不同储存条件下LPG储罐泄漏事故危害范围的对比分析

为了研究LPG储罐泄漏危害范围的变化规律,本文在分析LPG储罐结构类型的基础上,针对LPG泄漏事故后果类型,结合危害范围的模拟方法,借助ALOHA软件,对常温压力储存和低温常压储存条件下LPG储罐泄漏事故及泄漏可能导致的火灾爆炸事故的危害范围进行模拟。结果表明:LPG储罐发生泄漏或泄漏导致火灾爆炸事故,常温压力储存条件下的危害范围大于低温常压储存条件下的危害范围;在同种储存条件下,蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气爆炸、泄漏扩散、喷射火所造成的危害范围依次变小。研究结果为现场指挥员制定决策提供量化依据,为国家综合性消防救援队现场处置提供数据支持,同时也为应急管理部制定预案提供参考。     

大型油罐火灾爆炸危害范围研究

针对大型油罐火灾爆炸对人员伤亡危害范围的问题，采用PHAST软件模拟定量分析了外部环境（风速、大气稳定度、空气湿度）、初始条件（泄漏点离地高度、泄漏孔直径）和其他因素（防火堤面积）对火灾爆炸伤亡半径的影响，根据模拟结果拟合了外部环境和初始条件与池火灾和蒸气云爆炸危害范围的关系式。结果表明:在相同条件下，软件模拟与实验结果误差较小，该研究具有可信性；池火灾危害范围随风速、泄漏点离地高度、泄漏孔当量直径和防火堤面积的增加而增加，而与大气稳定度的关系不大；蒸气云爆炸危害范围随风速的增加而降低，随大气稳定度和泄漏孔当量直径的增加而增加，而与泄漏点离地高度和空气湿度影响不大；拟合得到的外部环境和初始条件与池火灾和蒸气云爆炸危害范围的关系式可为大型油罐火灾爆炸事故中相关作业人员的应急撤离提供决策参考。     

10kt/a甲醇合成精制装置安全性评估与消防设计

甲醇合成精制装置一旦发生泄漏事故,将会对厂内甚至相邻地区的人员生命、机械设备及环境造成严重威胁。为了有效预防事故的发生,通过ALOHA化学品泄漏扩散模拟软件对甲醇合成精制装置进行危险性辨识和评价。结果表明,热辐射危害是池火灾、BLEVE火球的主要危害;BLEVE火球和中毒事故危害范围较广:在BLEVE火球的热辐射中暴露60 s造成死亡的距离均超过100 m,泄漏孔径达5cm时毒气的体积分数达ERPG-3值的距离达326 m。因此,消防设计是甲醇精制装置安全系统设计的重要组成部分。根据《石油化工企业设计防火规范》及相关消防标准规范对该甲醇合成精制车间进行相应的消防系统设计,并用Auto CAD专业绘图软件绘制消防设施的布置图,为施工单位提供依据,从而提高甲醇合成精制装置的安全性,减少人员伤亡事故的发生。     

架空天然气管道泄漏事故后果数值模拟研究

针对架空天然气管道泄漏引起的火灾爆炸问题,采用事件树分析泄漏扩散引起的事故后果,并在数值模拟中着重分析了模拟数学模型的选择。在三种不同泄漏孔径、两种不同风速、两种不同运行压力条件下分别应用ALHOA软件对事故后果进行数值模拟,结果表明:泄漏孔径、运行压力与危害影响范围成正比关系;在闪火和蒸气云爆炸中,风速与危害影响范围成反比关系,而风速对射流火灾的热辐射范围基本没有影响。     

工厂三维建模及其事故模拟

利用Microstation软件对某化工厂区进行三维建模,在考虑实际外界风向、风速,不同点火源位置等重要影响因素的条件下,运用计算流体动力学(CFD)软件FLACS,研究了有毒、易燃易爆的氯乙烯液化气体储罐安全阀气体泄漏和储罐底部物料管线液态氯乙烯的泄漏、蒸发、扩散和爆炸作用等过程,计算结果可以给出氯乙烯火灾、爆炸或扩散中毒等事故后果的影响范围和相关精确物理量。模拟结果表明,对于常温下的氯乙烯液化气体球罐,球罐安全阀泄漏后罐区及周边不会有燃烧或爆炸危险;而物料管线在特定的液相泄漏情景下,蒸发扩散的氯乙烯气云则有可能发生气云爆炸;但在弱约束条件下,爆炸冲击波作用比较微弱。该研究方法及其结果可以为石油化工企业选址、设计布局、安全规划、风险分析、应急救援及事故调查等提供更加准确的依据。     

液氯生产过程风险分析及控制

介绍了液氯生产工艺，对生产过程主要物料、中间产品、产品和工艺装置的危险性进行了分析，运用道化学火灾爆炸指数法（Dow F＆EI）对氯气生产过程火灾爆炸风险进行评价，并通过建立数学模型定量分析了液氯泄漏事故造成的危害后果，在此基础上提出风险控制措施。     

基于PHAST的甲醇储罐定量风险分析

基于甲醇在储存中可能存在的各种泄漏事故类型,结合挪威船级社(DNV)定量风险分析软件SAFETI中的PHAST模块,分析了甲醇的危险特性以及储存中泄漏事故危险性,并运用PHAST对甲醇储罐发生泄漏后的火灾、爆炸事故后果及风险进行定量风险评价,模拟预测事故后果及风险。通过模拟分析,得出事故影响程度的计算机模拟图表和报告,并提出了防止和减轻事故危害的措施,从而为甲醇罐区的安全提供指导。     

乌江构皮滩隧洞LNG动力船LNG泄漏数值模拟

为了研究LNG动力船在通航隧洞这一新型半封闭空间结构船舶通航设施中的航行安全问题,以贵州乌江构皮滩隧洞中LNG动力船发生泄漏事故为研究对象,通过建立仿真模型,利用Fluent对LNG动力船的LNG燃料在有风和无风2种状态下发生阀门泄漏、管系泄漏和罐体破损的气体扩散过程进行模拟,分别计算得出LNG泄漏造成人员窒息、火灾、爆炸等后果的影响范围和程度.结果表明:无风状态下的泄漏危害高于有风状态下的泄漏危害,泄漏点孔径与危害范围呈正相关关系;在人员窒息、爆炸、火灾3种危害中,火灾危险范围最广,其次为爆炸危险范围,最小为人员窒息危险范围,无风状态下罐体发生泄漏造成火灾面积可达609.942 0 m2,有风状态下阀门发生泄漏可导致人员窒息的危险范围面积仅0.008 0 m2.以此为依据,从LNG动力船和通航隧洞两方面分别提出了安全保障措施.     

铁路沿线可燃重气储罐最小隔离区域划分探讨*

为保护铁路线，以某化工厂距离高铁路线最近的丙烯球罐为例，提出丙烯球罐泄漏最小隔离区域划分方法以及2种保护高铁线路方案，利用重气扩散模型和定量风险评价（QRA）软件分别进行丙烯扩散模拟、爆炸模拟，并进行危险与可操作性分析（HAZOP）和保护层分析（LOPA）。结果表明:球罐发生泄漏及火灾爆炸等事故，会给附近铁路线带来严重破坏；丙烯泄漏或球罐因周围其他设备设施或可燃物质着火而温度升高时，保护措施不足；隧道的安全可靠性要高于仅设1道防爆墙，隧道长度需覆盖最小隔离区域的可及范围，在扩散区域内也需设立普通挡墙，在极度危险情况下，需要实施高铁停开等保护措施。     

高速路上LPG罐车泄漏爆炸危险性分析

在泄漏速度为20、30、50 m/s，环境温度为10、20、30、40℃，地面粗糙度为0.55、0.65、0.71 mm的条件下，利用FLUENT软件进行模拟仿真计算。得到LPG罐车发生泄漏时LPG浓度分布情况，结合LPG火灾爆炸极限，分析泄漏扩散所涉及区域内可能爆炸的范围。研究结果表明，泄漏速度越快，云团扩散速率增大，云团扩散范围越广，爆炸危险性区域增大。风速越大，增大了云团扩散速率，泄漏扩散范围增大，爆炸危险性区域减小。地面粗糙度越大，减缓了云团扩散速率，云团扩散范围减小，爆炸危险性区域增大。     

环己烷泄漏事故模拟与风险控制措施研究

环己烷具有闪点低、爆炸极限宽等特点,一旦发生泄漏,着火爆炸的危险性随时存在。利用计算流体动力学模拟的方法对工程项目中环己烷的泄漏事故进行模拟及风险分析,建立环己酮生产装置的全尺寸三维模型并进行仿真计算,模拟了不同泄漏场景所形成的环己烷可燃气体云团瞬态发展过程及影响范围,并对建构筑物的布局对可燃气体云团的扩散行为的影响进行研究。研究结果表明,通过优化建构筑物布局,可有效降低该装置环己烷的燃爆风险,为企业相关装置的总图布置及环己烷泄漏的安全监控和应急响应提供有价值的参考数据。     

网状铝合金抑爆材料抑爆性能研究

为评价网状铝合金材料的阻隔防爆性能,基于多孔材料的阻隔防爆机理,采用抑爆材料抑爆性能测试装置和可燃气体爆炸箱及高速摄像机,研究材料在不同填充密度、不同留空率下对液化石油气的燃爆压力的影响,及液化石油气火焰在填充材料的爆炸箱中的传播过程。试验结果表明:填充密度为35 kg/m3、留空率为5%时,材料抑爆性能最好;当抑爆材料在容器内的填充密度一定时,其燃爆压力随留空率增加而增加;与未填充材料相比,填充材料后火焰衰减;此外,得到填充密度、留空率和燃爆压力间的数学拟合公式。降低留空率、增加填充密度能够更好地提高阻隔防爆性能。     

高压储氢系统泄漏爆炸事故的动力学演化*

为研究燃料氢气泄漏、爆炸的特性和规律,预防高压储氢系统中氢气泄漏爆炸事故发生,以加氢站为背景,数值仿真45 MPa高压储罐氢气泄漏并引发爆炸事故,分析泄漏爆炸动力学性质以及爆炸波在非均匀氢气浓度中的传播机制。同时,基于泄漏爆炸事故演化的力学机理,开展氢气泄漏爆炸动态风险分析,针对氢气不同泄漏量,建立泄漏扩散形成的气云体积、气云爆炸产生的冲击波与空间x,z方向上危害距离之间关系。研究结果表明:氢气泄漏过程中,气云氢气浓度变化与流场雷诺数具有较好一致性;氢气扩散受到高压储氢罐周围装置影响,流场中氢气浓度分布不均匀;当发生燃烧爆炸事故时,冲击波参数和湍动能变化梯度大;得到复杂布局区域冲击波超压峰值与比例距离之间关系式,其相比于理论方法更精细、计算结果更准确。研究结果可为降低高压储氢系统泄漏爆炸事故后果、采取有效防护措施提供一定依据。     

基于UHBs的输气管道高后果区泄漏燃爆事故分析

为探究输气管道高后果区中人的不安全行为（Unsafe Human Behaviors,UHBs）对输气管道泄漏燃爆事故发生的影响,结合模糊Bow-tie模型和贝叶斯网络对输气管道泄漏燃爆事故进行分析。构建基于T-S模糊故障树的输气管道泄漏燃爆模糊Bow-tie模型,并转化为贝叶斯网络;从人的不安全行为发生的可能性出发,将不同等级高后果区划分为不同等级人口敏感区;利用专家经验评判法得到不同等级人口敏感区基本事件的先验概率和中间事件的条件概率表;运用贝叶斯网络双向推理算法求解模糊Bow-tie模型。结果表明:随着地区人口敏感等级的提高,输气管道泄漏燃爆事故发生的概率随之增大,发现导致输气管道失效泄漏事故发生的最主要原因为施工破坏,失效原因与EGIG分析的结果基本相符,验证该方法在高后果区输气管道泄漏燃爆事故分析上的可行性,可为输气管道高后果区的安全管理提供决策依据。     

Airbag for the closing of pipelines on explosions and leakages

This paper is a result of international effort aimed at the construction of a device for quick closing of pipelines in the case of explosion propagation and/or chemical leakage. Such a problem exists in industries where flammable substances are transported by pipelines. The basic solution principle was the idea to use airbags similar to those utilized in cars.

Two pipeline applications were taken into consideration: a low-pressure module able to suppress explosion propagation and a high-pressure module to stop leakages from, e.g. natural gas pipeline capable to be used for duct diameters up to 0.6 m, pressures up to 5 MPa and reaction times of 50 ms. It was necessary to construct a new airbag, capable of withstanding up to 10 bar pressure. The choice of material was critical to ensure sufficient strength and chemical resistance while retaining impermeability.

CFD modeling of the bag deployment into a pipe flow and analysis of the bag shapes was also completed. Two gas generators were constructed and tested with novel propellant materials.

Different airbag models were tested to evaluate their effectiveness. Risk analysis approach was applied to evaluate the safety and economic benefits of the new technology in different fields of application.     

对锦州石化公司催化裂化装置火灾爆炸危险性的评价

根据美国道化学公司的火灾爆炸危险度评价原理,采用单元危险快速排序法,对锦州石化公司的催化裂化装置的火灾爆炸危险性进行综合评价。     

Risk-based quantitative method for determining blast-resistant and defense loads of petrochemical buildings

Petrochemical buildings are usually distributed near chemical installations and have a high risk of explosion because of the concentration of people. In order to effectively design and protect buildings against explosion, it is needed to determine the blast-resistant and defense loads reasonably. Based on the theory of risk, a triangular pyramid explosion risk model was established in this study, which combined the overpressure p, duration t, and frequency f of the explosion scene at the same time. The first principle of “acceptable cumulative frequency” and the key principle of “maximum explosion risk” were formulated. According to this method, the explosion risk of eight leakage units with 10 groups of leakage hole size and three dangerous wind directions were obtained. According to the cumulative explosion frequency curve and the explosion risk curve, blast-resistant and defense loads of the four walls were determined quantitatively. Among the four walls, the explosion overpressure were 44.0–74.5 kPa, and the corresponding duration were 34.1–39.1 ms. The cumulative explosion frequency were 2.11E−5 to 8.58E−5 times annually. The explosion risk value were 3.64E−3 to 5.35E−3 kPa·ms annually. The results indicated that it was of great importance for the calculation of the explosion risk to reasonably divide the leakage unit and determine the leakage frequency. The explosion scene and its frequency, the volume of the obstructed region, and the distance of the explosion source were the key variables that affected the explosive load. The final blast-resistant and defense load values were found in the case of the middle hole size leakage. Blast-resistant and defense loads not only met the risk acceptance standard but also considered the overpressure and the duration of explosion. At present, they have been extensively applied in the blast-resistant design and engineering transformation of buildings in SINOPEC.     

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。     

隧道并行输气管道爆炸对邻管的冲击效应分析

针对隧道内输气管道泄漏发生爆炸对相邻管道的潜在威胁,基于泄漏率的求解,得到爆炸气体的扩散分布规律,确定蒸气云爆炸的TNT当量;利用LS-DYNA有限元软件建立隧道并行输气管道爆炸模型,分析在不同的泄漏尺寸、爆心距和风速下,邻管对爆炸冲击的动力学响应。基于峰值振速的经验公式的验证,表明所采用的管隧模型的可行性。结果表明:在内压和爆炸荷载的共同作用下,隧道内管道的等效应力和速度会出现多个峰值,有别于开敞空间的爆炸规律;泄漏尺寸越小、爆心距和风速越大,管道的动力响应越小;相比爆心距和风速,管道的动力响应峰值对泄漏尺寸的变化更敏感。研究成果可为管隧结构在极端情况下的事故预防和维护抢修提供理论指导。     

埋地输氢管道泄漏爆炸事故后果模拟分析

为了输氢管道的安全建设与运营,基于计算流体力学FLACS软件,模拟了埋地输氢管道在半受限空间内的泄漏爆炸事故后果,探讨了泄漏孔径、泄漏时长、输氢压力和环境风速对爆炸事故后果的影响规律,并得出相应的危险区域。结果表明:泄漏孔径、输氢压力和最大爆炸超压均与危险区域呈正相关关系,泄漏时长对事故后果几乎无影响;随着输氢压力的增大,危险区域受建筑物和风速的影响更为明显,在建筑物附近形成了狭长的危险区域带;最大爆炸超压和危险区域随环境风速的增大均呈现出先增大后减小的趋势。