燃气体爆炸风险,为了明确热采注氮井筒内发生可燃气体爆炸事故后果及爆炸演化规律,开展了高温高压条件下油管大长径比空间内,轻烃组分爆炸的数值模拟研究工作。研究结果表明,管内爆炸超压峰值随初始温度的升高而降低,此现象是由于升温引起管内可燃气体总量降低,升温对燃爆反应速率的增强作用被抵消,但管内爆炸超压峰值随初始压力的升高而快速增大,同时在相同的初始压力和温度下,与中部和顶部点火相比,超压的最高值出现在管内底部点火时的井口位置,且在井筒两端由于爆炸冲击波反弹使得超压迅速上升,爆炸产生的超压最高可达300 MPa以上,足以对油管和井筒等设施造成严重破坏。研究成果为注气采油井筒爆炸安全防控提供参考依据。     

化工储罐区事故多米诺效应概率分析

以某化工储罐区为实例分析了热辐射、爆炸冲击波及爆炸碎片等事故参数引发的事故多米诺效应,计算了液化气储罐冲击波超压、池火灾对邻近设备和人员的损害概率以及被损害储罐发生爆炸时爆炸碎片撞击周围储罐的概率。结合化工罐区特点及生产管理实践提出了相应的安全防护措施,为预防化工罐区事故多米诺效应的发生扩展提供了依据,更有效地保障了化工罐区的安全。     

关于液化石油气站防雷设计的探讨

对电气设计人员经常遇到的液化石油气站，具有爆炸危险的建，构筑物的防雷分类等级及防雷措施，液化气储罐的防雷设计等具体问题进行了探讨。     

石化工程建筑物抗爆设计方案分析与选择

根据GB 50779—2012《石油化工控制室抗爆设计规范》的使用情况及现场调查,分析了石化工程建筑物抗爆设计中存在的问题,并依据相关研究和规范标准对建筑物为何要进行抗爆设计及哪些建筑物需进行抗爆设计进行了讨论,阐述了"爆炸后可修"的抗爆设计原则;强调了建筑物平面位置等概念设计在抗爆设计中的重要性;结合工程实例说明爆炸超压取值对HSE风险的影响,强调了爆炸超压应由爆炸安全性评估确定;同时指出施工和使用过程中外墙开洞不密封、抗爆门一直敞开等问题的严重性及可能会造成的严重后果。还提出了规范修订时需强调、修改和增加的内容。     

危险场所控制室安全的讨论

与高温熔体打交道的生产过程,可能发生熔体喷溅,对现场操作人员的安全造成威胁,还可能引起爆炸、火灾等事故。通过国内冶金工厂发生的两起由高温熔体容器滑落倾覆和喷溅造成的重大事故,了解事故发生的原因,阐述涉及安全内容的规程、规范中的规定。最后总结了发生事故的现场由于违背了规程、规范的规定从而导致事故的发生:控制室选择在危险区域,但无任何防护措施;控制室、操作室的门面向装置,正对冶金炉炉口、炉门;控制室地面是传热迅速的钢板,没有采用水磨石地面;控制室的地面与室外地面平齐;控制室没有通向非爆炸和无火灾危险的区域的出口。     

蒸气云爆炸引发的平台结构动力响应

针对油田天然气泄漏可能引发的海面气云爆炸,研究外部爆炸形式对平台结构的冲击作用。对蒸气云采用TNT当量法进行量化,利用AUTODYN有限元软件对数值计算和经验公式两种方式进行对比,得到一定距离的爆炸超压曲线和峰值。提出气体爆炸凹四边形模型,对气体爆炸超压时程曲线进行等效简化拟合。运用超压峰值和凹四边形超压时程曲线等效替代气体爆炸载荷,采用有限元软件ABAQUS计算导管架平台在多种爆炸载荷工况下的动力响应,并分别对气体质量、爆心距离、爆炸作用方向等敏感性因素进行分析,进一步提出气体爆炸灾害的预防和控制措施。     

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在直径为1 m的球形容器中，采用中心点火方式，对液化石油气进行了大量密闭燃爆和燃爆泄放的实验，得出了液化石油气最大破坏力的浓度范围5%～6%、密闭下燃爆最大压力与初始压力呈线性关系，并基于不同条件下燃爆泄放实验，通过量纲分析将泄放面积、容器内表面积、容器体积、泄放压力及初始压力等关联成燃爆泄放状态准数，建立了燃爆泄放最大超压与泄放准数之间关系式，关系式覆盖的体积范围(0.029～213 m3)，内部初始压力范围（0.1～0.4 MPa），泄放压力与初始压力比（1～2.5）、容器长径比（1～2），在该范围内关系式与实验结果吻合较好。     

非均匀分布可燃气云爆炸威力分析

 以高斯分布气云为例，研究了非均匀分布气云爆炸的威力与机理，并与相同泄漏量的均匀分布可燃气云爆炸进行了对比分析。结果表明：当高斯分布可燃气云爆炸时，由于其可燃气体浓度偏离最危险浓度，燃烧速率降低，火焰维持不了自加速运动，对火焰阵面前的气体扰动较小，不会产生较强的冲击波。泄漏量为2228.2m³的乙炔形成的2种高斯分布气云爆炸时，最高超压分别为4.3、1.8kPa，最多具有使玻璃窗破碎的破坏能力。当同样泄漏量的乙炔形成半径20m、乙炔体积分数为13.3%的均匀分布气云爆炸时，可产生42.3kPa的最大超压，具有使砖墙倒塌的破坏能力。因此，在工业现场发生可燃气体泄漏时，首要任务是避免泄漏气体形成混合良好的均匀可燃气云。     

L-CNG加气站技术浅析

近年才兴起的液化 压缩天然气加气站（即L-CNG加气站）以LNG为气源，经高压液体泵加压后气化向CNG汽车加气，也可同时用低压液体泵向LNG汽车加气。为此，介绍了L-CNG加气站的特点和工艺流程，分析了其相对于传统压缩天然气加气站的优点：可同时为压缩天然气汽车和液化天然气汽车加注燃料，有巨大的应用前景和可观的经济、社会效益。给出了典型的L-CNG加气站的工艺流程及设备布置方案，着重对L-CNG加气站的LNG低温储存和装卸系统，以及低温低压充注系统和高压气化系统，包括LNG槽车、LNG低温泵、LNG气化器等进行了说明，并介绍了相关技术要求。最后提出L-CNG加气站是目前CNG加气站向LNG加气站过渡的看法。     

液硫池气相空间闪爆事故分析

克劳斯硫回收单元因液硫池气相空间易集聚大量H2S气体而存在闪爆危险,利用实验与模拟手段对液硫池闪爆事故进行分析.结果表明,在高温150℃条件下,硫化氢气体爆炸下限为2.8％(φ),低于文献值4 3％(φ).当液硫中H2S质量分数达到20μg/g时,液硫池上方气相组成已具有爆炸危险性,而增强气相空间的通风可以有效降低闪爆...     

LPG装车控制系统的开发与应用

大庆石化公司液化气栈桥在原有的仪表设备基础上设计了LPG火车栈桥液化气装车控制系统。该控制系统已经服役1a,应用于罐车静电接地与自动装车系统联锁和安全流速控制,可以提高计量精度,避免人为差错、减少贸易纠纷;提高了生产运行及管理自动化水平;保证了液化气装车过程的安全操作。     

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在石油、化工、矿业等行业中，密闭容器内可燃气体爆炸的事故屡屡发生，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。有效地预测爆炸超压，研究可燃气体爆炸成灾模式及其防治技术具有重要的社会意义和经济意义。为此，从流体力学和化学反应动力学方程出发，建立了数学模型，采用SIMPLE算法，对大型球形密闭容器内可燃气体爆炸过程进行了数值模拟，获得了不同时刻爆燃的速度场、密度场、浓度场、温度场，为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据。     

沼气制油橇装装置的燃爆风险分析与优化设计

基于经济和技术可行性方面的考虑,沼气制油通常都采用小型模块式橇装化装置,但目前对于该类橇装装置的燃爆风险与优化设计方面的研究极少。为此,以某沼气制油橇装化装置为研究对象,采用HYSYS软件模拟沼气制油生产中可燃气体的动态泄漏过程,计算在过程控制系统干预下的动态气体泄漏速率,进而结合计算流体力学软件(FLACS)预测不同橇装模块(以下简称橇块)的安全间距、不同保护隔板排布方式下的爆炸强度和影响范围。研究结果表明:①增大橇块间的安全间距可以明显降低气云爆炸火焰传播造成的湍流扰动,其中爆炸远端压力监测板的爆炸超压最大值(p_(max))在安全间距为3 m时为721.1 Pa,在安全间距为9 m时则降低为83.68 Pa;②其他变量一致时,点火源位于橇块内部产生的p_(max)值大于两橇块之间;③在橇块两侧加保护隔板会加剧可燃气体爆炸后的超压,在装置实际工况下50 mm大孔动态泄漏导致的p_(max)值为5.784 kPa。结论认为,在橇块单侧增加保护隔板,可以在起到泄压作用的同时降低爆炸伤害(该排布方式不会产生过高爆炸超压);橇块间安全间距设置为6 m或者更大,可以在降低爆炸伤害的前提下尽可能节省装置的空间占位。     

地下密闭空间燃气爆炸冲击波传播规律

油气管线在城市地下组成了密集的管网,并与地下暗渠、电缆沟等市政管涵地下密闭空间相邻或交叉。在燃气通过管线输送的过程中,由于泄漏而进入密闭空间并引起爆炸的事故时有发生且往往会导致较为严重的后果。为此,借助LS—DYNA非线性动力分析有限元软件,基于流固耦合与ALE多物质算法,建立密闭空间下燃气爆炸数值计算模型,探究了密闭空间燃气爆炸过程中爆炸冲击波的传播与衰减变化规律。数值计算结果表明:与将爆炸假设为理想点源爆炸不同,在密闭空间结构环境的限制作用下,爆炸冲击波最初以椭球状形式分布,在传播过程中逐渐向球状冲击波发展,并迅速衰减,最终在大气环境中沿密闭空间宽度方向上传播距离最远。根据爆炸冲击波超压幅值对人体的影响程度划分不同的伤亡等级,拟合数值计算结果得到了密闭空间爆炸冲击波传播衰减计算公式,据此可以准确划分密闭空间爆炸事故后果不同伤亡等级区域范围。