化学防护机动卫生装备舱室空气质量与人体安全性的评价与分析

为控制和改善化学防护机动卫生装备的舱室空气质量、保证舱室内人员的安全性,构建安全性评价指标体系,运用污染损失率法对某手术方舱整体和各人员位置处空气质量进行了评价。结果表明:当舱室外HCN(氢氰酸)浓度为5 mg/L时,除左半区医生1安全性受到威胁外,其他人员安全状况良好;当舱室外HCN浓度增加到20 mg/L时,舱室内安全性程度明显下降,左半区医生1和麻醉师生命安全受到严重威胁,其他人员作业能力受到影响。污染损失率法能较好地应用于机动卫生装备舱室空气质量与人体安全性的评价与分析。     

超压防护急救车车厢内生物污染物运动扩散的数值模拟与试验验证

为考核超压防护急救车通过生物污染区域时的车厢环境安全性,运用CFD方法和拉格朗日颗粒随机轨道模型,对车厢内的生物污染物运动扩散进行了数值模拟,并通过试验对比研究了车厢内污染物浓度场的分布状态.试验结果与模拟结果基本一致,说明拉格朗日颗粒随机轨道模型能较好地反映生物污染物运动扩散的时空分布特点,超压防护急救车车厢环境安全性良好.     

负压防护急救车车厢内生物污染物运动扩散的数值模拟与试验验证

为掌握负压防护急救车车厢内生物污染物的分布情况,运用计算流体动力学(CFD)方法和拉格朗日颗粒随机轨道模型,对该车车厢内生物污染物的运动扩散进行数值模拟;并通过试验对比研究车厢内污染物浓度场的分布状态,试验与模拟的结果基本一致。同时表明:该随机轨道模型较好地反映生物污染物运动扩散的时空分布特点;负压防护急救车车厢内污染物浓度较高,医护人员应穿戴有效的个人防护器材。     

海洋平台密集作业空间内H_2S扩散分析

针对含硫油气田开发生产中,硫化氢(H_2S)在振动筛房等密集作业空间内泄漏扩散造成的潜在人员毒害问题,从确定H_2S扩散规律、建立事故控制措施的角度展开分析.根据海洋平台空间环境特点,采取计算流体动力学(CFD)建立用于分析H_2S扩散过程的理论模型和数值模拟方案.就某海洋平台振动筛房在舱门关闭、打开和房内安装换气机3种条件下的H_2S扩散过程进行分析,确定H_2S浓度变化和分布规律.通过对比不同舱室条件下的H_2S影响程度,推荐在平台生产过程中封闭可能出现H_2S泄漏的舱室并安装换气机.进一步分析了换气机的工作效率,建立了简化数学模型以快速预测换气机工作时间,并与CFD结果进行了验证.     

含危化品集装箱运输的普货码头外部安全防护距离分级研究

普货码头在采取安全措施后允许运输少量危险货物,而可燃、易爆、有毒的危险货物易造成事故且事故后果严重。通过对标相关规范,此类码头的外部安全防护距离目前尚无标准规范可依,且相关研究较少。本文基于此类码头的特点,提出根据周边建筑物超压损坏的“安全距离”和超压冲击波、毒性扩散的伤害距离确定外部安全防护距离的方法,并根据事故严重程度的不同对外部防护目标进行分级管控。结果表明:通过此定量计算得出的外部安全防护距离较单一场景更加科学合理,且分级管控可节约相关资源,为码头的日常防护及应急管理提供技术支持,具有实际应用价值。     

具有超压/负压防护功能的急救车防生物污染的安全性试验研究

采用粘质沙雷菌气溶胶,对具有超压/负压防护功能的急救车防生物污染的安全性进行试验考核。分别测试气溶胶发生后30s,1min,5min,10min时,车厢在超压防护和负压防护下的过滤效率,其结果表明:急救车在超压防护状态下开启空调时的平均过滤效率能达到99.99%,不开空调时的平均过滤效率能达到99.95%;在负压防护状态下开启空调时的平均过滤效率能达到99.93%,不开空调时的平均过滤效率能达到99.95%。证明急救车能够通过生物污染区域安全运送、急救伤病员,也能够运送、急救生物污染伤病员或烈性传染病员确保沿途环境不受污染,该研究成果为应对生物恐怖袭击和突发公共卫生事件(烈性传染病)提供了一种安全可靠的机动医疗救治平台。     

关于1#滤毒罐防护范围的进一步探讨

本文通过实验的方法,对1#滤毒罐防护范围进行了探讨,说明1#罐不仅能防护CNCL、HCN,对苯、SO2等毒剂也能起到有效的防护作用,同时提出了如何选择滤毒罐的建议。     

NH3-H2O2气雾对氰化氢气体的消毒

采用NH_3-H_2O_2气雾对1 m3密闭试验舱内氰化氢气体进行消毒,采用单因素试验研究H_2O_2和NH_3质量浓度对消毒率和消毒反应速率的影响规律。结果表明,NH_3-H_2O_2气雾对HCN的消毒符合一级反应动力学特征,NH_3质量浓度对消毒反应速率有一定影响,但当NH_3质量浓度增加至20 mg/m3以上时,对反应速率几乎没有影响; H_2O_2质量浓度对消毒反应速率有显著影响,反应速率随H_2O_2质量浓度的提高明显增大。NH_3-H_2O_2气雾消毒剂的最佳配方为H_2O_2的质量浓度为120 mg/m3、NH_3的质量浓度为20 mg/m3,在此条件下对HCN进行消毒,在28 min时HCN的残余质量浓度为0. 92 mg/m3,可以达到GBZ 2. 1—2007《工作场所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素》中有关HCN最高容许质量浓度MAC值(1 mg/m3)的规定。分析消毒机理为H_2O_2首先将HCN氧化为氰酸(HCNO),氰酸不稳定,在NH_3和水的作用下可以水解成碳酸铵,也可以进一步被氧化形成CO2和N2。     

非典型约束形式下海洋平台波纹板舱室抗爆能力评估

针对非典型约束条件即底部端面梁固定约束、其他各端面梁连接约束的海洋平台关键舱室,其波纹板舱壁在油气爆炸载荷下抗爆能力研究不足,采用数值模拟方法,结合考虑材料应变率效应的实验验证,分析爆炸载荷下舱壁动力响应及破坏模式。由传统位移指标不能准确评估该模型的抗爆能力,提出基于应变的评价指标,以此建立P-I评估曲线。研究表明舱壁与底部端面梁连接部位首先达到最大破裂应变发生破裂,其为超压与冲量共同作用结果;舱室可抵抗超压40 kPa、冲量230 kPa·ms的载荷而不发生塑性变形;舱室可抵抗超压85 kPa、冲量400 kPa·ms的载荷而不发生破裂。提出的以应变为指标的P-I曲线可量化舱壁损伤评估区间,结合爆炸载荷值,准确评估舱壁抗爆能力及损伤大小,为工程人员优化舱壁抗爆能力、确定灾后控制措施提供指导。     

船舶舱室火灾风险分析方法研究

以船舶火灾为背景,建立了适用于船舶舱室火灾风险分析的方法。首先确定了舱室起火频率模型以及主要消防措施的可靠性,然后采用贝叶斯网络建立了火灾场景发生概率模型。其次对船舶舱室火灾的不确定性参数进行了分析,并将蒙特卡洛模拟与双区火灾模型结合对场景发生危险的概率进行计算。最后,对实船典型结构舱室进行了算例。结果表明:舱室人员发生火灾危险的概率(2.011×10-3)大于设备发生火灾危险的概率(7.155×10-4);当舱室起火时,喷淋对舱室人员安全几乎没有影响,无论有无喷淋,烟气沉降到危险临界高度的时间都很短,均值约为9 s;喷淋对舱室设备有很好的保护作用,无喷淋的舱室最高温度均值为292℃,有喷淋的舱室最高温度均值为141℃。     

综合管廊燃气舱结构形式对燃气爆炸超压的影响*

为研究地下综合管廊燃气舱结构形式对燃气爆炸超压的影响,采用数值模拟的方法,改变燃气舱高度,通风分区长度和局部开口大小,分析不同情况下的燃气爆炸超压变化规律。结果表明:冲击波传播速度随燃气舱高度的增加而减小,随着高度的增加,超压峰值曲线由“驼峰状”逐渐变为两端高中间低的“盆形”,爆炸过程产生的最大超压与高度成反比关系。超压峰值在340 m处接近0 kPa,延长通风分区并不会增加超压峰值,可以在考虑防火的要求下根据实际情况适当延长通风分区的长度。局部开口的存在使得爆炸气流能够自由泄压,超压峰值与开口的大小成反比关系。     

Optimization of dilution ventilation layout design in confined environments using Computational Fluid Dynamics (CFD)

Dilution ventilation systems have been widely used to control the airborne toxic and explosive material in confined spaces. Layout design of dilution ventilation is critical to industrial hygiene control and ventilation efficiency. A properly designed dilution ventilation system can significantly improve the safety of confined workshops and maintain a comfortable work condition. In this work, Computational Fluid Dynamics (CFD) has been used to analyze the performance of dilution ventilation system in the confined workshop environment. Seven different ventilation layouts are proposed to evaluate ventilation performance of different installation layouts. Carbon monoxide (CO), which has the similar density as air, is selected as the sample contaminant to conduct steady-state CFD simulations. The simulation results of different layouts are examined and compared to get the optimal layout design for the best contaminant control. Results have shown that the layout with two opposite inlets has the highest ventilation efficiency among seven proposed layouts. This work can serve as a reference to increase dilution ventilation efficiency and minimize the energy cost in general confined areas.     

Mitigation performance of the process protection system on the accident consequences of H2S-containing natural gas release and explosion

Toxic loads and explosion overpressure loads pose grave threats to the offshore oil and gas industry. Many safety measures are adopted to prevent and mitigate the adverse impacts caused by toxic loads and explosion overpressure loads. As a general safety barrier, the process protection system has been widely used but rarely evaluated. In order to assess the barrier ability, the mitigation performance of the process protection system is concerned in this study. Firstly, several chain accidents of H₂S-containing natural gas leakage and explosion are simulated by varying the response time of the process protection system with CFD code FLACS. Qualitative assessment is conducted based on the variation of the dangerous load profiles. Furthermore, the quantitative assessment of the mitigation performance is accomplished by considering its ability in reducing the probability of fatality. Emergency evacuation and no emergency evacuation are considered respectively in the quantitative assessment. The results prove that the process protection system takes effect on mitigating the toxic impact and explosion overpressure impact. The results also demonstrate that although the emergency evacuation may result in a severer explosion load to the operator, the process protection system can mitigate the adverse impacts regardless of whether the emergency evacuation is conducted or not.     

基于CFD的半封闭空间内LNG泄漏后果研究

为定量分析半封闭空间内液化天然气（LNG）泄漏后果,利用计算流体力学（CFD）软件FLUENT,对不同条件下的“冷箱”内LNG泄漏后扩散与爆炸过程进行了模拟。结果表明:无论通风与否,危险区域（甲烷体积分数为5%~15%）一直存在,但通风时该区域比无通风时小; LNG泄漏后会导致箱内温度降低,且泄漏量越大温度下降越低,但通风在一定程度上能减小温降; 当危险区域最大时,发生爆炸产生的超压最大,对于泄漏量小的情况,通风能减小爆炸压力; 障碍物的存在会增大爆炸压力,研究中的最大爆炸超压为158 kPa,可对设备与人员造成严重危害,故在设计“冷箱”时须提出相应的强度要求。研究方法与结果对于与“冷箱”类似的受限空间安全设计与风险评估有指导意义。     

Gas explosion analysis of safety gap effect on the innovating FLNG vessel with a cylindrical platform

After investigating gas dispersion on a cylindrical Floating Liquefied Natural Gas (FLNG) platform (Li et al, 2016), this second article focuses on assessment of gas explosion by using Computational Fluid Dynamics (CFD). Gas explosion simulations are carried out to evaluate the explosion overpressure mitigating effect of safety gap. The Data-dump technique, which is an effective tool in resetting turbulence length scale in gas explosion overpressure calculation, is applied to ensure simulation accuracy for the congestion scenario with safety gap. Two sets of different safety gaps are designed to investigate the safety gap on the cylindrical FLNG platform, the overall results indicate that the safety gap is effective in reducing overpressure in two adjacent congestions. However, for the explosion scenario where the flame is propagating through several safety gaps to the far field congestion, the safety gap mitigates overpressure only in certain explosion protecting targets. Two series of artificial configurations are modeled to further investigate the explosion scenarios with more than two safety gaps in one direction. It is concluded that the optimal safety gap design in overpressure mitigation for the cylindrical FLNG platform is to balance the safety gap distance ratio in the congested regions.     

大空间内封闭喷漆作业的火灾危险性及消防安全对策研究

以采用封闭喷漆工艺的某喷漆车间为研究对象,分别分析了车间内封闭喷漆室以及敞开空间的火灾危险性。采用多能法进行了喷漆室爆炸冲击波超压计算,发现封闭喷漆作业的火灾爆炸事故会对车间围护结构产生不同程度破坏作用。因此,对大空间内采用封闭喷漆作业的情况,加强消防安全措施十分必要。结合上述火灾危险性定性、定量分析结果和相关标准规范要求,从设置灭火系统、火灾自动报警系统、通风系统、明确安全管理规定等角度提出了相应的消防安全措施建议,为确保此类场所的消防安全提供了技术支持。