定量风险评价中泄漏概率的确定方法探讨

本文根据国外的泄漏概率数据,归纳整理出一套工艺过程装置的泄漏概率的估算方法,用于石油化工设备、设施的定量风险评价.工艺过程装置可能泄漏的部件主要包括容器、管道、泵体、压缩机和阀门,不同部件的基础泄漏概率也不尽相同,相同部件的不同泄漏孔径下的泄漏概率也不同.本文系统分析了COVO、Crossthwaite和挪威船级社(DNV)公布的统计数据,归纳给出了这些部件的基础泄漏概率,并提供了泄漏概率的确定程序和基于基础泄漏概率求出任意泄漏孔径的泄漏概率的算法.     

天然气管道不同孔径泄漏失效概率量化方法研究*

为研究不同孔径泄漏下天然气管道失效概率,首先基于EGIG数据库和UKOPA数据库天然气管道历史失效数据,计算由不同失效原因导致3种孔径泄漏所占比例;然后将我国管道各原因基础失效概率按照对应比例分别进行修正,获得较适用于我国天然气管道特点的不同孔径泄漏基础失效概率;最后分别考虑第三方破坏、腐蚀、施工缺陷/材料失效、误操作、自然力破坏5种失效原因,完成对天然气管道不同孔径泄漏基础失效概率的修正计算。研究结果表明:小孔泄漏、中孔泄漏和破裂泄漏的基础失效概率分别为0.173,0.128,0.048次/（103 km·a）;修正因子包括管径、埋深、壁厚、管龄、防腐层类型、管道所处区域,上述因子能够满足不同场景下天然气管道失效概率的修正计算;概率量化方法综合考虑失效原因、泄漏孔径以及管道本体信息,能够定量化预测天然气管道失效概率,为天然气管道定量风险评价提供数据支撑。     

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。     

氯气储罐泄漏扩散范围的主要影响因素

本文使用PHAST软件,模拟了氯气泄漏的事故后果,分析了液氯储罐泄漏孔径、泄漏时间、气象条件等不同状况下对事故后果的影响。通过泄漏事故后果模拟结果可以看出,设定的典型泄漏场景下,泄漏孔径和气象条件对半致死浓度最大扩散范围影响较大。研究结果可为安全生产应急救援提供数据和参考。     

地面输油管道泄漏流散数值模拟

针对库区地面输油管道发生泄漏后油品流散行为的不确定性,建立了地面油品泄漏流散的三维CFD仿真模型,模拟了不同管道运行压力和不同泄漏孔径下油品在地面上的流散过程,得到了油品扩展速度关于泄漏流量的关系式和流散面积关于管道压力、泄漏孔径、流散时间的偏微分方程组。结果表明:流散面积随管道压力增大呈线性函数增大;流散面积随泄漏孔径呈三次函数变化,先减小后增大;在泄漏的开始阶段,流散面积随泄漏时间的变化随管道压力呈线性增长,在扩展达到稳定时,扩展速度随泄漏流量呈指数函数增大。     

基于瞬态特性的海底长输天然气管道泄漏规律研究

为研究海底输气管道瞬态泄漏规律,以渤海某输气管道为例,基于多相流瞬态软件OLGA研究泄漏孔径、输气量、泄漏位置等因素对泄漏过程的影响,提出基于瞬态特性的泄漏量计算方法,对不同响应方式下的泄漏量和直接经济损失进行预测。研究结果表明：泄漏过程可分为急速下降、缓慢下降及稳定3个阶段,泄漏速率呈现出指数下降趋势;泄漏孔径、输气量、泄漏点与入口距离等因素对泄漏速率、泄漏点压力、入口压力影响显著,泄漏背压对其几乎无影响;不同泄漏参数与泄漏孔径、输气量呈现不同的函数关系;当管道泄漏时间超过1 h,利用紧急关断方式可以大幅减少泄漏量和直接经济损失。研究结果可为油气泄漏事故应急处理、现场应急策略制定提供理论参考。     

卸油管断裂汽油泄漏扩散数值模拟研究

为研究不同管径的汽油罐车卸油管断裂后的泄漏情况，利用FLUENT建立不同管径卸油管的物理模型，对汽油泄漏进行模拟分析。结果表明：汽油泄漏在地面沿泄漏方向正前方呈现出有尖端的扇形扩散；泄漏初期，孔径大小对汽油的泄漏扩散范围影响不大，随着泄漏时长的增加，孔径越大，汽油扩散范围和堆积厚度增加得越明显。研究结果可为加油站汽油罐车卸油泄漏事故提供应急处置依据。     

高硫炼油装置硫化氢泄漏场景集定量分析

随机规划方法已成为解决不确定条件下高硫炼油装置气体检测报警仪布置优化问题的重要途径,而构建接近真实情况的泄漏场景集则是实现随机规划的基础。目前,有毒气体泄漏场景集构建方面的研究鲜有报道,且传统以典型泄漏场景为代表的做法未能体现真实风险。为此给出一种融合泄漏概率和风场联合分布概率的定量构建硫化氢泄漏场景集的方法,使场景集包括重要泄漏场景并运用DNV的LEAK软件和历史气象数据定量预测场景的实现概率,为实现后续的气体泄漏检测报警仪布置随机规划提供技术支持。并以某柴油加氢装置为例,定量构建其硫化氢泄漏场景集,为后续的气体检测报警仪布置优化及其它基于定量风险分析的控制决策提供支持。     

LNG储罐泄漏扩散模拟分析

为预防液化天然气(LNG)储罐泄漏安全事故，利用PHAST软件，以湘潭新奥荷塘储配站的储罐为研究对象，探究不同泄漏孔径及风速2个条件对LNG蒸气云泄漏扩散距离及泄漏导致的喷射火与爆炸范围的影响机制。结果表明：蒸气云泄漏扩散距离、喷射火辐射影响半径及爆炸超压影响半径与泄漏孔径尺寸成正比，蒸气云泄漏扩散距离、爆炸超压影响半径与风速成反比。泄漏孔径为25 mm的泄漏场景，易燃易爆区临界距离、喷射火辐射死亡区半径、爆炸超压50 kPa对应超压半径分别是5 mm场景的10、7、8倍；泄漏孔径为100 mm的泄漏场景，易燃易爆临界距离、喷射火辐射死亡区半径、爆炸超压50 kPa对应超压半径分别是5 mm场景的37、21、33倍。     

油田集输管道泄漏次声波在线监测实验研究

在一个呈“V”型，大高程差间歇输油管道开展泄漏次声波监测现场试验研究，模拟同一位置、不同孔径下的泄漏特征，提出了信号白化降噪与自适应滤波相结合的数据处理算法，有效剔除了背景噪声的干扰，突出了泄漏信号下降沿特征，提高了泄漏识别定位能力，结果表明，该方法可检出最小3 mm孔径的泄漏，且定位误差均在100 m以内，可为油田集输管道泄漏监测提供有效支撑。     

光气生产装置事故后果分析及提高装置安全性的对策措施

分析光气及光气化产品生产工艺过程中原料及工艺过程危险性,通过选择该工艺过程中较为典型的光气、氯气管道泄漏事故,并针对光气和氯气不同性质,假设事故形态,采用修正的高斯扩散模型及SAFETI定量风险软件对光气和氯气泄漏事故后果进行定量风险分析,其结果给出在光气及氯气泄漏10min时,在下风向人员可承受的风险范围。该分析结果可为光气及光气化产品生产装置风险评价提供科学依据。根据该结果,从工程和工艺设计、原料质量控制、重大危险源监控、操作管理措施及自控技术方面提出了提高光气及光气化生产装置安全性的对策措施。     

基于T-S动态故障树的乙烯装置燃爆事故动态风险分析

为揭示乙烯装置风险的动态特征,本文采用T-S动态故障树分析乙烯装置工艺过程中的动态风险。通过T-S动态故障树的上级事件求解算法定量计算了乙烯工艺装置发生事故扩大化的动态风险概率,得出乙烯装置发生事故扩大化的概率随着装置运行时间的增加而变大,在装置持续运行500 h时风险概率为0.012 583,而持续运行时间大于2 000 h时风险概率增大至0.562 974。并针对乙烯工艺装置风险的动态特征提出风险管控的措施,有效降低事故风险。     

考虑工艺控制的海底长输气相管道泄漏规律研究

为了研究海底管道泄漏规律,评估管道泄漏风险,建立了海底长输管道泄漏模型,研究了不同孔径、持液率及管道高程对泄漏过程的影响,探讨了在不同响应时间下的泄漏总量及介质损失。研究结果表明:泄漏速率随泄漏孔径增大而增大,小孔泄漏或管道破裂时,泄漏速率上升较缓;管道内持液率低于0.08%时,液体含量对管道泄漏点压力及泄漏速率的影响较小,大于此值时,随着持液率的增加,管道压力及泄漏速率明显降低;对于不同响应时间下的总泄漏量,响应时间越长,泄漏量越大,直接经济损失越高。研究结果可用于海底天然气管道泄漏风险分析及事故预警。     

反应釜 蒸馏釜事故预防

反应釜和蒸馏釜（包括精馏釜）是化学工业中最常用的设备之一，也是危险性较大、容易发生泄漏和火灾爆炸事故的设备。反应釜指带有搅拌装置的间歇式反应器，根据工艺要求的压力不同，可以在敞口、密闭常压、加压或负压等条件下进行化学反应。蒸馏釜是用来分离均相液态混合物的装置。     

超临界CO2埋地管道泄漏土壤形貌及温度研究

为探究CO2埋地管道泄漏对土壤区热力特性的影响,依托DN250、长260 m的工业级试验管道,搭建了 DN100规格埋地管道泄漏试验装置,通过设置4个不同孔径和开孔方向的泄漏孔,对超临界CO2埋地管道泄漏时的土壤形貌及土壤区温度变化情况进行了分析.结果表明:土壤区会形成冻土球,由外向内分为冻土层和干冰球两部分;干冰球内部存在冲击空腔,其外表面布满凹坑;3 mm孔径泄漏生成干冰球体积是1 mm孔径泄漏的5.5倍;水平和顶部泄漏试验生成干冰球体积接近,约为底部泄漏的1.9倍;总结了干冰球增长过程,干冰球高度与时间满足正弦函数和指数函数关系;3 mm泄漏土壤区温降起始时刻比1 mm泄漏早,前者温降速度是后者的50倍.     

油气泄漏火灾下FPSO热-结构耦合分析

针对FPSO油气泄漏引发的火灾风险,建立热-结构耦合分析模型,采用ANSYS Workbench软件对工艺区设备泄漏、火灾事故及灾害下结构响应进行数值模拟,重点分析工艺处理模块Ⅰ区设备温度分布及热变形情况。通过对比不同油气泄漏速率和环境风速下火灾发展、危害范围和结构受损程度,探讨油气泄漏孔孔径和风速对火灾后果的影响。结果表明:稳定发展火灾下工艺处理模块Ⅰ区设备周围环境维持高温状态;泄漏孔附近结构受损最严重,原油热处理器受火灾损害发生大的变形;随泄漏孔孔径增大,火灾危害范围扩大,结构发生大变形的区域增大,d=40 mm时原油热处理器受损最严重,d=60mm时结构受损区域最大,大部分结构受损程度加剧;来风风速的变大使得火灾更加剧烈,设备受损区域扩大,受损程度加剧,结构火灾风险加大。     

非金属管道微小泄漏动力学数值模拟和试验对比

为了探索非金属输送管道泄漏规律,从数值模拟和试验两个角度,对液体PE管道发生泄漏前后管道内流体与泄漏口的流动状态进行了对比分析,为判定管道泄漏提供了依据。运用FLUENT软件针对PE液体管道泄漏,在不同孔径、不同压力下,构建管道泄漏模型分别进行仿真,分析不同泄漏情景下压力梯度的分布规律。同时在近似相同条件下进行PE管道两点泄漏模拟试验。结果显示:数值模拟与试验结果基本一致,泄漏孔处压力、流速均与管内初始压力成正相关;初始压力和孔径的增大,会导致管内压力下降速度上升,但最终会趋于稳定值。     

山脚地形下天然气管道泄漏扩散的特性分析北大核心CSCD

为了研究山地天然气管道泄漏扩散的影响情况,掌握山地管道泄漏扩散的规律,以西南山地天然气管道沿线高后果区为工程背景,建立山脚地形下管道泄漏扩散模型,采用计算流体动力学(CFD)软件Fluent研究不同泄漏孔径、不同风速对山脚地形下泄漏扩散的影响情况。结果表明:随泄漏孔径增大天然气射流核变粗、变长,射流初始截面和初始速度变大,射流的高度和幅度也变大,泄漏的影响区域变大;随泄漏孔径增加山脚地形下射流中心线的偏转程度变大,山脚处聚集的甲烷质量分数越来越高;在有风条件下,风速作用使甲烷在山脚处产生了聚集,且聚集的甲烷质量分数超过使人窒息的甲烷质量分数10%,随风速增大山脚处甲烷聚集的质量分数先增加后减小,且沿山坡向上扩散的甲烷质量分数先增加后减小。     

天然气管道泄漏喷射火燃烧特性研究

针对天然气管道泄漏发生喷射火事故,采用动态火灾软件FDS进行天然气管道泄漏喷射火数值仿真,结合固体火焰模型分析了火焰几何特性、温度与热辐射空间分布等关键参数,依据温度与热辐射伤害准则确定了危险区域范围;并对比不同风速和泄漏孔径下火灾事故的危险范围,研究风速和泄漏孔径对火灾事故的影响程度。结果表明:热辐射是火灾后果的主导因素,25.4 mm泄漏孔径喷射火灾充分燃烧时,其火焰最高温度为1 200℃,喷射口25 m以内为危险区域,随风速增大,温度伤害范围略有增大,热辐射伤害范围显著增大;泄漏孔径变化对喷射火事故后果的影响与风速变化的影响相同,但泄漏孔径对事故后果的影响更为显著,泄漏孔径从6.35 mm增大至25.4 mm和101.6 mm,人员温度伤害半径分别增大2.71倍和10.42倍。最后,结合仿真结果,提出了具有针对性的喷射火应急防控措施。     

输油管道弯头穿孔泄漏数值模拟

我国在役输油管道经过多年冲刷及腐蚀后,存在安全隐患,使得对输油管道泄漏事故的研究具有重要的现实意义。基于计算流体力学方法,采用有限容积法,建立管道泄漏控制方程,研究不同输送速度及泄漏孔径对泄漏后管内压强分布及泄漏量的影响。结果表明:泄漏孔径一定,输送速度分别与管内压强和泄漏量成正、负相关,泄漏口下游存在局部高压区;输送速度一定,泄漏孔径分别与管内压强和泄漏量成负、正相关,局部高压区的强度降低、范围减小。实际工作中可以采用一定方法增大管内输送速度或增大泄漏口径,从而减少实际的原油泄漏量。