模拟评估法在液氨泄漏事故后果预测中的应用

结合安徽某公司生产工艺的实际,对其液氨储罐区进行了危险性分析和重大危险源的辨识,并利用事故模拟评估技术,对液氨泄漏事故进行了模拟预测。研究结果表明：在风速为2.7m/s,大气稳定度级别为中性的条件下,持续泄漏半小时后,下风向的扩散范围将达到129.47m,方向上的扩散距离达到8.47m,毒害面积为1722.55m2,在该范围内人吸入氨气5～10min将会死亡。该研究为安全评价提供参考并为政府企业制定安全应急预案提供定量科学数据。     

基于Realizable k－ε 湍流模型的氨气泄漏数值模拟研究

针对液氨泄漏事故,为了分析不同泄漏点、不同排风条件下氨气的运移规律,以便合理设置应急处置装备、采取有效措施,基于Realizable k－ε的氨气泄漏有限元数值模拟分析方法,计算了液氨泄漏质量,模拟分析了增加排风口、不同液氨泄漏口及不同液氨泄漏量的氨气扩散规律及浓度变化情况。模拟结果表明:对流排风口位置对于泄漏氨气浓度影响较大,泄漏口位置对泄漏氨气扩散影响不显著;氨气泄漏量的增加使得泄漏口垂直方向氨气浓度显著增加。     

厂内液氨钢瓶泄漏对应急集合点影响研究

为防止液氨泄漏时造成严重影响,以上海某公司液氨泄漏事故为例,利用Aloha软件对液氨钢瓶在不同风速、泄漏孔径和质量条件下泄漏的扩散范围及规律进行模拟分析,找出厂内应急集合点安全的临界条件和最危险情况下新的应急集合点。结果表明,泄漏扩散面积随着风速的增大先减小后逐渐趋于定值;随着钢瓶内液氨储量的增多而持续增大;随着泄漏孔径的增大而增大后逐渐趋于定值;应急集合点只有在风速小于1 m/s时才会受到影响,在最危险情况下,新应急集合点应设在原来应急集合点的北侧105 m。     

液氨泄漏事故模式比较研究

泄漏、扩散、点火这3个因素,在液氨泄漏源附近一定的时空范围内,按不同时序可以演变成BLEVE、喷射火、闪火、蒸气云爆炸和大气中扩散等5种事故后果模式。该文针对液氨的独特理化性质,对液氨泄漏及其在大气中扩散物理过程进行了分析,并通过算例对比研究了5种液氨事故模式的危害范围和程度,为预防液氨泄漏事故发生和液氨泄漏事故预警提供参考。     

隧道内氨气泄漏扩散分布特征数值模拟

为分析运输过程中液氨罐车在隧道内泄漏的危险性,利用Fire Dynamics Simulator(FDS)软件模拟氨气在隧道内的扩散过程,发展了隧道内氨气泄漏扩散体积分数分布特征经验公式。采用大涡模拟处理湍流流动,以便兼顾计算精度和计算效率。考虑储罐车发生泄漏后停止不动,液氨在泄漏瞬间转变为气体,模拟在连续点源泄漏情况下的氨气射流及扩散过程。结果表明,高体积分数危险区域主要集中在隧道顶棚附近,更高截面的体积分数处于爆炸极限的区域更长。泄漏源与洞口之间的隧道中段区域的体积分数梯度相对两端较小,此中段区域也是人员安全高度截面最高氨气体积分数发生位置。最大泄漏量情况下氨气在沿纵向扩散过程中平均运动速率保持在0.63~1.06 m/s,扩散速率随纵向距离增加而降低。顶棚氨气体积分数升高程度随纵向距离增加呈幂函数降低,体积分数沿纵向衰减规律适用于其他泄漏量的情况。后期工作可考虑开展缩尺试验,并同时考虑通风条件等因素对氨气泄漏扩散的影响研究。发展的氨气在隧道内泄漏扩散的体积分数分布经验公式可为氨气事故后果评价、应急处置等工作提供参考。     

CFD方法对突发性化学事故中危险物质泄漏范围的确定

简要分析了目前国内主要用于预测易燃易爆(有毒)物质发生泄漏事故后浓度扩散范围的计算方法。并介绍了国际上比较成熟的计算流体力学相关软件的数学模型及特点和边界条件的设置。针对液氨发生泄漏后氨气在一定大气环境条件下扩散的过程和特征,建立了相应的数学模型并设置了边界条件,通过数值计算得到氨气在水平方向风速环境下在三维空间内浓度分布规律。通过分析氨气扩散后爆炸浓度下限范围,探讨了如何设置警戒区的方法。最后分析了将计算流体力学方法应用于确定易燃易爆(有毒)物质泄漏后浓度范围的前景与不足。     

工艺流程中氨泄漏事故后果分类研究

氨是重要的化工原料和产品,工艺流程中氨主要以氨气、液氨、氨溶液三种状态存在。氨气、液氨、氨溶液理化特性及危险特性不同,可能造成的事故后果类型不同,分别进行三种相态下氨泄漏的事故情景分析。氨气泄漏主要考虑蒸气云爆炸、中毒,液氨泄漏主要考虑沸腾液体扩展蒸气爆炸、蒸气云爆炸、中毒,氨溶液泄漏主要考虑中毒和腐蚀。运用半球模型和高斯模型计算某尿素企业液氨球罐泄漏的危害范围。半球泄漏模型计算方法较简单,但没有考虑氨本身性质及气象条件等因素;高斯模型计算过程较复杂,其计算结果与风速、大气稳定度等条件相关。该两种方法计算结果对预防氨泄漏事故发生和氨泄漏事故预警均具有一定参考意义,如何提高模拟分析的准确度是今后研究工作的重点。     

CO2封存泄漏大气扩散规律及监测方案——以延长油田CO2-EOR工程为例

针对延长油田CO_2-EOR项目的潜在泄漏问题,根据当地气象环境条件,利用重气扩散模型研究了CO_2泄漏运移特征,并以此为依据,讨论了该工况条件下CO_2泄漏的大气监测方案。结果表明:CO_2喷射泄漏后先上升后下降,并沿着下风向运移;在研究区优势风速2.7 m/s条件下,喷射高度与最大CO_2体积分数点高度随泄漏速度增加而上升;CO_2顺风向运移距离大于侧风向运移距离,且泄漏的地表影响范围随泄漏速度增加呈近似线性增加;泄漏速度3 kg/s时开始出现危险区域,且大于该泄漏速率时,地表危险区面积随泄漏速度增加呈抛物线变化;监测点应位于距离泄漏源下风向50~80 m处,在监测高度0~4 m范围内,CO_2监测半宽相对稳定且较大,约为12 m,当监测高度大于4 m时,监测范围明显减小;考虑到监测点预警功能,认为研究区大气监测需要在潜在泄漏源的西北和正南方向50 m处、高度为0~4 m范围内各设置1个CO_2大气监测点,该监测方案可根据现场最大泄漏量预估值及监测预警要求,适当减小与潜在泄漏源的距离。     

ALOHA在突发性大气污染事故中的应用

以天津市某化工厂液氨罐泄漏为背景,在氨泄漏后果分析的基础上,用ALOHA(有害大气区域定位)模拟软件对事故影响范围进行模拟,得到可能事故场景下的氨气扩散区域、闪火可燃区域和蒸气云爆炸超压影响区域,以及射火和BLEVE火球热辐射影响.结果表明,液氨爆炸和火灾事故中BLEVE事故造成的危害范围最大,其次是蒸气云、闪火,最后是射火.液氨泄漏扩散事故影响范围可达几千米,应针对不同伤害区域采取不同方式和不同程度的救援措施.     

基于HAZOP和SAFETI的液氨泄漏风险评估

为了评估化工企业液氨泄漏安全风险,采用危险可操作性分析(HAZOP)方法进行风险识别,整体把握系统的工艺流程和工作原理,识别系统中的安全隐患,推导出可能的事故后果和引发事故的原因后;运用SAFETI程序模拟了不同条件发生的液氨泄漏事故,得出氨的扩散模拟图与毒性致死率等,针对评估结果提出了对应的管控措施。结果表明:风速2m/s、大气稳定度D级时,发生储罐液氨泄漏事故,人员应尽快疏散至顺风方向50. 6m以外,隔离宽度大于18. 4m,隔离高度大于11. 5m;风速5m/s、大气稳定度C级时,发生储罐液氨泄漏事故,人员应疏散至顺风方向22m以外,隔离宽度大于12m,隔离高度大于8. 7m。     

液氨泄漏环境事件的影响分析、伤害范围划定和应急处置

在对液氨进行环境风险评估时,最大可信事故为液氨储罐阀门泄漏。当12m3的液氨储罐阀门发生泄漏,在静风条件下,氨浓度超过环境质量标准(0.2mg/m3)的面积约6.3km2;在年均风速条件下,氨浓度超过短时间接触允许浓度(30mg/m3)的面积约0.28km2;下风向3000m范围内氨浓度均超过环境质量标准(0.2mg/m3)。液氨泄漏事故的半致死浓度、立即威胁生命和健康浓度、短时间允许接触浓度的范围半径分别为58m、99m和224m。液氨泄漏事件发生后,应立即启动应急预案,采取应急处置措施。     

含硫输气管道泄漏扩散多气团叠加计算模型

为研究含硫气输送管道全管径断裂后的失效影响,提出管道泄漏后硫化氢扩散浓度的计算方法。将管道泄漏过程等效为多个瞬时泄漏气团等时间间隔的连续释放,考虑管道压力变化、风速对泄漏气团的质量、喷射高度的影响,基于高斯烟团模型,对泄漏气团扩散过程中变化的气体浓度进行叠加计算,建立任意时刻沿下风向硫化氢体积分数分布的计算方法。根据输气管道泄漏扩散规律,确定大气扩散参数、各气团质量和喷射高度等基本参数,并以含硫体积分数为10%的输气管进行实例计算。结果表明:地面空气中的硫化氢体积分数在管道泄漏后沿下风向先增大后减小,影响范围不断向下风向延伸;且管径、压力越大,硫化氢在地面的影响范围越广。     

环氧乙烷储罐泄漏扩散中毒模拟研究

为研究环氧乙烷在不同因素影响下扩散规律及其毒性影响范围,以某厂环氧乙烷储罐泄漏事故为背景,对环氧乙烷泄漏扩散规律进行模拟分析。运用FLUENT软件,模拟环氧乙烷随泄漏速率、自然风速和地面粗糙度变化时的动态扩散变化规律。模拟结果表明:1)泄漏速率越快,毒害范围越大,并且在一定条件下,泄漏速率每增加2.5 kg/s,特别严重毒害范围(灰区)最远距离会在下风向增加60~80 m,比较严重毒害范围(黑区)最远距离会在下风向增加20~40 m;2)自然风速越快,灰区范围会变得越来越小,但黑区的毒害范围会扩散得更大,当风速为8 m/s时达到最大值,风速超过8 m/s时,风速的增加反而会使黑区范围变小;3)地面粗糙度越大,对环氧乙烷扩散的阻碍作用越大,黑区范围变小,但地面粗糙度大于4 m后,其对扩散作用的影响与4 m时近乎一致。研究结果对环氧乙烷储罐泄漏事故的预防,应急疏散和救援具有重要的指导意义。     

液氨泄漏事故伤害范围模拟及人员疏散研究

基于高斯烟羽模型,应用风险评估软件对液氨储罐在不同泄漏模式下的液氨伤害范围进行模拟,得出各模式下液氨伤害范围的变化规律,并分析了风速对液氨扩散的影响作用。制定了液氨储罐特定泄漏模拟场景下的人员疏散路径,为液氨泄漏事故下的人员应急救援以及疏散等提供参考。     

复杂山区地形水利水电液氨施工泄漏研究

水电工程中液氨泄漏扩散对周围居民的危害很大,疏散区域划分成为重要的防护措施,但在复杂地形条件下确立准确的疏散区域成为难题。为解决这一难题,通过现场调查所得数据,采用大涡模拟方法对泄漏气体扩散进行模拟,分析氨的泄漏扩散在大气中的扩散规律,研究泄漏气体的扩散动力学演化过程及影响范围,计算泄漏事故中不同时间段影响范围,得出时间序列上的爆炸危险区域和有毒气体影响区域,最后总结分析制定安全防护距离的影响因素,为周边居民安全防护策略提供参考。     

模式搜索算法在毒气泄漏中的源强反算

基于泄漏源下风向的浓度监测数据并结合大气扩散模式建立反算模型,以确定泄漏源的位置和强度。以扩散模式仿真的浓度数据与监测数据的匹配度作为目标函数,将反演问题转化为优化问题,利用模式搜索算法迭代优化。以高斯模型为例验证了算法的可行性,结果表明利用探测器提供的测量浓度值,模式搜索算法能够在较短时间内搜索到最优解,在计算复杂性或时间上较梯度型算法和智能优化算法有一定优势。该算法能够及时而准确地反算出泄漏源强度和位置,为事故的应急响应与救援提供依据。     

含硫天然气泄漏扩散事故后果三维数值模拟

含硫天然气泄漏扩散是一个非常复杂的扩散过程,它受复杂地形空间、不同风向、风速等各种条件的影响。为此,采用可行的计算流体动力学(CFD)对这一过程进行了三维数值模拟,根据龙岗001-81井含硫天然气泄漏扩散事故现场,利用ArcGIS软件提取该井周围2 500 m范围内的地形数据建立计算域物理模型,模拟了在多种工况下(不同地形、风向、风速)含硫天然气的扩散规律,对扩散结果进行规律性总结。     

泄漏孔高度对液氯槽罐车泄漏后果的影响研究

为研究液氯槽罐车在道路运输过程中,罐体泄漏孔高度对液氯泄漏扩散过程的影响,本文基于计算流体力学软件Fluent,建立不同高度泄漏孔对应的罐体气相、液相空间泄漏的理论模型,计算不同泄漏模型的泄漏量,研究不同风向、风速、泄漏孔径对氯气泄漏扩散过程的影响。结果表明:风向对2种泄漏模式的扩散范围影响不显著;风速较小时,气相空间泄漏的致命范围大于液相泄漏;风速较大时,液相空间泄漏的致命范围远远大于气相空间;同时,两者受风速的影响具有相似点,风速越大泄漏扩散相对稳定后的氯气浓度值越低;气相、液相泄漏模式的致命范围均随泄漏孔径的增大而增大。研究成果可为液氯槽罐车泄漏事故应急救援、应急处置提供依据。     

煤化工尿素项目环境风险评价

本研究釆用多烟团预测模式定性分析尿素项目的最大可信事故(硫化氢、液氨和甲醇输送管线泄漏事故,液氨、甲醇和甲醛的贮罐泄漏事故),确定有毒有害气体扩散范围,比较硫化氢、液氨、甲醇输送管线泄漏和液氨、甲醇、甲醛贮罐泄漏的半致死浓度范围,确定尿素项目的最大风险事故为液氨储罐泄漏。经计算得出液氨泄露泄漏事故风险值为5.9×10-5/年,环境风险在化工行业风险值可接受水平范围内。     

电厂脱硝工程液氨储罐泄漏环境风险分析

以某发电厂液氨储罐为例,从风险识别、源项分析、后果计算和事故风险防范措施等方面对储罐进行环境风险分析,并进行了模拟计算.结果表明,项目的最大可信事故为液氨储罐泄漏事故,液氮储罐的泄漏概率为7.96×10-6a-1,液相的泄漏速率为45.7 kg/s,气相的泄漏速率为3.74 kg/s,两相的泄漏速率为7.85 kg/s,闪蒸的蒸发速率为9.96 kg/s,并确定了氨气扩散的危害范围和相应防治措施.