冷库输氨管道氨气泄漏扩散特性分析及事故后果研究

针对冷库输氨管道老化腐蚀从而发生泄漏问题,建立开放空间氨气泄漏计算流体力学模型,分析了泄漏时间、泄漏速度和环境风速对氨气在开放空间浓度分布规律的影响。结果表明,泄漏时间对氨气浓度分布影响很大,随着时间增长,空间各点氨气浓度总体逐渐增大后稳定不变,不同点浓度增大的路径不同,浓度达到稳定的时间也不同;泄漏速度越大,氨气在同一时间内扩散范围越大,对大气环境危害更严重;风速越大,扩散区域有所偏移,但区域内氨气浓度变化不大。研究结论可为冷库氨泄漏事故处理提供借鉴。     

LNG储罐孔洞泄漏扩散危险区域分析

运用PHAST软件,研究了液化天然气储罐发生孔洞泄漏后的扩散以及产生的易燃易爆区域的范围,并用STATISTIC软件拟合不同孔径易燃易爆区域面积的变化曲线,以便正确地判断泄漏发生、发展的行为以及影响范围,及时作出补救,从而降低事故造成的危害.     

石化管道丁烷气体泄漏扩散数值模拟

为研究石化管廊管道气体的泄漏扩散规律,以某化工园区石化管廊丁烷输气管道作为研究对象,采用CFD软件的Realizable k-ε模型对不同环境风速和泄漏初始速度下石化管道丁烷气体泄漏的扩散规律进行了数值模拟研究。结果表明:无风状态下,丁烷泄漏气体以射流形式从泄漏口喷出,爆炸极限区域集中于泄漏口上方;随着环境风速的增大,丁烷气体高浓度区域面积缩小,处于爆炸极限范围区域的面积扩大,危险区域面积扩大,丁烷气云整体呈上浮趋势;丁烷气体泄漏初始速度越大,丁烷泄漏气体自由扩散的作用越强,处于爆炸极限范围区域的面积越大,丁烷气云沉降趋势明显、纵深增加。     

液氯运输泄漏事故危险区域的确定

通过对液氯泄漏类型和氯气扩散规律的分析,提出了液氯连续泄漏的扩散模型以及危险区域;利用已有的瞬间泄漏扩散模型和笔者提出的液氯连续泄漏扩散模型进行数值模拟,得出液氯连续泄漏事故影响的范围比瞬间泄漏事故影响的范围更大、造成的后果更严重的结论,并针对该模型的不足,提出了需要改进的方向.     

含硫化氢天然气管道泄漏扩散控制新技术

从泄漏扩散控制系统结构原理、预警方法、关断触发、泄漏量计算、泄漏后的处置、泄漏点定位等介绍了CPP管道泄漏控制新技术,并通过虚拟空间均匀扩散模型,计算了失误情况下扩散范围,推荐了管道环空封隔长度、触发压力阈值和搬迁距离。通过建设实验管道证实了CPP管道泄漏安全连锁控制比普通管道具有显著的优越性。     

太原煤化工区有毒气体泄漏环境风险分析

针对太原煤化工区氯气、氨气和光气这3种泄漏风险最高的有毒气体的事故条件,采用非定常的CALPUFF大气扩散模式进行了一整年的事故扩散模拟.获得逐时次事故扩散浓度场并分析3种污染物泄漏的全年平均风险及各季变化.结果定量描述了氯气、氨气和光气的致死浓度、中毒浓度和刺激浓度的全年及各季平均风险范围,并分析了不同有毒气体风险范围的差异及四季变化的原因.     

低温干式接头密封失效泄漏扩散数值模拟

针对低温干式接头密封失效造成甲烷泄漏的情况,采用CFD软件FLACS对LNG气化后的泄漏扩散过程进行数值模拟,对甲烷扩散过程的浓度分布及云团扩散速度进行研究,并分析了泄漏过程中可燃气体云团量的变化情况。结果表明:LNG泄漏后迅速气化扩散,40 s后各监测浓度维持稳定;最远扩散距离约40 m,气体扩散总范围最长直径约70 m,扩散最高处大约1.5 m; 120 s内LNG泄漏量为30 kg,气化后天然气体积为42.3 m~3,可燃气体云团量为140 m~3;LNG泄漏吸收空气中的热量,在地面形成流动层,贴近地面浓度高,远离地面浓度低,随着高度上升气体的可燃爆炸危险区域逐步缩小。     

氧化反应对偏二甲肼泄漏扩散过程影响的数值模拟研究

针对液体推进剂偏二甲肼与空气中氧气的反应对其泄漏扩散过程的影响进行数值模拟研究。以偏二甲肼长贮库房为研究区域,分别对不考虑氧化反应和考虑氧化反应的库房内偏二甲肼气体泄漏扩散过程进行了数值模拟,研究库房内偏二甲肼浓度的分布规律,并分析自发氧化反应对偏二甲肼泄漏扩散的浓度分布和温度分布的影响。结果表明:偏二甲肼与氧气自发发生的氧化反应对库房内的流场有显著影响,在库房内偏二甲肼泄漏扩散600s后,氧化反应导致泄漏源上方0~1.2m区域温度上升12K,偏二甲肼浓度为未考虑氧化反应条件下的8倍左右。     

重气多源泄漏扩散试验研究

化工罐区在发生多源泄漏事故后容易引发连锁事故,造成事故的扩大化。为了掌握重气多源泄漏扩散与重气单源泄漏扩散的关系,开展了重气多源泄漏扩散试验,对卧式罐区的重气多源泄漏扩散规律进行了研究。结果表明:重气多源泄漏扩散时的空间浓度分布与总泄漏流量相等的重气单源泄漏扩散时的空间浓度分布规律一致;多源泄漏扩散条件下泄漏源周边区域的重气体积分数比单源泄漏扩散下该区域的重气体积分数仅高5%,而泄漏源相邻区域的重气多源泄漏扩散比重气单源泄漏扩散的重气体积分数高约15%;重气多源泄漏扩散时空间各点的重气浓度与各泄漏源单独泄漏扩散时对应位置的重气体积分数的加和基本一致,重气体积分数相差小于5%。该研究成果可指导化工罐区事故预防措施和应急方案的制定,从而提高化工企业安全生产水平。     

基于高斯模型的液氨储罐泄漏扩散仿真分析

为研究氨气泄漏的扩散距离与风速的关系,有效控制和降低事故的后果,以渭南某化工企业液氨储罐为研究对象,对液氨储罐泄漏的扩散规律进行数值仿真分析。首先运用MATLAB仿真模拟软件,采用高斯羽流模型,研究液氨储罐的泄漏扩散的影响因素,确定液氨扩散中毒危险区域。然后运用SPSS软件,采用曲线估计的方法,拟合泄漏扩散造成的下风向以及横风向距离与风速的关系。研究结果表明:液氨储罐泄漏达到连续稳定状态时,同一储罐泄露速率与泄漏孔径相关,孔径越小泄露速率越小,导致危险区域面积越小;大气稳定度越差时,所造成的危险区域面积更大;空气流动速度增加导致大气趋向稳定,能有效减小泄漏源造成的危险区域面积;获得了液氨储罐在白天(夜间)泄漏孔径为50 mm(25 mm)时,任何风速下人员中毒轻伤、重伤以及死亡的范围。     

海底天然气管道单孔泄漏冲击波的数值模拟研究

海底天然气管道泄漏瞬间产生巨大的冲击波,可能会造成水下冲击爆炸。基于VOF多相流模型和组分传输模型,建立了海底天然气管道单孔泄漏扩散的数值模型,对海底天然气管道单孔泄漏气体扩散规律及其冲击波的形成过程进行数值模拟计算与分析,并在此基础上,通过正交试验,选取泄漏速率、泄漏孔径和海水流速3个影响因素,对监测点处气体泄漏冲击波的动态压力进行多因素耦合分析。结果表明:气体泄漏冲击波的形成过程可分为起始阶段、冲击阶段和衰减阶段三个阶段;泄漏孔径、泄漏速率和海水流速对单孔气体冲击波动态压力的影响程度依次减弱。     

低含液管道内气液两相流动特性的数值研究

基于管内气液两相流动理论,建立了低含液管道两相流动数学模型,对管路内气相流场、液滴空间分布进行了研究。结果表明:运用边界层网格与增强壁面函数相结合的方法,能够很好地模拟近壁处流场;水平管内液滴群主要集中在中下部区域;弯头内离心力促使液滴群向外侧运动;受上游弯头的影响,竖直管内存在一对涡核,沿流动方向,竖直管右侧液滴群浓度逐渐下降,液滴群分布范围变大,有向左侧运动的行为。     

准好氧填埋结构耗氧半径的确定

依据准好氧填埋的原理构建了填埋试验装置.在准好氧填埋结构中,空气通过渗滤液收集主管道和竖直通风管道在垃圾层进行扩散,并在这些管道周围形成好氧区,在空气扩散不到的地方为厌氧区依据氧气浓度在垃圾层内的不同来决定它在垃圾层内的分布状态.并通过对单独的一根竖直通风管道进行氧气浓度插值分析,判断氧气通过竖直通风管道在垃圾层内的影响区域.结果表明,氧气的浓度分布顺序为上层＞中层＞下层.确立了本实验条件下准好氧填埋的好氧区域,通过二次曲面进行拟合,得到它的水平耗氧半径为7.3m,竖直耗氧半径为3.5m.     

液氨事故泄漏环境风险评价定量分析

结合广州某化工企业建设项目的环境影响评价工作,展开了液氨储罐泄漏的环境风险评价定量分析。通过对液氨泄漏后进入环境后的相关行为特征的分析,对所产生的氨气团扩展范围及其危险半径进行了定量模拟计算。计算表明,本项目的事故泄漏危害是较为严重的,液氨泄漏速度为49．34kg/s,闪蒸蒸发速度约为11kg／s,热量蒸发速度为约76．76kg／s,质量蒸发速度约为0．06kg／s,距球罐350m范围内均应撤离人群。上述环境事故后果计算结果为液氨储罐突发性泄漏事故的应急处理和决策提供了科学依据。     

基于Flacs的化工装置硫化氢泄漏事故后果研究

运用挪威Gexcon Flacs软件对某石化厂区硫黄回收装置酸性气分液罐泄漏事故进行模拟研究,通过模拟结果分析不同因素对硫化氢泄漏事故后果严重程度的影响,结果表明:泄漏方向对扩散影响最为显著,水平泄漏扩散浓度明显高于垂直泄漏,且气云核心更加接近泄漏源;泄漏孔径直接影响事故严重程度;风速直接作用于事故演化速度和影响范围;泄漏高度越高,硫化氢气云落地距离越远,对泄漏事故的监测有一定影响。该结果对情景构建工作中最坏事故场景的确定具有一定的指导意义。     

高含硫气田管线泄漏H2S影响区域研究

通过对普光气田大湾区块集输管网系统天然气管道发生泄漏事故后H2S扩散可能的影响区域进行数值模拟分析,确定典型气象条件下典型位置发生泄漏时不同H2S浓度限值的可能影响范围,以及井喷失控时H2S的影响范围预测,为气田开发的安全决策提供科学依据.     

准好氧填埋结构中氧气扩散数值模拟

依据准好氧填埋的原理构建了填埋试验装置.对试验装置的φ(CH₄),φ(CO₂)和φ(O₂)的动态变化进行了监测. 在装填完成21周后,垃圾体进入产甲烷阶段,第27周时φ(CH₄),φ(CO₂)和φ(O₂)的加权平均值分别为14.7%,18.6%和4.0%.在准好氧填埋结构中,空气通过渗滤液收集主管道和竖直导气管道在垃圾体中进行扩散,并在这些管道周围形成耗氧区域,在空气扩散不到的地方为厌氧区域. 通过数学分析判断该装置内的耗氧区域,并对浓度等值线进行拟合,得到O₂在纵剖面内呈双曲线分布,在垃圾体内呈双曲面分布,且φ(O₂)呈顶部>底部>中部的状态.推导出了氧气水平方向的扩散方程,并得出装置的水平耗氧半径为94.2 cm,约为导排管直径的23.5倍. 分析得到纵剖面内的耗氧区域占93.6%,并得出耗氧区域的纵剖面方程和空间方程.      

含杂质CO2管道输送泄漏扩散的数值模拟

在全球变暖形势下,减轻温室气体排放所造成的气候变化是21世纪全人类面临的巨大挑战。碳捕获、利用与封存(CCUS)作为一项极具潜力和环境效益的应对全球气候变化的新兴技术,成为全球研究的焦点。管道中输送的含杂质CO_2流体不可预见的泄漏和扩散,会对人类和动物构成潜在的生理危害并造成巨大的经济损失。基于某油田含杂质CO_2特定管段泄漏点的扩散数值模拟研究,应用计算流体动力学(CFD)方法分析了高压CO_2流体泄漏后CO_2浓度的扩散规律和压力云图响应,在此基础上做出安全警示建议,以便定量分析与评价含杂质CO_2管道输送的安全性,为预防及解决CO_2流体泄漏问题提供理论依据。     

化工厂火灾-泄漏耦合作用下氯气扩散的数值模拟

为研究化工厂火灾和有毒气体耦合作用下的气体扩散规律,采用FDS软件分别对某化工厂氯气泄漏、火灾和火灾-泄漏耦合条件下的氯气泄漏扩散进行了数值模拟,研究了火源功率、氯气泄漏时间等参数对环境温度和氯气浓度分布的影响规律。结果表明:化工厂氯气泄漏条件下,氯气主要在风的作用下沿着地面快速向下风向扩散;火灾条件下,厂房内的温度主要是以火源为中心随着距离的增加逐渐降低;而火灾-泄漏耦合条件下,氯气的泄漏扩散和火灾温度场都会发生显著的变化,一方面火灾产生的高温和热气流会使一部分原本沿着地面扩散的氯气在火源上风向附近向上扩散,同时下风口的火灾对氯气的扩散具有一定的阻隔作用,会减缓氯气向出口处扩散,另一方面泄漏出来的氯气会吸收空气中一部分热量从而降低泄漏口附近的温度。该研究结果可为化工厂危险区域的划分及事故救援提供参考。     

火电厂氨泄漏扩散特性模拟研究

文章基于流体动力学软件Fluent模拟了火电厂氨区的氨泄漏和扩散状况。根据电厂氨区及氨储罐的布置特点,基于当地的气象条件,研究了不同风速、不同风向、不同泄漏点的氨泄漏扩散特性。通过检测氨区周边特征线上的氨浓度分布状况,分析了泄露发生后10 s时间内的氨扩散情况。研究认为在主导风向下氨泄漏检测仪安装在W和S面的交界面附近,高度为y=-0.5 m到y=1.5 m区域较为合理。