惰性气体抑制油气爆炸的机理分析及实验模拟

从经典燃烧学、化学反应动力学的基本理论出发,分析了惰性气体抑制油气爆炸的作用机理,通过试验模拟研究了惰性气体抑制油气爆炸的作用规律,为惰性气体防爆抑爆技术的工艺实施、系统设计和关键参数计算提供了依据.     

油罐中油气爆炸规律研究

建立了油料储罐油气爆炸模拟实验系统,并在模拟实验的基础上,分析了不同因素对爆炸压力的影响及爆炸产物的分布规律.结果表明,油气浓度、罐内初始温度等对油罐油气混合物爆炸过程有重要影响,且存在临界油气浓度(2.5%)及临界初始温度(306 K),在临界值下,油气爆炸最为剧烈.当油气浓度小于临界浓度时,爆炸产物中CO2浓度高于CO浓度,而大于临界浓度时,爆炸产物中CO2浓度小于CO浓度.本研究可为油料储罐油气爆炸灾害事故的防治及安全规程的制定提供参考.     

地下储库油气爆炸及抑爆机理与技术研究

针对地下储库受限空间的特点和油气爆炸抑制的需要.在前期所完成的系统油气爆炸试验和理论研究的基础上,采用超细冷气溶胶抑爆新技术,建立地下受限空间油气爆炸及其抑爆模拟试验系统,研制出新型超细冷气溶胶粉体抑爆剂,并对其进行可行性与有效性研究.对地下受限空间油气爆炸抑制的影响因素进行研究,分析了抑爆剂作用机理.结果表明:超细冷气溶胶是一种高效的抑制地下储库油气爆炸的抑爆剂;在相同试验条件下,迎着火焰传播方向喷射抑爆剂的抑爆效果优于垂直火焰传播方向喷射抑爆剂;喷射压力存在临界值,较小较大都不利于油气爆炸抑制,在本文试验条件下.最佳抑爆效果的喷射压力临界值约为0.8 Mpa;抑爆剂用量不能低于临界抑爆浓度,实验得到的抑爆刑临界浓度为0.232 ks/m3;布置方式对抑爆效果具有明显的影响.分散布置比集中布置具有更好的抑爆效果.本文的研究对后续抑爆装置的研制提供了重要的理论参考和关键设计参数.     

七氟丙烷对狭长受限空间油气爆炸抑制实验研究

为研究七氟丙烷对油气爆炸的抑制作用,研制了主动式油气爆炸抑制装置,搭建 了狭长受限空间油气爆炸抑制实验系统,进行了油气爆炸抑制实验,并与无抑爆介质条 件进行了对比,分析了爆炸超压值、火焰传播速度和火焰强度等特性参数变化情况。实 验结果表明:当以3、4和5 kg七氟丙烷作为抑爆介质时,最大超压值分别下降34.05%、 50.78%和55.87%,平均火焰传播速度分别下降72.15%、79.87%和89.23%,火焰持续时间 明显缩短,火焰强度减弱;随着七氟丙烷质量的增加,抑爆效果越显著。     

石油储罐油气蒸发损耗的成因、危害及对策

油气蒸发威胁安全,蒸发的油蒸气易引发爆炸,从而导致油罐爆炸着火。油蒸气是气相烃类,属有毒物品,漂浮地面易致人窒息。油蒸气还易形成光化学烟雾的二次污染物。由于油蒸气的蒸发损耗,全世界每年散失于大气中的油气约为１×１０８吨,折合人民币２４００亿元。因其所蒸发的都是油料中的最轻组分且油气蒸发还严重影响成品油质量。笔者分析了油气蒸发损耗的危害、产生原因及各种影响因素,并提出了降低油气蒸发损耗的对策     

受限空间网状高分子材料抑制油气爆炸实验研究

为研究新型网状高分子材料对油气爆炸的抑制作用,搭建了狭长受限空间油气爆炸抑制实验系统,进行了油气爆炸抑制实验,通过对比是否按留空率规范填充抑爆材料所达到的3种工况,分析了爆炸超压值、升压速率、火焰强度和火焰持续时间等特性参数变化情况。实验结果表明:新型网状高分子材料对油气爆炸产生的最大爆炸超压值、升压速率和火焰强度有明显的抑制作用;新型网状高分子材料对火焰的传播有明显的阻滞作用,使火焰传播速度减小;当新型材料按照规范填充时,最大爆炸超压值和升压速率分别下降了84.36%和 39.18%以上,火焰被完全熄灭,并且距离点火端越远,抑爆效果越明显。     

细水雾技术在抑制瓦斯爆炸中的应用

介绍了细水雾抑制瓦斯爆炸的机理以及部分应用细水雾对瓦斯爆炸效果影响的实验,提出了采用细水雾方法抑制瓦斯爆炸有可能为瓦斯防治领域开辟新的途径.     

大长径比管道汽油-空气混合气爆炸与抑制实验研究*

为探究狭长受限空间中油气爆炸失控时的发展状态,探索高效环保的油气爆炸抑制方法,利用长径比155的管道开展92号汽油-空气混合气爆炸发展规律和七氟丙烷主动抑爆技术研究。通过测量不同端部开口条件下油气爆炸超压、火焰传播速度、火焰强度等参数,对比研究空爆和抑爆工况下的油气爆炸变化规律,探讨长直管道中的油气爆炸特性,分析七氟丙烷抑爆效果。结果表明:大长径比管道中,端部开口泄爆对降低油气爆炸破坏能力的作用较小,开口与否对最大超压峰值的出现位置有影响;长直管道空爆时,油气爆炸由爆燃发展成爆轰,管道尾部的爆轰波速可达近2 000 m/s;密闭管道中,爆轰发生前火焰传播呈“已燃区-火焰锋面-待燃区-前驱激波-未燃区”的2波3区结构;主动抑爆方式下七氟丙烷抑爆效果良好,最大超压峰值降低幅度可达90%,火焰传播被及时阻断。     

长径比对管道油气爆炸特性与火焰传播规律影响研究*

为了探究长径比对油气爆炸传播特性与火焰传播规律的影响，为复杂管道受限空间油气爆炸防控提供理论参考，结合油气爆炸与爆炸抑制工程实际需要，构建不同长径比管道油气爆炸模拟实验系统,在此基础上开展不同初始浓度的预混油气-空气混合气爆炸实验。研究结果表明:管道内部的预混油气爆炸超压信号呈先上升后下降的趋势，由于耗散以及憋压效应导致超压下降平稳后仍大于初始压力；同时长径比增加会导致达到最大爆炸超压的油气浓度增加，油气爆炸超压峰值随着长径比的增加呈现上升→下降→上升的规律，小长径比管道的油气爆炸超压峰值高于大长径比管道，但同为小长径比管道或大长径比管道工况的实验结果对比显示爆炸超压峰值随着长径比增加而提升；而超压上升速率则会随着长径比的增加而上升；长径比的增加同时也会促进火焰的加速传播并减小火焰持续时间。     

地下洞库与地面贮罐贮存危险品的安全程度比较

本文就地下洞库与地面贮罐贮存危险品时的安全程度问题，应用道化（六版）火灾爆炸危险指数评价法，就地下洞库和地面球罐组两个贮存单元的危险程度、影响区域、以及财产损失方面进行了比较。     

地下油料储存库火灾初期模式与安全性研究

使用模拟的地下油料储存库装置,对地下油料储存库火灾初期模式进行了实验研究.结合油料地下储存库火灾防治和安全性要求对实验结果进行了分析.结果表明,模拟油料地下储存库起火后,火灾初期模式与实验初始条件、边界条件和装置结构直接相关.在一定条件下,模拟油料地下储存库内出现爆燃向爆轰的转变;不同的环境条件下,火灾的模式不同;油料地下储存库内火灾的发展,油料的持续燃烧及发生燃烧的部位受通气条件和洞内复杂的烟气流向等条件控制.     

局部扰动对主坑道爆炸波发展的数值模拟与实验研究

在地下建筑物,如隧道、地下储油库、人防工程、地下物资仓库等里面,由主通道旁结分支通道是最常见的一种布置形式,是一种典型的复杂受限空间结构.一旦有可燃气体发生爆炸燃烧,爆炸压力波和火焰的传播将受众多因素的影响,其中局部扰动的影响是主要因素之一.本文通过实验和数值模拟的方法研究了油气混合物在该复杂受限空间中由弱点火引起爆炸燃烧的发展过程,湍流强度经旁接分支坑道后在主通道中的变化,以及爆炸压力波和火焰经局部扰动后的变化过程;并将数值模拟结果与实验结果进行了对比和综合分析,得到了与地下受限空间安全相关的重要结论.湍流强度是复杂受限空间中可燃气体爆炸燃烧发展过程的主要影响因素之一,局部扰动将增强爆炸流场的湍流强度,加速燃烧化学反应,能量的释放量和速率大大提高.这些能量的快速加入促进了高峰值压力波的形成,火焰也被加速,爆炸从此由弱转强,出现跃升.研究结果对地下受限空间爆炸过程的进一步研究以及爆炸灾害的预防都有参考价值.     

Confined vapor explosion in Kaohsiung City – A detailed analysis of the tragedy in the harbor city

On the midnight of July 31st, 2014, a catastrophic vapor explosion occurred in the downtown of Kaohsiung city. The incident was initiated from a leak of an underground pipeline transporting pressurized propylene liquid. Analysis of pipeline operation logs and pipeline break release modeling suggested that at least 90,000 kg of propylene leaked, entered the underground trench and spread into the trench 4.5 km in distance before meeting an ignition source some three hours later after the leak. The ignition caused a significant confined vapor explosion which blew out the road above the underground trench, damaged more than one hundred vehicles on the road with thirty two fatalities and more than three hundred injuries. This article will first describe the background of the pipeline installation follows by an in-depth look at the explosion incident covering the events leading to the explosion, explosion damage, cause of the leak, spread of the leak, identification of a probable ignition source, and root causes in safety culture. Finally, lessons learnt and recommendations are given to prevent and mitigate the occurrence of similar incidents.     

油库火灾原因分析

油库火灾爆炸事故除易造成人员中毒、伤亡、经济损失巨大外,还会导致环境污染严重。近十年来油罐单罐面积越来越大,油库火灾爆炸发生的次数和损失与2000年以前相比急剧增长,特别是对环境的污染日益引起人们的重视。通过对23起油库火灾爆炸事故案例进行分析,发现静电是引发油库火灾爆炸几率最大的火源,输、卸油是最易引发油库火灾的操作工艺,人为的操作失误是油库发生火灾爆炸事故的主要原因。探索油库火灾爆炸事故发生的原因,对减少、避免同类事故的发生具有重要价值和意义。     

埋地油罐事故伤害范围模拟评价

分析埋地油罐可能发生的火灾爆炸事故,建立事故模拟模型,模拟爆炸物质完全燃烧的质量依据化学计量浓度确定,事故伤害范围的计算用G.M莱克霍夫在砂质土壤中爆炸的冲击波计算方法。对50 m3埋地油罐模拟,油蒸气形成爆炸性混合气体爆炸伤害范围较大,安全范围与《汽车加油加气站设计与施工规范》中相关规定相符合。模拟方法用于埋地储罐的定量安全评价,为罐区选址、建设、安全距离确定及安全预案制定提供参考。     

基于神经网络模型的燃料空气混合物爆炸威力预测研究

燃料空气混合物爆炸威力准确预测研究是学术界的一个难题。针对燃料空气混合物爆炸威力有效预测问题,采用神经网络方法,设计多层神经网络模型,进行实际预测应用。应用结果表明,采用的预测方法简便、可行,可以为燃料空气混合物爆炸威力预测提供一种新途径。相比3层BP模型,设计的预测模型可以减少训练次数,缩短训练时间,提高预测正确率,应用优势较明显。     

燃料空气炸药一次引爆爆炸效应实验研究

为了提高燃料空气炸药（FAE）爆炸威力,设计制备了不同相态的FAE,并采用光测和电测方法,开展了开放空间下FAE一次引爆对比实验研究。结果表明:固态、液固混合及液态FAE被一次引爆后,均存在引爆中心装药、抛撒燃料、点火和爆炸4个阶段,云雾存续时间均长于等质量TNT装药的相应值,随着距离增加,固态FAE爆炸场超压变化规律为“减少-增加-减少”,其值高于等质量TNT装药的相应值;液态、液固混合FAE爆炸场超压变化规律为“增加-减少”,远场超压高于等质量TNT装药的相应值。     

An integrated quantitative hazard analysis method for natural gas jet release from underground gas storage caverns in salt rock. I: Models and validation

It is very important and necessary to perform quantitative hazard analysis for possible accidental leakage from an underground gas storage cavern in salt rock. An integrated quantitative hazard analysis method for natural gas jet release from salt caverns is presented in this paper, which was constituted by a revised model for gas leakage rate calculation, a consequence analysis and a model of probability assessment for harm. The presented method was validated by comparing the analytical results with the data collected from the real accidents (including the leakage, jet fire, fireball and vapor cloud explosion). It is indicated that the proposed method was more accurate than the TNT equivalence method for vapor cloud explosion and gave more reasonable results when applied to the consequence analysis for the thermal radiation from jet fire and fireball.     

汽油介质储输运过程火灾爆炸危险性研究

由于汽油特殊的物化性质,在储输运过程中一旦发生泄漏极易造成火灾、爆炸事故, 从而导致重大人员伤亡及财产损失.针对汽油池火灾、流淌火灾及受限空间蒸气爆炸3种事 故形式,深入分析研究了它们的特点、特性参数及危险程度,为汽油储输运事故应急抢险方案的制定和具体实施提供参考.