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。     

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。     

工业用可燃性气体监控装置

概述TON-88A型可燃气体报警装置是特安电子有限公司结合国外先进技术与中国国情而最新设计的本质安全型防爆仪器,用于监测可燃性气体的泄漏.本装置由检测部和检测报警单元两部分组成.检测部安装在可能产生可燃气体泄漏的场所,用电缆与安装在位于安全场所的检测报警单元接通,当空气中可燃气体的含量超出预定的报警点时,检测报警单元及时发出报警,预防因气体泄漏发生燃烧爆炸等事故.     

有障碍物空间可燃气体扩散规律的数值模拟

有限空间内可燃气体泄漏扩散容易引发危险事故,而对于有限空间障碍物存在时气体泄漏扩散规律的研究较少。为此,针对有限空间障碍物对可燃气体泄漏扩散的影响,采用雷诺平均的N-S方程,湍流模型以及无反应多组分输运方程,对障碍物影响下可燃气体泄漏扩散进行了数值模拟,并进一步分析了泄漏位置和障碍物高度对可燃气体泄漏扩散的影响。结果表明:障碍物对可燃气体扩散过程有阻碍作用;障碍物影响下不同位置泄漏扩散形成的浓度场不同,泄漏口与出口异侧,距离障碍物越近,房间内形成的爆炸区域越大;障碍物高度越高,有限空间内形成的爆炸区域越大,增大了危险事故发生的可能性。该模拟结果有助于室内燃气管道安全设计,可为制订室内可燃气体爆炸事故的预防措施提供参考。     

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。     

大型石油储罐主动安全防护系统应用与评价

大型浮顶储油罐的一二次密封空间属于相对密闭的环形油气聚集空间,储油罐在收发油作业中随着浮盘的升降会产生大量可燃气体,其浓度超过爆炸下限时,如遇雷击、静电产生的火花就可能引起可燃气体发生燃烧甚至爆炸。为消除隐患,在浮顶储罐的一二次密封间内安装一套可燃气体泄漏探测及保护系统,当可燃气体浓度超过了爆炸下限值时,系统主动向密封空间内注入氮气,置换出可燃气体,有效冲淡了密闭空间内的可燃气体浓度,阻止火灾或爆炸发生。经试用,效果良好。     

HAN防爆橇装式加油装置的设计改进

橇装式加油装置引入我国已十多年,因其简易方便、机动性强、经济性高、建成时间短等优势,填补了我国汽车加油站规划布置不合理、未能全面分布偏远地区的缺点。但因其是一种集储油、加油和卸油功能于一体的小型加油装置,未能达到汽车加油站全面的安全、环保、防护功能。本公司采用先进的液位自动控制模块软件、多重防火防爆报警系统、填充新型阻隔防爆材料,双层储油罐安全结构,储油罐夹层泄漏检测系统、改进创新的HAN橇装式加油装置外型和防爆安全结构设计,制造了一种新型HAN橇装式加油装置。经国家特种设备检测院检测,其安全设施完善,防爆报警系统齐全、结构设计符合相关行业标准、整体设备质量合格。我司改进的HAN防爆橇装式加油装置先进、安全、环保、经济,并可有效防止和避免污染地下水资源。     

可燃气体报警器的计量检定中应注意的问题

可燃气体报警器可以检测空气中可燃气体的浓度,一旦发现空气中的可燃气体浓度超过正常范围值,就会做出一级声光报警和二级排风或截止阀动作反应,给用户明确的示警,提醒用户进行可燃气体泄漏问题排查,避免因可燃气体泄漏而引发的爆炸、中毒问题,对保护人们的生命财产安全具有极为重要的意义。可燃气体报警器的定期检定工作可以为空气中可燃气体的浓度的实时监测提供基本保障。本文对可燃气体报警器计量检定中的相关注意事项进行说明,可为检定人员开展可燃气体报警器计量检定工作提供参考。     

天然气泄漏燃烧对管道钢管性能影响研究

天然气集输站场小间距并行管道如果发生泄漏,可燃气体扩散受管道布局影响,在管道附近积聚,点燃后产生的喷射火焰将严重影响周边管道和设备的运行安全。针对集输站场并行管道小间距架空敷设的特点,建立泄漏扩散模型,模拟分析并行管道的喷射火焰高温覆盖范围,以此研究钢管理化性能的变化规律。研究结果表明,在天然气向平面喷射的情况下被点燃后,当管道间距不超过2 m时,泄漏点周围30 m的空间可产生1000 K以上的高温,从而使该高温范围内的钢管发生软化、组织相变,并出现附加内应力及裂纹等。建议集输站场内并行天然气管道的间距应大于2 m,并采用埋地铺设管道,以利用土壤进行火灾爆炸防护。     

内河LNG船舶气体扩散、火灾和爆炸后果模拟

为了验证LNG作为内河船舶燃料的安全性,利用基于N-S方程的CFD计算软件对内河LNG船舶LNG泄漏后的扩散、火灾和爆炸后果进行了数值模拟。计算了不同工况下气体云团的扩散行为,得到了不同工况下最大液池面积、最大液池质量、平均蒸发率、气云最大扩散距离、最大气云体积等结果。比较了风速、风向、大气稳定度等不同环境因素对气体扩散行为的影响,并定量分析了池火灾和气体云团爆炸后对周边的影响。结果表明:①在LNG泄漏阶段,气体扩散表现为重气扩散的特征;②风速对可燃气体云团的扩散有明显影响;③通过设置围堰,能够在一定程度上减轻LNG泄漏对周边造成的不利影响;④若LNG泄漏后发生池火灾,船上大部分结构都会处于37.5 kW/m~2热辐射强度影响范围下,周边船舶和人员应迅速撤离至着火船舶35 m范围外以确保安全;⑤一旦可燃气体云团发生爆炸,爆炸产生的超压为1.4 kPa,主要后果为玻璃破碎,不足以对岸上设施造成严重破坏。     

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。     

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。     

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。     

PHAST在LPG罐车泄漏爆炸事故分析中的应用

通过总结液化石油气(LPG)的固有危险性和泄漏事故类型,利用PHAST软件对某LPG罐车泄漏爆炸事故进行后果模拟分析。模拟结果表明:LPG罐车卸料管泄漏爆炸超压后果能够较好的反映爆炸中心实际破坏情况,但无法达到事故报道中320~500 m的建筑物破坏程度;LPG罐车完全破裂模拟事故后果与实际事故破坏程度相比仍偏小,这与该起事故爆炸碎片击中周边储罐引发的多米诺效应密切相关。通过PHAST软件再现该起LPG罐车爆炸事故的初期过程,能够为危险化学品泄漏爆炸事故的安全管理、事故调查及事故后果反演提供帮助。     

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。     

爆炸载荷对埋地输气管道的动力响应和极限载荷分析

定量分析临近管道爆破对埋地输气管道产生的动力响应有助于合理制定输气管道的安全保护措施。利用LS-DYNA 3D有限元程序,根据准静定理论计算爆腔半径,在爆腔内壁施加压力时程,建立了爆腔-岩土介质-输气管道动力相互作用模型,基于多种工况下的数值模拟分析,探讨了埋地输气管道动态响应过程中管道质点速度和动应力峰值分别和装药量、爆心距的关系,以两倍弹性斜率准则确定管道在特定工况下的极限载荷,进一步建立了装药量和施工安全距离的经验关系式,此式可以作为输气管道在近距离爆破施工条件下的破坏判据。该模型为埋地输气管道在第三方荷载作用下的风险评估提供了一个计算平台,对埋地输气管道的设计、施工和完整性管理具有一定的参考价值。     

井下燃爆监测技术在气体钻井中的应用

气体钻井具有保护油气储层，机械钻速高，防漏、治漏效果好，防水敏垮塌，成本低等优点，因而应用越来越广泛。但天然气和原油等烃类物质与含氧气体混合后，在其混合浓度达到燃爆范围并有燃爆条件时，井下就可能出现燃爆，会造成井下复杂事故，影响气体钻井的安全性。尤其是近年来，气体钻井技术应用于非储层的长井段钻井提速，在缩短建井周期方面，钻遇小油气层的几率增大，发生井下燃爆的可能性也增加。利用井下燃爆监测技术，扩大气体钻井技术的应用范围、提高气体钻井效率是气体钻井技术的重要研究课题。基于对气体钻井过程中井下燃爆机理和方式的分析，采用西南石油大学欠平衡钻井技术研究室研发的多功能气体检测仪，对返出气体的成分、温度和压力的连续在线监测，可及时发现井下燃爆迹象，避免井下复杂事故的发生，为进一步完善气体钻井技术提供了有力的技术保证。     

CNG加气站抑爆系统研制

现有CNG加气站普遍缺少预防和控制火灾与爆炸灾害事故的综合配套技术,特别是缺少先进的自动快速灭火抑爆技术及装备。CNG加气站现有消防设施动作时间长,不能有效防止天然气的爆炸,为此,开发研制了产气式自动干粉抑爆系统,由紫外传感器、控制器、抑爆器组成,可用于爆炸性气体（粉尘）场所的敞开或半敞开空间抑爆。当发生气体（粉尘）燃烧、爆炸时,紫外传感器接收火焰信号,传送至控制器,控制器产生触发电压,使抑爆器的产气剂释放出大量气体,驱动快速喷撒出干粉灭火剂,形成足够浓度的灭火剂粉雾体,有效扑灭爆炸火焰,具有动作速度快、抗干扰能力强、可靠性高、安装使用方便等优点,在天然气模拟爆炸试验中能有效抑制天然气爆炸,可用于CNG加气站或其他燃烧爆炸性气体场所,提高其整体防灾抗灾能力。