沸腾液体扩展蒸气爆炸机理及相关计算理论模型研究

剖析了沸腾液体扩展蒸气爆炸 (BLEVE)的发生、发展过程 ,阐述了其机理及相关条件 ,研究并提出了两种BLEVE火球热辐射模拟计算理论模型 ,即近地面和抬升火球模型 ,以及爆炸超压模型。与有关实验结果比较和与已有模型的对比计算表明了所建模型的有效性     

火球热辐射后果计算动态模型的应用

为了精确地评估火球的热辐射后果,需要深入研究火球热负荷对影响区域暴露人员所造成的伤害.详细介绍了具有时间属性的火球热辐射动态模型,以实例描绘了火球直径、高度以及目标接受到的热通量等火球参数的动态变化规律.结果表明:具有时间属性的火球热辐射动态模型计算出的热辐射值小于静态模型计算的值,动态模型有可能更准确地描述火球参数的实际动态变化,进而合理地确定火球热辐射的人员伤亡区域,并为过热可燃液体容器的安全设计及风险分析提供一种新的后果评估技术及方法.     

基于油罐区火球事故的热辐射危害研究

为了研究油罐区火球事故热辐射危害，基于火球燃烧模型和热辐射传播原理，结合丙烷火球案例研究，并用FDS软件模拟验证。根据参与反应燃料的质量，确定火球燃烧参数：火球最大直径、燃烧时间、最大上升高度以及表面热辐射能。通过改进观测因子和大气透射率公式，建立关于受辐射目标高度的火球危害模型函数。用MATLAB计算结果，对照热辐射通量准则，确定罐体热毁伤等级。理论计算结果与模拟结果吻合度较好，监测点位置越高，接受热辐射通量越大，罐体受损越严重。相较于传统火球危害模型忽略受辐射目标高度，导致低估油罐受损程度，改进后模型分析油罐区火球事故热辐射危害更加安全、可靠。     

LPG球罐BLEVE过程中超压与热耦合效应模拟研究

为评估LPG球罐发生BLEVE过程中超压与热耦合效应对化工企业抗爆控制室和避难所选址的影响,采用TNO多能法数学模型计算冲击波超压,采用多源数学模型计算火球热辐射。编写MATLAB计算程序,并应用ANSYS模拟二者破坏效应的耦合作用。LPG球罐发生BLEVE过程中,爆炸冲击波的传播速度、持续时间和火球的传播速度、持续时间不同,爆炸冲击波主要在燃料高速抛散的初期形成,之后基本与火球脱离。分别模拟计算冲击波超压和火球热辐射对抗爆控制室和避难所的影响,结果表明：抗爆控制室选址只需考虑爆炸冲击波的影响;避难所选址需要考虑冲击波超压和火球热辐射作用双重影响。在研究基础上提出,LPG球罐附近人员逃生的避难所应设置在球罐防火堤外紧邻防火堤处的地下,应具有抗震、防渗、防火、防中毒窒息等功能。人员应在BLEVE发生前进入避难所才能逃生。     

10kt/a甲醇合成精制装置安全性评估与消防设计

甲醇合成精制装置一旦发生泄漏事故,将会对厂内甚至相邻地区的人员生命、机械设备及环境造成严重威胁。为了有效预防事故的发生,通过ALOHA化学品泄漏扩散模拟软件对甲醇合成精制装置进行危险性辨识和评价。结果表明,热辐射危害是池火灾、BLEVE火球的主要危害;BLEVE火球和中毒事故危害范围较广:在BLEVE火球的热辐射中暴露60 s造成死亡的距离均超过100 m,泄漏孔径达5cm时毒气的体积分数达ERPG-3值的距离达326 m。因此,消防设计是甲醇精制装置安全系统设计的重要组成部分。根据《石油化工企业设计防火规范》及相关消防标准规范对该甲醇合成精制车间进行相应的消防系统设计,并用Auto CAD专业绘图软件绘制消防设施的布置图,为施工单位提供依据,从而提高甲醇合成精制装置的安全性,减少人员伤亡事故的发生。     

基于ALOHA软件对液氨管道泄漏事故模拟与分析

本文以北京某冷库输氨管道为背景,在对液氨泄漏事故结果进行分析的基础上,运用ALOHA(有害大气区域定位)的仿真软件对事故发生影响范围进行了仿真,并得出危险发生情景下的液氨扩散范围、蒸气云爆炸影响范围、闪火影响范围、射火热辐射影响范围和BLEVE火球热辐射影响范围.结果表明BLEVE事故影响范围最大可能对半径119 m环...     

高速公路丙烷罐车爆炸事故的后果分析

本文针对公路丙烷罐车爆炸事故的实例,对事故发生的原因进行了分析.分析结果认为,事故属于沸腾液体扩展蒸汽爆炸(BLEVE),事故对人员和财产危害包括3个方面:火球热辐射、爆炸冲击波超压和抛射碎片.本文介绍了这3种危害的数学模型和方法,并针对事故实例进行了分析和计算.结果表明,在事故发生现场100m范围内的热辐射可致人死亡或造成三度烧伤;冲击波超压在80m范围外会使玻璃破碎,但无人员伤亡;抛射碎片在334 m的范围内都可能对人体造成伤害.由此,可以得出火球热辐射是事故中最主要危害的结论.     

LPG沸腾液体扩展蒸气爆炸火球热辐射概率风险评估

分析了火球热辐射的特点,针对LPG沸腾液体扩展蒸气爆炸火球造成的热辐射危害存在不确定性,建立了爆炸火球热辐射风险评估模型,提出了一种基于Monte-Carlo模拟的不确定性处理方法,引入实例计算了LPG沸腾液体扩展蒸气爆炸火球伤害范围、事故风险概率曲线方程和累计概率曲线方程,对于定量评估火球热辐射风险具有重要意义.     

BLEVE事故后果分析软件化实现

对BLEVE的三种主要灾害模式，火球辐射、超压以及碎片抛射进行了研究，研究总结了各自的灾害计算模型及相关的伤害准则，采用STATLSTICA6．0对火球直径、持续时间进行了重新拟合，给出了爆炸能量计算模型中不确定性参数的选取方法，对碎片抛射的各个不确定性参数的分布进行了总结。根据总结得出的模型，采用VB6．0编制了BLEVE事故后果分析软件，并分别以球罐、丙烷的热BLEVE算例及卧罐、二氧化碳的冷BLEVE算例对软件的计算功能进行演示。     

火球热辐射改进计算模型

为对火球热辐射影响范围进行合理的计算和危险后果进行合理评价,借鉴点源模型和计算流体力学CFD思想,建立了火球热辐射改进计算模型,并与点源模型进行了对比。结果表明:改进模型比传统的点源模型计算结果偏大,特别是距离火球较近处。随着半径的增加,2种模型的计算结果趋于统一。当测量点的半径大于火球半径的2倍时,可以使用点源模型进行热辐射量的计算,满足工程精度要求;在近火球位置,点源模型精度较差,须用改进模型进行计算。建立的改进计算模型可以实现火球热辐射的快速计算,是有效、可行的。     

Hazard analysis on LPG fireball of road tanker BLEVE based on CFD simulation

In order to research the hydrocarbon fireball characteristic of LPG tanker Boiled Liquid Evaporate Vapor Explosion (BLEVE) under different conditions, computational fluid dynamics (CFD) simulations of the hydrocarbon fireballs from the LPG tanker BLEVE accidents were carried out. Several new different factors, such as the mass of fuel, inlet velocity and airflow velocity, were considered to analyze the influence on the evolution of the characteristics of the fireball and the development of the LPG tanker BLEVE accidents. Results indicate that the fireball with a greater mass of fuel radiates more heat but slower. The large longitudinal diameter of the fireball and high radiation heat flux are observed in case of a faster inlet velocity used for the same mass. The airflow was found to shorten the initial phase of the fireball effectively. Some suggestions were proposed to prevent the LPG BLEVE accidents. Analysis performed show that various parameters like fireball diameter, radiative heat flux and lifting speed of fireball can be predicted well using FDS code.     

Thermal radiation from vented dust explosions

The fireball from a vented dust explosion presents a danger to personnel who may be within the vicinity of the event. The risk of serious injury to people caught within the fireball is great, and anyone just outside the fireball may be at risk from thermal radiation. This report describes a project in which the effects of thermal radiation from vented dust explosions was studied. The aim was to establish the areas around a fireball in which people would be at risk from thermal radiation. Six dusts were tested in a large vented vessel and external fireballs were generated under a range of conditions. The fireball geometry and the heat flux from the fireball were studied. A range of material samples were exposed to the fireball. The safe areas around the fireballs were established for each of the six dusts. Generally, the larger vent areas resulted in the larger fireballs and high heat pulse values. However, the fireball was usually too brief to ignite fabric samples unless they were very close to the fireball. The work has shown that in most cases the safe area was relatively close to the surface of the largest fireball.     

液化石油气BLEVE事故研究

为了减小液化石油气沸腾液体扩展蒸汽云爆炸事故后果,采用ALOHA软件对液化石油气储罐泄漏事故进行研究,基于液化石油气泄漏量、空气湿度、风速、储存温度等爆炸事故后果影响因素进行数值模拟。研究结果表明:液化石油气泄漏量越大,沸腾液体扩展蒸汽云爆炸事故产生的火球直径越大,燃烧时间或热辐射时间越长,且造成的危害范围越大,事故后果越严重;随着空气湿度增加,事故影响的范围逐渐减小,事故后果相对减小;随着液化石油气储存温度增加,事故影响范围逐渐减小;风速对于事故影响范围无影响;空气湿度、储存温度及风速对火球直径及火球燃烧时间无影响。     

氯气和光气爆燃事故源强估算

在建立化学品泄漏的气体排放、液体排放、两相排放模式和爆炸燃烧的火球和气爆，蒸气云爆炸及绝热扩散和池蒸发扩展等模式的基础上，估计分析了氯气和光气爆燃事故源强，即爆炸能量及碎片抛射、冲击波、热辐射和毒云等后果影响     

氨分解装置中液氨储罐火灾爆炸危险性分析

以某金属处理企业氨分解装置中液氨储罐罐区为例,对液氨泄漏后火灾爆炸事故及其伤害范围进行了研究,用池火、蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气爆炸模型进行计算分析,给出火灾、爆炸事故的人员伤害和财产损失范围。结果表明:围堤堤内池火或罐内池火时,罐区建构筑物内的汽化器、管道等设备会因直接过火或热辐射导致损坏,建筑内人员死亡,但难以波及罐区之外;蒸气云爆炸产生相当于1192.72kgTNT爆炸的当量,爆炸的后果严重,应重点防范,防范的重点为液氨泄漏、点火源;沸腾液体扩展蒸气爆炸的火球半径56.1m,持续时间8.7s,死亡半径27.2m,其源于储罐受热或系统突然失效,液体瞬时泄漏汽化并遇点火源而发生,具有突发性且后果严重,企业应高度重视并严格储罐及系统的定期检验与校验、密切关注系统的有效运行。     

Analysis of the boiling liquid expanding vapor explosion (BLEVE) of a liquefied natural gas road tanker: The Zarzalico accident

The road accident of a tanker transporting liquefied natural gas (LNG) originated a fire and, finally, the BLEVE of the tank. This accident has been analyzed, both from the point of view of the emergency management and the explosion and fireball effects. The accidental sequence is described: fire, LNG release, further safety valves release, flames impingement on vessel unprotected wall, vessel failure mode, explosion and fireball. According to the effects and consequences observed, the thermal radiation and overpressure are estimated; a mathematical model is applied to calculate the probable mass contained in the vessel at the moment of the explosion. The peak overpressure predicted from two models is compared with the values inferred from the accident observed data. The emergency management is commented.