管道结构对氢/空预混气体爆炸特性影响研究*

为研究管道结构对氢-空预混气体爆炸特性影响,采用实验与数值模拟相结合的方法,分析不同管道结构内氢-空预混气体燃爆时火焰传播进程、爆炸压力、湍流动能变化及流场分布。结果表明:90°弯管对氢-空预混气体爆炸强度增强作用明显高于T型分岔管和直管。火焰阵面在结构突变处褶皱变形较明显,并出现大尺度强湍流和涡团,气团脉动速度与湍流燃烧速率不断增大,氢-空预混气体质量扩散速率与热量扩散速率增大,湍流动能呈迅速上升趋势。     

置障长管内丙烷-空气爆炸过程的流场特性研究

本文构建了12 m×0.125 m的大长径比密闭管道的二维模型,运用计算流体动力学软件Fluent,基于Realizable k-ε湍流模型和预混燃烧模型,对有障碍物条件下丙烷-空气爆炸过程中湍流对火焰的加速机理进行数值模拟研究,重点分析不同阻塞率对流场微观特性的影响规律。结果表明,阻塞率对管道内流场特性的影响十分明显,在一定范围内,阻塞率越大,火焰锋面前后的速度梯度越高,引起的湍流涡旋规模越大,导致火焰阵面的变形程度越严重,使得火焰锋面传播速度以及气体的扩散速度也越快。     

危险化学品仓储事故演化规律及消防力量需求研究

危险化学品仓储火灾事故复杂,处置难度大,易引发事故多米诺效应,对人民的生命和财产造成严重威胁。本文分析了危化品仓储火灾爆炸事故的演化规律和事故风险,结合事故案例剖析危化品仓储火灾爆炸事故后果及对周边区域的影响。针对危险化学品仓储火灾爆炸事故,建立危化品仓储火灾扑救泡沫需求评价二级指标体系,采用模糊层次分析法建立了泡沫灭火剂用量评价数学模型,并根据救援力量类别需求、各种应急救援装备与作战人员需求建立危化品火灾消防力量需求预测模型,准确预测危化品仓储事故消防力量需求。     

风速对LNG泄漏扩散过程影响的数值模拟

为研究环境风速对液化天然气(LNG)泄漏扩散过程的影响,采用Fluent建立LNG连续泄漏计算流体力学模型,开展不同风速下LNG泄漏扩散过程的数值模拟研究。结果表明,LNG泄漏扩散分为扩散初期、扩散中期、扩散后期3个阶段,扩散过程中LNG从低温重气逐渐转变成轻质气体。环境风速对气云的扩散主要体现在:低于5级风时,云团以两侧卷吸为主,气云表现为"叶状分叉"、中间低两端高,此时气云横风向扩散较快,甲烷扩散距离与冻伤距离随风速增大而增大;而高于5级风时,云团以顶部卷吸为主,气云表现为云团坍塌、中间高两端低,此时气云垂直风向扩散较快,甲烷扩散距离与冻伤距离随风速增大而减小。初步建立了LNG蒸气云爆炸风险范围与冻伤区域和泄漏时间、环境风速的函数关系,可为爆炸风险区域和低温冻伤区域的预测提供理论支撑。     

基于元胞自动机的地上管道点蚀模拟研究

采用三维元胞自动机模型从介观的角度对湿大气腐蚀环境中输油管道表面蚀坑的生长演化过程进行研究。模拟中主要金属溶解和钝化、质量转移以及化学电化学效应,基于元胞自动机将物理模型转化为离散的数学模型。在三维模型下,研究在不同溶液浓度、溶解概率、钝化概率下蚀坑随模拟时间的生长规律,其结果表明为服从线性关系,当腐蚀溶液浓度c、溶解概率P_d越大,而钝化概率P_p越小时,蚀坑等效半径越大,蚀穿时间越短。同时提出了蚀坑对比深度β_d等一系列腐蚀损伤参数,确定出β_d值约为1.5～2.5。     

置障管道内天然气爆炸过程微观特性数值模拟研究

为揭示障碍物对于火焰传播过程中的激励作用,采用Zimont火焰面模型对内置不同阻塞率障碍物的密闭管道内天然气-空气预混气体的燃爆过程进行数值模拟,结果表明障碍物对于天然气燃爆过程中火焰传播的激励作用明显,火焰传播经历了从层流向湍流的转变过程,70%阻塞率时激励作用达到最大,火焰前锋速度达到了1 156 m/s,管道内最大爆炸压力达到1.02 MPa;火焰传播至障碍物处时,不同阻塞率障碍物场中湍流动能峰值变化趋势基本一致,且高湍流动能区的分布与湍流动能峰值发生剧烈变化。     

油田含油污水空化破乳实验研究

以系统有、无孔板破乳元件在每个相同流量下除油率的比较来表征孔板空化破乳效果,并通过比较装有孔板破乳元件的系统在各孔径和流量下的除油率,确定实验最佳孔径和流量。结果表明:孔板空化破乳法对于乳化液的破坏是有效的,且效果显著;在孔径为8 mm,流量为3.85 m3/h时,系统破乳效果最好,除油率可达97%,孔径偏大或偏小及流量偏高或偏低均会影响空化破乳效果。     

惰化系统极限氧浓度变化规律及监测预警研究

为解决高龄油气管罐事故多发且事故后果严重的问题,通过研究惰性气体保护封存技术,提出惰化系统氧浓度等级分级、氧浓度安全裕量设定原则以及极限氧浓度(LOC)测试方法;通过理论与试验相结合的方法,分析CO_2、N_2等2种惰化剂对液化石油气(LPG)爆炸极限与LOC的影响以及抑制机制,并基于此设定预警阈值。结果表明:随着CO_2、N_2量的增加,最大爆炸压力到达时间延时可达7倍,抑爆效果明显,2种惰化剂抑爆机制的不同主要体现在三元碰撞反应;当CO2充入量达到22%或N2充入量达到32%时,LPG处于完全惰化状态;根据试验结果,可设定LPG惰化系统在线和间断氧浓度监测时预警阀值。     

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。     

膜分离技术在油气回收中的应用

简单阐述了油气回收的意义,并对几种常用的油气回收方法进行了介绍,分析其优缺点,重点论述了膜分离技术在油气回收中的应用,以及国内外的进展情况和典型应用实例,最后对膜法油气回收与其它方法作了比较,对膜法回收现阶段的存在问题进行了剖析,并对今后的研究方向提出了建议。研究结果表明,膜法是一种大有前途的油气回收方法。