三元组分图在储罐退役惰性化过程设计中的应用

储罐退役之前,一般要进行惰化处理,以降低可燃气体浓度,避免形成爆炸性混合气体。根据三元组分图,可以方便、直观地设计惰化施工的方案,包括惰化操作的程序设计和危险气体控制目标浓度的确定。本文从理论上研究了在储罐退役惰性化过程设计时,如何用三元组分图表示爆炸极限、最小含氧浓度以及在储罐稀释惰性化过程中气体组成的变化轨迹。提出了两套惰化设计方案,在分析比较的基础上,确定了储罐退役惰化时的最安全实施方案。     

易燃性物料储罐压力惰化过程设计与计算

介绍了可燃气体和易燃液体储罐的压力惰化操作过程及过程中气体组成的变化规律，讨论了惰化操作结束时氧气的控制目标浓度及极限氧气浓度的求取方法，推导出了预测压力惰化过程循环次数的计算公式，并在控制目标浓度从0．0001％-10％、充气压力300—600kPa的参数条件下，100m^3储罐压力惰化所需的循环次数，根据理想气体状态方程，推导了惰化所需氮气用量的计算公式，并计算出在不同操作压力和不同循环次数时的氮气用量。该方法可用于惰化处理过程的设计与计算。     

可燃气体空间置换限值研究

在全面解析三元组分图构成要素和含义的基础上,分析可燃物质设备投用和停用过程中惰化置换的机理和浓度限值。可燃气体空间置换限值包括设备投用惰化置换时氧气的最高容许浓度(ISOC)和设备停用惰化置换时可燃气体的最高容许浓度(OSFC),二者可由试验和公式计算2种方式获得。与目前惰化置换时通常参照的限制氧浓度(LOC)、燃烧下限(LFL)等参数相比,ISOC和OSFC值可以更准确地表征惰化置换时临界浓度的意义。通过对部分可燃物质的ISOC和OSFC试验值及计算值进行对比分析,证明以LOC为依据计算出的ISOC和OSFC值与试验值具有更高的符合性;指出目前国内惰化置换浓度控制值采用统一规定值这一方式的不足;证明合理利用LFL,LOCI,SOC,OSFC等参数开展可燃气体密闭空间置换限值研究的科学合理性。     

城市加气站液化石油气埋地储罐泄漏扩散模拟研究

分析城市加气站液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,LPG)埋地储罐泄漏后LPG在砂土介质中渗流扩散的物理过程及特点,确定埋地储罐不同位置泄漏出现的物质流动状态,分析LPG在砂中传输过程中与砂、空气、水之间的传热、传质方式.采用LPG渗流扩散传热、传质多相混合数值模型,对某城市加气站LPG埋地储罐气相区发生泄漏事故在含水量不同的罐池中渗流扩散过程进行模拟,得到LPG饱和度、危险浓度、压力、流速等空间分布规律以及流动趋势、出口浓度变化,并对影响LPG流动的主要因素进行分析.模拟结果表明罐池出口位置对气体渗流扩散方向的影响大于储罐壁面形状和重力的影响;泄漏口和出口附近区域压力随距离下降梯度较大,中间压力下降较缓;储存压力是影响LPG在砂土介质渗流过程中压力的关键因素;在同一位置气体在非饱和砂中渗流的压力高于气体在干砂中的压力;存在砂土中的水有阻碍气体扩散的作用.     

油田注空气工艺防爆实验的研究

通过实验,研究可燃气体(甲烷)的爆炸极限规律和加入惰性气体(氮气)后可燃气体临界氧含量的变化规律,测定在特定条件下甲烷的爆炸极限范围和安全氧含量,根据实验结果,确定氧含量的安全标准并提出相应的事故预防与控制措施,确保注空气采油技术实施过程中的风险处于可控制范围内,使注空气采油技术得到更广泛的应用。     

基于VR技术的大型储罐火灾爆炸仿真软件设计

为了研究大型储罐事故后果的严重性，针对大型储罐火灾爆炸试验难以实施的情况，以虚拟现实技术为研究手段，重现大型储罐火灾和爆炸事故过程；通过对储罐火灾和爆炸事故进行理论分析，优选出大型储罐火灾爆炸事故后果数学模型；基于某商业原油储备库布置，利用3Ds Max软件对库区进行建模，结合Qt界面编写技术和OSG粒子效果技术进行交互式设计，划分火灾和爆炸2大仿真模块，设计各模块下属基本功能，形成1套基于真实场景的大型储罐火灾爆炸事故后果三维仿真模拟软件。研究结果表明:基于VR技术的大型储罐火灾爆炸仿真软件具有较强的沉浸感和交互性等特点，能够实时仿真大型储罐火灾爆炸事故动态演变过程，降低大型储罐火灾爆炸试验成本，同时为制定事故应急预案和应急处置措施提供科学参考。     

载流雾化水惰化甲烷空气预混气体特性实验研究

设计了预混气体载流雾化水惰化和抑制燃烧管实验台,对层流火焰的燃烧速度、稳定性及拉伸变形规律进行实验研究,分析了雾化水抑制和熄灭层流预混火焰的过程和机理,获得了雾化水惰化爆炸极限内甲烷和空气预混气体的特性。研究结果表明:浓度为7%的甲烷和空气预混气体,最小惰化雾化水通量为20.8ml/(m2.min);对于浓度为9%的甲烷和空气预混气体,最小惰化雾化水通量为32.9ml/(m2.min);对于浓度为11%的甲烷和空气的预混气体,最小惰化雾化水通量为44.6ml/(m2.min)。研究成果为雾化水熄灭甲烷火焰和抑制甲烷爆炸具有一定的指导意义。     

市政污水检查井可燃气体组分及分布影响因素研究

为研究市政污水管网内主要可燃气体成分与分布,以实现其燃爆灾害的精准防控,本文采用现场检测的方法采集污水检查井内甲烷、氢气等5种可燃气体以及总的可燃气体浓度,统计分析污水管网各可燃气体的浓度范围,研究检查井深度和季节对甲烷浓度分布的影响。研究结果表明:污水检查井内甲烷浓度占比较大,一氧化碳、硫化氢、氢气和氨气所占比例较小;沿检查井深度方向,甲烷分布规律不尽相同,大部分检查井内甲烷随着与井口距离的增大呈逐渐增大变化趋势;季节对甲烷浓度变化影响较大,夏秋两季甲烷浓度较高,春季次之,冬季未检出甲烷。     

N2/CO2混合气体对丙烯爆炸特性的影响

为了研究N₂、CO₂及其混合气体对丙烯爆炸特性的影响，使用可燃气体爆炸极限试验装置，将气体按一定比例进行混合，从爆炸极限与危险度、临界氧体积分数和惰化效果3个方面研究了N₂/CO₂混合气体对丙烯爆炸的影响。结果表明：1)N₂和体积比分别为2∶1、1∶1、1∶2的N₂/CO₂混合气体，以及CO₂的添加对丙烯的爆炸均有抑制作用，且使丙烯的爆炸范围缩小，爆炸危险度减小，变化趋势近似为线性；2)随着惰性气体体积分数的增加，爆炸极限对应的氧体积分数呈下降趋势，CO₂惰化丙烯比N₂惰化丙烯时的临界氧体积分数提高了约1.87个百分点；3)结合爆炸三角形图，对比发现，在5种不同的比例下，CO₂惰化丙烯时的爆炸区域面积最小，表明CO₂对丙烯的抑爆效果更好。     

硫酸溶液中二氧化硫的臭氧化过程影响因素的研究

为了优化SO2液相氧化产硫酸过程中的试验操作条件,研究了在O3氧化SO2的过程中反应器进口气体中SO2浓度、O3浓度及臭氧化氧气流量对SO2氧化效果的影响规律。结果表明,在反应器进口气体中低浓度的SO2和高浓度的O3均利于溶液中SO2的氧化,液相氧化时反应器进口气体中SO2的体积比控制在20 000 mL/m3以内为宜。溶液ORP是考察O3氧化SO2的重要指标,溶液ORP降低较快时硫酸根产率较高,表明O3对SO2的氧化效果较好。臭氧化氧气流量增大并不能使硫酸根产率增加。在吸收液硫酸质量分数为3%,气相SO2体积比为6667mL/m3,臭氧化氧气体积流量为1.5 L/min,氮气体积流量为1.5 L/min时,硫酸根产率达到100%。同时,通过研究吸收液硫酸浓度与温度对溶液中的O3饱和浓度影响,得到在稀硫酸(质量分数小于10%)溶液中,O3达到饱和时质量分数较浓硫酸(质量分数大于等于10%)溶液中O3质量分数高,而且吸收液温度越低越利于O3溶解。     

影响飞机燃油箱惰化系统参数的数值研究

选取单个飞机燃油箱,运用CFD方法模拟了燃油箱惰化系统的惰化过程。CFD方法的模拟结果与文献中的理想混合模型及经验公式吻合较好。通过模拟,发现增加富氮气体的流量、提高富氮气体中的氮气含量可以缩短惰化时间,而增加富氮气体喷嘴直径和燃油箱的体积则会延长惰化时间。其他参数如燃油箱的形状和富氮气体喷嘴位置对惰化时间没有明显的影...     

LNG加气站槽车卸车直供过程泄漏后果分析*

为研究LNG加气站槽车直接供液过程泄漏后果严重程度,采用HAZOP辨识槽车供液和储罐供液典型泄漏场景,基于PHAST分析不同泄漏场景下LNG液池半径、蒸汽云扩散距离及积聚时长、爆炸超压和池火热辐射影响范围,定量评价槽车供液可能造成的事故后果扩大程度。结果表明:槽车供液泄漏事故的LNG液池最大半径、蒸汽云最大扩散距离、爆炸超压最大影响半径和池火热辐射最大半径,分别为储罐供液的5.7,1.7,2.3,7.9倍;槽车在无人值守条件下泄漏形成的LNG液池最大半径和蒸汽云积聚时长,分别为有人值守下的1.85,56倍;日供液量较大加气站不宜采用槽车直接为汽车供液模式,而应采用先卸车入罐、再储罐供液的模式;应落实槽车卸车轮班值守制度,并与周边社区建立有效的应急联动方案。     

氯乙烯储罐注水堵漏腐蚀风险的预测方法研究*

为更好地解决氯乙烯储罐注水堵漏可能导致储罐发生腐蚀泄漏的实际问题,提出1种基于ASPEN和神经网络的氯乙烯储罐注水堵漏腐蚀风险的预测方法。运用ASPEN流程模拟软件,对氯乙烯储罐注水堵漏工艺进行模拟,得到不同泄漏孔径下注水速率和HCl浓度的关系;以HCl浓度作为导致腐蚀的主要影响因素,对不同种钢材进行挂片腐蚀实验;结合神经网络分析,得出HCl浓度与腐蚀速率之间的拟合式,预测储罐腐蚀情况。结果表明:神经网络预测结果平均相对误差7.63%,随注水速率的提高,HCl浓度变化呈下降趋势,腐蚀速率变化呈下降趋势;在等效泄漏孔径24 mm、注水速率0.87 m/s时,Q345R腐蚀速率13.93 mm/a,20#腐蚀速率10.48 mm/a,201不锈钢腐蚀速率7.09 mm/a为3者中最低,但此工况下,201不锈钢有点蚀倾向,储罐易发生穿孔,故201不锈钢不宜用作氯乙烯储罐母材,并提出对《石油化工企业设计防火标准(2018年版)》的修订建议。     

Simulating on rollover phenomenon in LNG storage tanks and determination of the rollover threshold

Rollover is a potential risk to the safety of LNG storage tanks during the LNG storage process, so study of its prevention method is very important. In this paper, rollover phenomenon in a liquefied natural gas (LNG) storage tank is modeled physically and mathematically. Its evolution is simulated using FLUENT™ software from the breakdown of stratification to the occurrence of rollover. Results show that the evolution consists of three phases: the initial phase where rollover occurs near the side wall of the storage tank; the turbulent phase where rollover transfers to the center of the tank; and the final phase where new layers evolve. Based on these phases, rollovers in 160,000, 30,000, and 5000 m³ LNG storage tanks are simulated at varying initial density differences, and a rollover coefficient is defined to describe rollover intensity. The simulations show that the rollover coefficient initially increases within a small scope and then increases rapidly with the increment of initial density difference. This turning point is chosen to be the rollover threshold, which is regarded as the critical density difference in this study. The critical density differences obtained from the simulation results of the 160,000, 30,000, and 5000 m³ LNG storage tanks are 3, 5, and 7 kg/m³, respectively, which can be used as their rollover criteria to ensure the safety of LNG storage tanks.     

基于氢气充放试验及数值模拟的储氢气瓶安全评价

储氢气瓶是新能源汽车的重要储能设备,其可靠性直接关系到汽车的安全性。研究了不同环境温度下,35 MPa铝合金内胆车用储氢III型气瓶在充放气时的最终温度和应力分布情况,并对其安全性进行了评价。借助试验测试平台,在不同温度下进行了实际充放试验。试验过程中无漏气现象,且最终温度符合要求,表明储氢气瓶在试验条件下是安全的。由此,在获得了储氢气瓶充放时热响应规律的基础上,对不同温度下的氢气充放过程进行了数值模拟,得到其应力分布情况。结果表明,储氢气瓶复合层的应力远小于其材料抗拉强度,即内胆和复合层的强度均可视为满足要求。研究结果可为储氢气瓶的试验开展、安全评价、寿命预测提供依据。     

油罐清洗作业火灾预防措施

油罐清洗是石油化工行业一项基本的业务活动.目前大型原油储罐、成品油储罐正在逐步推广应用自动机械清洗系统进行清罐作业,而对于容量小、沉积物较少的油罐国内仍然采用人工清洗方式进行.本文分析了油罐人工清洗作业过程中容易引发火灾的原因的基础上,从严格执行规章制度、处理好清洗废物,控制和消除引火源等几方面相应提出了预防火灾措施.     

Numerical investigation on performance of protective layer around large-scale chemical storage tank against impact by projectile

The protective layer of chemical storage tank has a significant effect in risk mitigation of projectile-related accidents but the research is still in infancy. In order to investigate the performance of protective layer against projectile, dynamic response process of the large-scale vertical storage tank impacted by the end-cap fragment is simulated based on the LS-DYNA. In this paper, some key factors (thickness, layering order and number of layers) affecting its performance are discussed, which can be characterized by the deformation degrees of the target tank. It is found that the anti-penetration performance is improved rapidly with the increase of thickness, and aluminum (Al) protective layer shows a higher sensitivity to thickness change compared to Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) protective layer. Three double-layered protective layers for different sequences are investigated and the Al-UHMWPE protective layer shows best performance. For the Al protective layers arranged in various combinations of equivalent total thickness, better performance is provided by monolithic structures than layered one. This study demonstrated the rational design of the protective layer around chemical storage tanks in material selection and structure configuration.     

深水测试地面流程节流油嘴段温压场研究*

为对深水高压气井测试地面流程中的节流油嘴段的温压场及水合物生成情况进行研究,采用数值模拟的方式对整个节流管路进行气体流动特性分析。并利用P-T图回归公式法,得出不同温压场条件下的水合物生成情况,进行水合物生成范围对比。结果表明:针阀出口后端气体速度随着管路入口压力和针阀直径的增大而增大,随管路出口压力的增大而减小,而气体温度随管路入口压力、管路出口压力、针阀直径的变化趋势与之相反。管路入口压力的递增、管路出口压力的递减以及针阀直径的递增,都会导致针阀突变径处的速度场、温压场波动更加剧烈,并使得水合物生成范围扩大。