火灾环境下LPG储罐的失效机理研究及其数值模拟

在对国内外液化气储罐失效的相关理论基础上,从内部因素(传热行为分析)对火灾环境下液化石油气储罐的失效过程进行探讨,借助ANSYS和ANSYS LS-DYNA软件对其进行数值模拟.     

大型储罐灾变风险源评价

储罐是石油化工行业常用的储存设备,经常储存易燃、易爆或有毒物品,在使用过程中,一旦储罐失效其后果非常严重。通过对引起储罐失效的因素进行系统分析,建立了以储罐失效为顶事件的事故树。通过分析,得到了储罐失效树的各阶最小割集,确定了引起储罐失效的灾变风险源,计算出基本事件的结构重要度系数,并进行了相对重要程度排序,提出了相应的改进措施以确保储罐平稳安全运行。     

基于贝叶斯分析的储罐失效概率修正方法研究

为了确定大型地上常压储罐的失效概率,分析了储罐失效数据特点。针对当前风险评价中大型地上常压储罐失效概率并没有以大型地上常压储罐失效样本为基础的情况,提出了用贝叶斯分析方法修正其基本失效概率,并以国外统计数据为样本,采用贝叶斯分析方法对12组储罐的失效概率进行了修正。结果表明:1贝叶斯分析方法以同类失效数据为历史数据估计了先验分布参数,失效数据变异系数变小,降低了失效数据的不确定性;2贝叶斯分析方法修正后失效概率均值更加集中,更新后失效概率有一定程度的提高,中间个别年份失效概率较高,总体上失效概率逐年降低;因此,实际应用中可根据储罐新旧情况选择合适的失效概率值。     

石油化工储罐消防水系统失效特性研究

通过梳理国内外93个石油化工储罐火灾案例,分析和归纳了罐区消防水系统失效类型和失效原因,得出如下结论:固定顶储罐的消防水系统失效概率最高,其次是外浮顶储罐和内浮顶储罐;给水系统失效的案例中,水源不足占比最高,泵房失效所占比例次之,再次是冷却水系统、消火栓和供水管网失效。分析失效类型和原因能够准确定位系统的薄弱点,使消防系统日常维护和重点监督有的放矢,保证石化储罐本质安全。     

钢制卧式储罐被洪水破坏概率分析

为研究钢制卧式储罐的洪水破坏概率和泄漏频率,基于洪水作用下储罐的荷载分析,构建储罐机械破坏简化模型,获得了卧式储罐失效曲线;利用简化模型建立147种钢制卧式储罐的洪水破坏失效数据库,获得了储罐临界装量系数与洪水深度的拟合关系式;以洪水流速和临界装量系数为参数,建立卧式储罐破坏概率和危险物质泄漏频率快速计算模型。结果表明:储罐失效曲线是安全区和失效区的分界线;临界装量系数与洪水深度满足线性关系,系数由储罐外形特征参数确定;用破坏概率和泄漏频率,可定量表征卧式储罐的洪水灾害风险。     

石棉保护层对热辐射连锁效应的影响

分析了石棉保护层对热辐射连锁破坏效应的影响。结果表明,保护层可显著降低储罐的压力升高速率,使储罐的失效时间增大。热辐射作用下储罐的失效时间随石棉层厚度的增加呈现指数递增趋势,应用数据拟合,建立了二者的关系式。在储罐失效时间大于热辐射持续时间的条件下,建立了避免热辐射连锁破坏的准则,即储罐防热层的理论设计依据。     

LPG储罐的失效原因分析

简要介绍了LPG储罐的各种失效形式及其特征,分析了导致储罐失效的主要原因,用事故树分析方法进行整理归纳,并针对各种失效形式分别提出防治措施.     

火灾环境下液化石油气储罐综合安全防护技术研究

对火灾作用下液化石油气储罐的安全防护方法进行了分析总结,确定了各种方法的适用范围。通过实验对液化石油气储罐在火灾环境下的失效机理进行了研究,获得了储罐的失效模式,提出火灾环境下液化石油气储罐综合安全防护技术思路,并给出操作流程。     

不同洪水冲击角度下卧式储罐失效问题研究

为预防洪水灾害作用下化工园区卧式储罐失效事故,通过理论推导和实证分析,研究不同洪水冲击角度下卧式储罐的失效问题。首先,建立洪水侧向冲击角度下卧式储罐的受力模型;然后,定义洪水侧向冲击角度下卧式储罐易损系数和受冲击的衰减系数;最后,基于受力模型和衰减系数,分析不同洪水冲击角度下储罐型号、装量水平对卧式储罐失效的影响。结果表明:当洪水冲击角度θ从0变到π时,储罐受洪水冲击作用力的衰减系数先增后减,当θ=π/2时为最大;卧式储罐尺寸越大,螺栓受到的冲击作用力越大,储罐越容易失效;卧式储罐装量水平越高,螺栓受到的冲击作用力越小,储罐越安全。     

火灾环境中LPG储罐失效的研究

分别从实验和数值模拟研究两个方面对火灾环境中LPG储罐的失效进行探讨,简要介绍了近年来国内外研究现状和研究成果.从储罐内部和外部环境两个方面的因素,对火灾环境中LPG储罐失效的原因进行了简单分析.提出了今后的研究发展方向.     

基于热-结构耦合分析的液化石油气储罐失效预警判定*

为研究火灾中球罐应力场分布情况,找到球罐失效破裂条件,以液化石油气为研究对象,基于球罐稳态热响应,通过ANSYS热-结构耦合有限元分析法进行研究。结果表明:充装率85%的液化石油气球罐最高温度部位出现在气相区,约619.66 ℃;最大应力值出现在气液交界处,约615.18 MPa;得到球罐破裂失效时温度值和应力值,并设置2次预警值。研究结果可为液化石油气储罐失效预警提供参考和判定依据。     

Study of the situation deduction of a domino accident caused by overpressure in LPG storage tank area

The production and storage of liquefied petroleum gas (LPG) is gradually becoming larger and more intensive, which greatly increases the risk of the domino effect of an explosion accident in a storage tank area while improving production and management efficiency. This paper describes the construction of the domino effect scene of an explosion accident in an LPG storage tank area, the analysis of the characteristics of the LPG tank explosion shock wave and the target storage tank failure, and the creation of an ANSYS numerical model to derive the development trend and expansion law of the domino accident in the LPG storage tank area. The research showed that: 400 m³ tank T1 explosion shock waves spread to T2, T4, T5, T3, and T6, and the tank overpressures of 303 kPa, 303 kPa, 172 kPa, 81 kPa, and 61 kPa respectively. The critical values of the target storage tank failure overpressure-range threshold were 70 kPa and 60 m. After the explosion of the initial unit T1 tank, at 38 ms, the T2 and T4 storage tanks failed and exploded; at 56 ms, the T5 storage tank exploded for the third time; at 82 ms, the T3 storage tank exploded for the fourth time; and at 102 ms, the T6 storage tank exploded for the fifth time. With the increase of explosion sources, the failure overpressure of the target storage tank increased, and the interval between explosions continuously shortened, which reflected the expansion effect of the domino accident. The domino accident situation deduction in the LPG storage tank area provided a scientific basis for the safety layout, accident prevention and control, emergency rescue, and management of a chemical industry park.     

事故树分析法在LPG储罐火灾爆炸事故中的应用

LPG(液化石油气)属于危险化学品之一,LPG储罐发生火灾爆炸的机率大,造成的损失比较严重,故对其火灾爆炸事故进行研究具有重要意义。LPG储罐爆炸根据其发生机理分为化学爆炸(燃爆)和物理爆炸两种模式。本文通过对LPG储罐燃爆﹑物理爆炸两类事故进行系统分析,建立了以LPG储罐燃爆、物理爆炸为顶事件的事故树。通过对其事故树的定性分析,得到了影响顶事件的各个最小割(径)集。通过计算底事件的结构重要度,确定了影响LPG储罐火灾爆炸事故的主要因素,并提出了相应的改进措施,进而提高LPG储罐的安全性和运行可靠性。     

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。     

液化石油气储罐设置方式之初探

从能量释放的角度出发,以爆炸理论为基础,研究了液化石油气储罐不同设置方式下发生爆炸的影响范围,并根据储罐三种设置方式的特点,给出了液化石油气储罐的合理设置方案.     

液化石油气罐车卸车作业事故——安全阀意外开启泄压原因调查

为了提高液化石油气罐车采用压缩机卸车法作业的安全性,通过对某液化石油气罐车卸车作业时其顶部安全阀意外开启泄压的事故原因进行调查,查明了导致罐车顶部安全阀意外开启泄压的直接原因是操作工人违章作业导致储罐与罐车罐体内气相液化石油气压差安全裕量严重不足所致。同时探讨了在夏季高温环境采用压缩机法对液化石油气罐车卸车作业时液化石油气罐车顶部安全阀整定值设定、液化石油气储罐与罐车罐体内气相液化石油气压差安全裕量的重要性。     

冷冻堵漏法在危险化学品泄漏事故中的应用

为了研究液化气体泄漏冷冻堵漏的堵漏机制,运用流体力学、传热学等知识对液化石油气（LPG）储罐（槽罐）泄漏时泄漏口处产生局部低温的现象进行了研究,探讨了LPG液相泄漏和气相泄漏2种不同泄漏形式的低温效应。结果表明:液相泄漏时,泄漏口处温度下降程度与泄漏口面积成正比,且随着罐体内部压力的减小而减弱,推导出喷水冷冻堵漏的成冰时间公式;气相泄漏时,对罐内压力与温度的平衡关系进行模拟并建立了数学模型;发现由于LPG气、液相之间对流换热和汽化吸热效应的差异,导致液相与气相之间的温度差,此温度差是罐体外壁产生结霜分层现象的主要原因。     

液化石油气球罐泄漏危险的预防和控制探讨

阐述了液化石油气球罐的特点。对液化石油气球罐的泄漏危险性进行了分析,主要存在的泄漏危险有泄漏物质易燃易爆、易发生泄漏、受热易膨胀导致泄漏、泄漏气体易积聚、泄漏事故具有隐蔽性、泄漏物质具有毒害性。根据液化气泄漏危险性分析,提出了预防和控制液化石油气球罐泄漏危害的安全措施:加强设备质量管理,杜绝泄漏现象;合理设置球罐,降低泄漏风险;规范安全操作,减少泄漏量;防止泄漏气体积聚;设置防泄漏安全装置;及时发现泄漏;设置消防给水及灭火设施;妥善处理泄漏事故。