管状容器气体燃爆泄放过程的数值模拟

工业过程中管状容器气体爆炸事故时有发生，严重威胁着过程工业的安全生产。为预防这类事故，通常会在容器上安装泄压装置，这就要求对该类容器进行防爆泄压设计。对管状容器气体爆炸泄放过程进行分析，特别是容器内压力发展特性的分析是进行防爆泄压设计的关键。为此，首先分析了管状容器内气体爆炸泄放过程，根据其燃爆发展规律建立了描述整个泄爆过程的物理模型。从能量守恒方程和质量守恒方程出发，结合气体状态方程、绝热压缩方程和气体泄放速率方程建立了泄爆过程的数学模型，利用四阶龙格-库塔方法对该过程进行了数值模拟，得到了不同时刻燃爆压力、压力上升速率、火焰位置和火焰传播速度。另外还讨论了泄压面积和泄爆压力对泄爆过程的影响，对于该类容器的防爆泄压设计具有指导意义。     

液化石油气的计量及仪表检定

1．液化石油气的物性指标：（1）含水量。液化石油气中的含水量可采用离心法或蒸馏法测定。（2）机械杂质。机械杂质是指残留在液化石油气中的沉淀物,可采用离心法或甲苯抽提法来测定沉淀物的含量。（3）饱和蒸气压。液化石油气的饱和蒸汽压是指在一定的温度条件下,达到汽液两相平衡状态的压力。这个压力是液化石油气在一定温度下,出现气体的最大压力,因此在液化石油气动态测量时,其压力不能低于其饱和蒸汽压,否则,就将产生汽化,形成比空气重的烟雾,造成测量误差。为了便于计量,应保持给液化石油气合适的压力使其处于液态。一般混合液化石油气50℃时的饱和蒸汽压大于1．6MPa。（4）密度。液化石油气的密度一般在300－700kg/m^3范围内。（5）压缩性。液化石油气的体积随压力的变化而变化,通常随压力的增大体积变小,这种随压力变化的性质被称为压缩性。（6）溶解混合性。溶解混合性是指液化石油气中较少分子镶入较大分子空隙的能力。当液化石油气中含有较高比例的乙烷时,溶解混合作用将产生一定的误差。然而,当测量包含较高百分数乙烷的丙烷时,就意味着忽略0．25％到0．5％的不确定度。液化石油气内分子大小差别越大,溶解混合作用产生的计量误差就越大,例如一升乙烷和一升汽油混合得到的混合液并不是两升,通常要比两升少,溶解混合性给体积测量带来一定程度的误差。但是,质量测量中不存在这种误差,因为测得的质量数是测得的体积数乘以密度。因此,由测得质量数和相对密度数换算出的体积总比测定的体积大,认识到液化石油气的溶解混合性将有助于液化石油气的计量。     

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大型密闭容器内可燃气体爆燃的火焰速度存在着一个加速过程，压力也不是均匀分布的。根据密闭容器内可燃气体爆燃的实际情况，从流体力学和化学反应动力学出发，利用一步不可逆化学反应模型处理能量的加入过程，通过高精度的差分格式和时间分裂方法，对弱点火条件下密闭容器内可燃气体爆燃的压力场、温度场和浓度场进行了数值模拟，并进行了圆筒形容器内可燃气体爆炸实验。结果表明，最大爆炸压力和最大压力上升速率均与初始压力呈正比。最大压力及其上升速率在燃料组分化学计量浓度的1.1倍左右达到最大值。数值模拟计算结果与实验结果比较，其偏差不超过10%。     

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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。     

地上卧式轻烃储罐的设计

轻烃的特性与组成和液化石油气相类似 ,其设计可以参考液化石油气储罐的设计。轻烃储罐储存量小于 5 0 0m3 ,或单罐容积小于 15 0m3 时 ,一般选用圆筒形储罐 ,本文仅讲述地上卧式轻烃储罐的设计。1 设计压力选取设计压力指设定的容器顶部的最高压力 ,其值不低于工作压力。对装有安全阀的轻烃储罐的设计压力选取时要考虑到设计压力、最大工作压力、安全阀开启压力这三者之间的关系 ,不能用设计压力反推最大工作压力 ,对于可做组分分析的轻烃 ,其设计压力应按实际组分 5 0℃饱和蒸汽压力的 1 0 5～ 1 1倍取值 ,实际组分的 5 0℃饱和蒸汽压力只…     

真空绝热低温容器安全泄放装置应用探讨

因介质及设备特殊，在国内外标准中，对于充装冷冻液化气体真空绝热低温容器的安全泄放装置，都有许多特殊的规定。在我国目前尚无专门针对此类压力容器的安全泄放设计方法，导致该类产品在实际使用过程中存在许多问题。根据有关的标准，从真空绝热低温容器的失效模式和安全泄放装置的型式选择，结构设置等方面进行了阐述、设定压力与排放压力设定等问题进行了分析对比，供工程人员及标准编制人员参考。     

液化石油气脱硫醇氧化再生塔废气燃爆危险分析及措施

介绍了液化石油气脱硫醇装置硫醇抽提和氧化反应特点,氧化再生塔废气中含可燃性气体体积分数6%～35%,氧气体积分数10%～21%,该废气的可燃性气体爆炸下限值小于10%,属于甲类可燃性气体。简述了氧化再生塔废气燃爆危险分析的必要性。分析了温度、压力、氧气及惰性气体含量对该废气爆炸极限范围的影响。从控制氧气含量和可燃性气体浓度两个方面讨论了使废气中可燃性气体浓度远离爆炸极限的措施,提出充入可燃性气体使废气中可燃性气体浓度高于其爆炸上限值可防止氧化再生塔顶或废气输送管道内形成爆炸性混合气体,保障生产安全。     

亚洲面临液化石油气争夺战

亚洲面临液化石油气争夺战《亚洲华尔街日报》近日报道，在亚洲国家经济快速增长、国内能源需求渐增的情况下，亚洲各国可能相互争夺中东的液化石油气（ＬＰＧ）。日本能源经济协会表示，身为全球最大液化石油气进口国，日本应该加强与中东液化石油气供应国的联系，确保供...     

2000m~3液化石油气球罐设计

随着国内石化行业新建、扩建及改建项目的增多,储存液化石油气的球罐越来越多,体积也不断增大,其中最常用的是2000m3液化石油气球罐。2003年,在春晓气田群开发建设项目陆上终端工程中,中原油田设计院设计了6台2000m3液化石油气球罐,现将球罐设计情况介绍如下。1.球壳结构球形储罐的结构并不复杂,但它的制造和安装较其它形式储罐困难,主要原因是它的壳体为空间曲面,压制成型、安装组对及现场焊接难度较大。由于球形储罐大多数是压力或低温容器,它盛装的物料又大部分是易燃、易爆物,且装载量又大,一旦发生事故,后果不堪设想。结构设计不合理是…     

压力容器用材料的变迁——ASME压力容器用材料的最近动向

1、前言统称的压力容器包括下列各种容器:反应器蒸发器热交换器压力液体容器(液化石油气贮罐,储蓄器等)压力气体容器(气体贮存器等)另外,在海洋开发方面,正出现的海中作业基地也在成为压力容器使用的重要范围。看看压力容器材料的变迁,是为了展望适合ASME锅炉和压力容器规范的材料。     

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密闭空间可燃气体爆炸一直是化工、石油、矿业、冶金等行业的重大灾害之一。由于可燃性气体燃料与空气混合物爆源具有能量密度小、爆源体积大、能量释放时问长等特点，所以点源强爆炸近似不再成立。章从流体力学和化学反应动力学守恒方程出发，对管道内可燃气体爆燃进行了数值模拟，获得了不同时刻爆燃的压力场、温度场、密度场，讨论了可燃气体活性、组分以及管道长度对爆燃压力和压力上升速率的影响，为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据。     

天然气吸附剂的开发及其储气性能的研究V——吸附剂成型与型炭甲烷储存特性研究

以KOH复合活化（活化比为3∶1）法制备的中试粉体石油焦吸附剂为原料，研究了富微孔粉状吸附剂的黏接成型技术，制备出低黏接剂含量、成型工艺简单、高强度和不同尺寸规格的型炭样品，并评价了型炭的甲烷储气能力。结果表明，在黏接剂含量5%～10%(质量分数)、成型压力150～400 MPa、成型时间5～30 min的主要工艺条件下，可获得甲烷储气性能和强度优良的型炭吸附剂材料。在常温，3.5 MPa、5.0 MPa和8.0 MPa下，Φ100 mm的型炭样品的甲烷储存能力(体积比）分别可达130～145、160～180和210～240。     

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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。     

A new closed vessel for determining the ballistic performance of high energy solid and liquid gun propellants

Abstract

A new closed vessel, designed and build by Cranfield University under contract to the UK Defence Evaluation and Research Agency (DERA), is described. The jacketed vessel, which can be operated at high pressure (500 MPa) and has the capability of firing liquid monopropellants, is fitted with a single instrumented head and a detachable liner. The internal surface profile of the combustion chamber is shaped so as to prevent the build up of shock waves which can occur between parallel surfaces and this feature leads to improved output signal quality. Vessel venting following a firing is carried out by remote control via a proprietary air-actuated high pressure valve. The vessel can be fitted with optical windows or converted to a vented device for gas erosion studies.     

大口径、高压力输气管道放空系统泄放后果分析及改进建议

大口径、高压力输气管道在提高天然气管输能力的同时,也对管道放空系统的设计、建设和应用提出了更高的要求。为了探究大口径、高压力输气管道放空后果与管道直径和压力的关系,以长距离输气管道放空系统的设计和建设标准规范为基础,采用TGNET、PHAST、FLARENET等多种仿真软件,对不同直径和压力等级的输气管道进行了放空量、泄放速率、马赫数和安全热辐射半径等放空参数的仿真分析。结果表明：①随着输气管道直径和压力等级的提高,现有规范下截断阀室分割的管段容积显著增加,管段内需要放空的天然气量呈指数级增加;②随着管道规格的升级,放空系统的泄放速率和放空管口流速也呈指数级增加,对应的马赫数、噪声、热辐射安全半径等放空参数均显著提高,天然气安全扩散半径也受到影响,对放空过程人员和环境的威胁显著增加。为了应对大口径、高压力输气管道放空造成的威胁,降低放空系统对人员和环境的不利影响,提出了以下建议：①缩短高规格管道在各类地区的阀室间距以减少放空总量;②增加阀室放空管数量;③延长允许放空时间,减小放空立管的泄放速率。     

半封闭空间LNG泄漏安全性数值模拟研究

为了定量评价液化天然气(LNG)加注船上"冷箱"内发生泄漏后的风险,利用计算流体力学软件Fluent对"冷箱"在有、无强制通风条件下发生LNG泄漏后扩散和爆燃的过程进行了模拟研究。结果表明,在无强制通风时,"冷箱"内发生连续泄漏后,箱内可燃浓度区域随时间先变大后减小,在泄漏后60s、90s、120s、150s分别点燃时,达到的最大超压依次为29kPa、89kPa、76kPa、70kPa,会对箱体和人员造成严重伤害;在有强制通风时,泄漏后箱内甲烷浓度场在约100s后达到稳定,在泄漏后60s、90s、120s、150s分别点燃时,达到的最大超压依次为1.8kPa、1.9kPa、3.0kPa、3.1kPa,超压损害很小,但在爆燃后继续燃烧,会对箱体及内部设备造成高温热辐射损害。计算方法和结果可应用于"冷箱"等半封闭空间泄压防爆的安全设计。     

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开敞空间可燃气云爆炸，尤其是在障碍物诱导下具有极大破坏力的爆炸，会造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，研究约束条件对气云爆炸场的影响，对进一步提出可行的防爆、抑爆方案提供理论依据具有重要意义。为此，建立了开敞空间可燃气云爆炸的实验系统，对半球形乙炔—空气预混气云内半球条栅形障碍物对爆炸威力的影响进行了实验研究。障碍物半径为0.1～0.3 m，条栅宽度为15～60 mm，空隙率为20%～75%，气云半径为0.25～1.25 m。通过对实验数据进行曲线拟合回归，并经方差检验，得到了对实际应用具有指导作用的拟合关系式。     

基于TOFD和AE技术的液化石油气球罐完整性检测与评价

大型液化石油气球罐无法及时方便进行停产全面检验,对历次全面检验后的超标缺陷返修部位也无法有效跟踪,缺少可靠检测方法对球罐进行完整性检测与评价,特别是对使用年限较长或超期服役的设备。通过对1台服役超过20a的400m3液化石油气球罐的检验,采用超声衍射时差法(TOFD)技术对返修部位进行局部检测,采用声发射(AE)技术对整体进行完整性检测与评价,得出了球罐可以继续使用的结论。结果表明,这两种新检测技术结合对大型容器进行完整性检测与评价是切实可行的。     

5000m~3球罐安装中三角架弧梯及PA检测技术的应用

针对5000 m3液化石油气球罐安装工程,采用三角架弧梯装置搭设内部施工平台,避免了大体积球罐内部施工作业平台采用钢管脚手架搭建工作量大的缺点。采用相控阵列(PA)检测技术代替射线检测,提高了工作效率,缩短了工期,保证了球罐安装工程的顺利进行。