工艺流程中氨泄漏事故后果分类研究

氨是重要的化工原料和产品,工艺流程中氨主要以氨气、液氨、氨溶液三种状态存在。氨气、液氨、氨溶液理化特性及危险特性不同,可能造成的事故后果类型不同,分别进行三种相态下氨泄漏的事故情景分析。氨气泄漏主要考虑蒸气云爆炸、中毒,液氨泄漏主要考虑沸腾液体扩展蒸气爆炸、蒸气云爆炸、中毒,氨溶液泄漏主要考虑中毒和腐蚀。运用半球模型和高斯模型计算某尿素企业液氨球罐泄漏的危害范围。半球泄漏模型计算方法较简单,但没有考虑氨本身性质及气象条件等因素;高斯模型计算过程较复杂,其计算结果与风速、大气稳定度等条件相关。该两种方法计算结果对预防氨泄漏事故发生和氨泄漏事故预警均具有一定参考意义,如何提高模拟分析的准确度是今后研究工作的重点。     

隧道内氨气泄漏扩散分布特征数值模拟

为分析运输过程中液氨罐车在隧道内泄漏的危险性,利用Fire Dynamics Simulator(FDS)软件模拟氨气在隧道内的扩散过程,发展了隧道内氨气泄漏扩散体积分数分布特征经验公式。采用大涡模拟处理湍流流动,以便兼顾计算精度和计算效率。考虑储罐车发生泄漏后停止不动,液氨在泄漏瞬间转变为气体,模拟在连续点源泄漏情况下的氨气射流及扩散过程。结果表明,高体积分数危险区域主要集中在隧道顶棚附近,更高截面的体积分数处于爆炸极限的区域更长。泄漏源与洞口之间的隧道中段区域的体积分数梯度相对两端较小,此中段区域也是人员安全高度截面最高氨气体积分数发生位置。最大泄漏量情况下氨气在沿纵向扩散过程中平均运动速率保持在0.63~1.06 m/s,扩散速率随纵向距离增加而降低。顶棚氨气体积分数升高程度随纵向距离增加呈幂函数降低,体积分数沿纵向衰减规律适用于其他泄漏量的情况。后期工作可考虑开展缩尺试验,并同时考虑通风条件等因素对氨气泄漏扩散的影响研究。发展的氨气在隧道内泄漏扩散的体积分数分布经验公式可为氨气事故后果评价、应急处置等工作提供参考。     

基于Realizable k－ε 湍流模型的氨气泄漏数值模拟研究

针对液氨泄漏事故,为了分析不同泄漏点、不同排风条件下氨气的运移规律,以便合理设置应急处置装备、采取有效措施,基于Realizable k－ε的氨气泄漏有限元数值模拟分析方法,计算了液氨泄漏质量,模拟分析了增加排风口、不同液氨泄漏口及不同液氨泄漏量的氨气扩散规律及浓度变化情况。模拟结果表明:对流排风口位置对于泄漏氨气浓度影响较大,泄漏口位置对泄漏氨气扩散影响不显著;氨气泄漏量的增加使得泄漏口垂直方向氨气浓度显著增加。     

氨气泄漏源定位方法研究与监测系统研制

为减少工业氨气泄漏造成的环境污染、人员伤害及财产损失,建立适用于工业氨气泄漏的气体扩散高斯模型,提出氨气泄漏源的定位方法,并研制出一套基于Zig Bee无线传感网的氨气泄漏无线监测系统,其主要包括检测节点、网络协调器以及上位机。试验模拟不同浓度下的氨气泄漏定位,实测的相对定位误差约为12%。试验结果表明:通过简化后的气体扩散高斯模型检测空气中的氨气浓度,并对泄漏源定位,结果与实际情况相符,测量精度符合国家标准;增加氨气传感器的数量可降低定位误差,提高救援抢险效率。     

水幕对受限空间氨气扩散稀释阻挡效果的试验研究

对受限空间水幕稀释阻挡氨气泄漏扩散进行试验研究,考察了水幕压力、水幕喷头类型和水幕设置方向对水幕稀释阻挡效果的影响。结果表明,水幕可以有效稀释受限空间扩散的氨气,阻挡效率达到0.90左右。水幕压力越大,水幕对氨气的阻挡和稀释作用越大,水幕的稀释效率越高,水幕后氨气的体积分数越小,水幕的阻挡效果越好。受限空间内水幕设置为向下喷洒时对泄漏氨气的阻挡效果比水幕设置为向上时的阻挡效果好。扇形水幕比锥形水幕的阻挡效果稍好。     

含无机盐添加剂水幕对氨气泄漏洗消试验研究

提出了将添加剂的洗消作用融入消防水幕的设想,以无机盐和表面活性剂作为对氨气洗消的增效添加剂,从含添加剂水幕对氨气的洗消效果、洗消后的产物、洗消剂溶液的腐蚀性等多方面出发,研究了多种添加剂的性能。针对受限空间内氨气泄漏,模拟真实泄漏场景。针对受限空间内氨气泄漏,对含FeCl_3、AlCl_3、MgCl_2及表面活性剂的消防水幕和纯水幕洗消氨气的效果及机理开展了对比试验。结果表明:无机盐添加剂的加入可以促进水幕对氨气的化学洗消作用,有效改善水幕对氨气的洗消效果,在纯水幕物理吸收、空气卷吸和物理阻挡的基础上增加了化学吸收洗消作用;在相同浓度条件下,无机盐洗消效率从大到小依次为FeCl_3、AlCl_3、MgCl_2,高价位的无机盐比低价位的洗消效率要好。表面活性剂的加入可以改善添加剂溶液的表面性能,降低添加剂溶液的表面张力,增大添加剂水幕与氨气的接触面积,进一步促进含无机盐添加剂水幕对氨气的物理和化学洗消效果。对无机盐添加剂的腐蚀性进行了测试,结果表明,FeCl_3、AlCl_3、MgCl_2均为弱酸性,在使用过程中对系统及周围设施的腐蚀性很小。采用X射线衍射仪对含无机盐添加剂的水幕洗消氨气产生的洗消产物的种类和性质进行了分析,结果表明,洗消产物主要是氯化铵和氢氧化物,不会对环境造成二次污染。     

ALOHA在突发性大气污染事故中的应用

以天津市某化工厂液氨罐泄漏为背景,在氨泄漏后果分析的基础上,用ALOHA(有害大气区域定位)模拟软件对事故影响范围进行模拟,得到可能事故场景下的氨气扩散区域、闪火可燃区域和蒸气云爆炸超压影响区域,以及射火和BLEVE火球热辐射影响.结果表明,液氨爆炸和火灾事故中BLEVE事故造成的危害范围最大,其次是蒸气云、闪火,最后是射火.液氨泄漏扩散事故影响范围可达几千米,应针对不同伤害区域采取不同方式和不同程度的救援措施.     

泄漏的氨沿地面扩散现象分析

在大气压下,氨气的密度比空气小。一旦泄漏,按常理应是向上扩散,而现场看到的,往往是沿地面扩散。本文就这一现象进行讨论,为事故的应急处理提供参考。     

钢铁企业工作场所煤气泄漏扩散规律的研究

以钢铁企业管网煤气泄漏为研究对象,以煤气泄漏扩散规律为研究主题,在确定煤气泄漏相似于浮力射流的基础上,建立煤气泄漏扩散的数学模型。采用CFD软件PHOENICS数值模拟气体泄漏过程的速度场及其浓度分布。在已有煤气泄漏检测系统的基础上,选择性实验模拟煤气泄漏浓度与扩散时间、扩散方向的变化。数值模拟和实验模拟表明,虽然两种方法所得结果存在一定差异,从定性分析角度而言,却能够反映工作场所煤气泄漏后在有限空间内运移扩散的一般规律。     

FLUENT在公路隧道有毒气体事故泄漏扩散研究中的应用

针对公路隧道内氯气扩散问题,以计算流体力学(CFD)为理论基础,应用GAMBTT软件进行几何模型构建和网格划分.用FLUENT对所建模型中的风场和氯气泄漏扩散结果进行了模拟分析.通过不同位置氯气质量分数的比较,分析了稳定纵向通风条件下.隧道内障碍物和氯气重力效应对扩散的影响.从模拟结果可以看出,隧道内的障碍物(主要是汽车)对氯气扩散有明显阻拦作用.造成氯气在下部空间的扩散比上部空间要慢,而且距泄漏源相同距离处.下部空间的氯气质量分数远小于上部空间.同时讨论了泄漏源位置对氯气扩散范围的影响,结果表明即使在泄漏源较高的情况下,经过一段距离的扩散,氯气也会由于重力作用逐渐到达地面.最后,论证了FLUENT软件对处理隧道内毒气扩散问题的适用性,为研究工作的进一步开展提供了依据.     

不同通风条件下密闭空间CO2泄漏及排散过程模拟研究

为了探究密闭空间内通风对气体泄漏扩散过程的影响,基于FLACS模拟软件,对密闭空间内CO2泄漏及排散过程进行模拟,探讨入风口、出风口相对位置对泄漏及排散过程的影响。研究结果表明:入风口高度与出风口高度越高,越有利于CO2气体排散,应急排散时间更短;入风口位于屋顶时,CO2排散效果最好。     

气相管道小孔泄漏压力响应试验与仿真研究

管道压力是进行泄漏速率计算和泄漏后果模拟的重要参数,采取试验与数值模拟相结合的方法对小孔泄漏压力响应进行研究。以中国石油大学(华东)泄漏及气体扩散测试试验系统为平台,建立了试验系统的Flowmaster模型,并通过试验数据对模型进行验证。结果表明,试验系统可以用来研究小孔泄漏管道内的压力响应情况并准确计量泄漏速率,可以基于Flowmaster模型预测复杂工况下小孔泄漏管道内的压力响应情况,并且能够较为精确地计算泄漏稳定后管道内的平均压力。     

室内天然气泄漏扩散数值模拟及试验验证

为研究厨房内泄漏天然气的浓度分布及其变化规律进而分析评价其危险性,通过Gambit软件建立一个典型的住宅厨房几何模型,采用Fluent软件模拟灶具软管脱落导致天然气泄漏时,在厨房门不同开度状态下厨房内天然气浓度场及可燃区域分布。模拟结果表明:门开度越大,室内可燃区域体积越小,天然气浓度分布趋于稳定的时间越短,稳定时天然气浓度越低,厨房内出现较大可燃体积所需的泄漏时间越长;当门全开时,厨房内不会出现可爆空间。搭建一个小尺寸的厨房实物进行泄漏试验,同时进行天然气浓度的实测和Fluent模拟,模拟结果与实测结果基本吻合,从而验证Fluent模拟的有效性。     

风作用下街区内重气扩散模拟方法研究

为模拟在风作用下重气泄漏在街区内近地扩散,基于细胞自动机-气团模型对其进行了模拟。宏观层面上将气体视为多个气团的集合,利用细胞自动机构建了重气在风作用下的运动模型。气团特征可表示为模型Qi(珗V0i,xi,yi),影响半径D是基于高斯模型确定的,并用以区分浓度梯度扩散Sd和自由扩散Sf,确定了风在街区内的强度分布,并设定边界接触条件。假设了模拟的市内环境,使用该模型在风速u=0.75m/s状态下模拟氨气扩散,并研究了不同时刻风进入街区对扩散的影响。结果表明:该模型能模拟在给定的稳定风场下的重气连续扩散及其特征;能模拟风在不同时刻通过整个街区对扩散的变化影响及其特征,从而为设计逃生路线和灾害控制提供依据。     

浮顶油罐密封圈油气分布数值模拟

浮顶油罐一二次密封空间内的油气在雷击作用下可导致起火事故。为研究浮顶油罐一二次密封空间内的油气浓度影响因素,利用CFD方法进行了数值模拟,并建立了浮顶油罐实验模型,检测一二次密封空间内不同位置处的油气体积分数,两者表征的油气浓度情况较吻合;借助该模拟方法进一步分析温度、风速和二次密封泄漏面积对浮顶油罐一二次密封空间内的油气浓度的影响,研究结果表明:①二次密封泄漏面积增加,密封空间内的油气浓度降低。②温度上升,一二次密封空间的油气浓度升高;当风速较高时,温度对油气浓度变化趋势的影响也更大。③风速增加时,空间内的油气分布差异变大,油气浓度最大值变大。     

SAFETI在氨泄漏事故定量评价中的应用

应用挪威船级社(DNV)的风险评估软件SAFETI,对事故模拟过程中各种参数的选择方法进行了较详细的描述。针对液氨储罐发生灾难性破裂事故建立相应的评价模型,对氨泄漏的毒性危害后果及风险进行了定量评价,分析发生泄漏事故后氨的扩散距离及影响规模,提出人员疏散和撤离方式的建议,为事故的应急救援工作提供了技术指导和理论依据,最大程度地降低氨泄漏事故造成的危害。     

氨泄漏的危险性分析

氨属于危险化学品,具有化学品特有的火灾爆炸和毒害危险性,在化工厂使用比较普遍,但作业人员却往往容易忽视其危险性。而一旦泄漏发生爆炸事故,将对现场作业人员和厂区建构筑物造成很大的危害,各地发生的氨泄漏事故案例并不少,所造成的危害也足够人们引起高度重视。如何正确识别氨特有的危险性,采取行之有效的安全技术措施,尽量避免危险事故的发生,减少对人身安全的威胁,已经成为企业管理者和政府安全监管部门的重要课题。本文根据氨的化学性质,假设氨发生泄漏,采用泄漏扩散模型和蒸气云爆炸后果计算模型进行模拟分析,计算其泄漏扩散范围的速度和爆炸时产生的破坏半径,并提出相应的安全对策措施,为企业决策者和政府部门提供参考。     

毒气泄漏扩散风险的参数不确定性分析

有毒气体泄漏扩散受很多不确定性因素的影响,为了分析和评估影响毒气泄漏扩散的风速和泄漏速率的变化和不确定性,采用蒙特卡罗模拟和基于Wilks公式容许限的非参数统计法,通过抽样计算得到“95/95准则”下的毒气泄漏扩散地面浓度分布,计算了有毒气体泄漏扩散的不同风险等级的影响范围和风险概率曲线。以氨气泄漏事故为例进行实例分析,结果表明,相对于以确定性参数得出的氨气泄漏扩散浓度分布,引入参数的不确定性评估,更能贴合泄漏现场存在不确定性因素的实际情况,更有利于人员的安全和应急疏散管理。     

毒气泄漏场景下基于蒙特卡罗的工厂布局研究

由于在工业生产中使用危险化学品会引起各种工业事故的发生,为了减小事故风险,降低由此产生的经济损失,必须将安全问题考虑在内,对工厂进行合理布局。采用蒙特卡罗模拟技术,研究某生产设施发生有毒气体泄漏的场景下,气象条件的不确定性对工厂布局的影响。以风向、风速及大气稳定性作为随机变量,通过扩散模型、概率函数和蒙特卡罗模拟得到中毒死亡概率。将上述随机方法应用在天津某个处于规划布局阶段的工厂内,以氨气泄漏为例,根据该地区常年风向分布及所得风险等值线图对工厂设施布局提出建议。案例分析表明:该工厂需要进行重新布局,应将受体设施布置在风险较小、风频较小的方位上;同时该随机方法能够为工厂布局提供决策支持。     

有毒气体在不同泄漏模式下的事故后果分析

为研究氯化氢气体在不同泄漏模式下泄漏扩散的影响范围,基于DEGADIS重气模型,使用ALOHA软件对罐体泄漏和管道泄漏进行了模拟研究.对于罐体泄漏的小孔连续泄漏、大孔有限时间泄漏、瞬时泄漏3种模式,在相同泄漏量和同等气象条件下,氯化氢体积分数随距泄漏源距离的增加而降低,但瞬时泄漏的影响范围最大,且扩散速度最快.对于管道泄漏的无限源和有限源泄漏模式,前者的影响范围高于后者,但与泄漏量不成正比例增加.通过比较可知,罐体的瞬时泄漏和管道的无限源泄漏模式具有较大的危害区域.