概率火灾安全分析方法研究

为分析和评估火灾对设备、建筑物等敏感目标结构安全的影响,结合化工定量风险评估方法和气体爆炸概率安全分析方法,提出概率火灾安全分析策略和实施流程。该方法包括火灾危害辨识、泄漏速率计算、火灾后果模拟、频率分析、绘制频率超越热载荷曲线、结构响应分析等关键步骤。以某柴油罐区为例,通过频率分析和火灾模拟,绘制出频率超越热载荷曲线,假定火灾风险可接受准则为10-4/a,求得对应的可信热载荷为21 kW/m2,并以此值作为结构热响应分析的输入参数。火灾概率安全分析方法侧重于描述火灾热辐射强度及其对应的发生可能性,判定敏感目标遭遇的可信火灾热载荷强度和结构热响应行为,评估消防减灾措施效果,确保结构完整性和可用性,不评价工艺系统潜在火灾风险的高低。     

LNG储罐泄漏扩散模拟分析

为预防液化天然气(LNG)储罐泄漏安全事故，利用PHAST软件，以湘潭新奥荷塘储配站的储罐为研究对象，探究不同泄漏孔径及风速2个条件对LNG蒸气云泄漏扩散距离及泄漏导致的喷射火与爆炸范围的影响机制。结果表明：蒸气云泄漏扩散距离、喷射火辐射影响半径及爆炸超压影响半径与泄漏孔径尺寸成正比，蒸气云泄漏扩散距离、爆炸超压影响半径与风速成反比。泄漏孔径为25 mm的泄漏场景，易燃易爆区临界距离、喷射火辐射死亡区半径、爆炸超压50 kPa对应超压半径分别是5 mm场景的10、7、8倍；泄漏孔径为100 mm的泄漏场景，易燃易爆临界距离、喷射火辐射死亡区半径、爆炸超压50 kPa对应超压半径分别是5 mm场景的37、21、33倍。     

液化烃罐区安全管理指标体系构建与优化研究

以液化烃罐区的安全管理要素为研究对象,运用系统理论将安全管理要素分为罐区风险管理、职工素质、作业环境及设备风险4个部分,依据体系指标选取原则及层次分析法构建指标体系框架并选取初始指标。采用整体打分模式构造判断矩阵,依据单人单准则确定各指标权重,再依据多人单准则确定各指标的综合权重。通过重要性指标筛选与灰色关联度分析达到优化目的,得出液化烃罐区安全管理指标体系中可删除或可整合的指标,为罐区安全管理工作指明重点,切实提高罐区安全管理水平。结合企业丁二烯罐区实例进行分析,根据该罐区安全管理现状及体系指标权重进行模糊综合评价,得出罐区安全管理现状等级,说明液化烃罐区安全管理指标体系具有较强的实用性。     

液化石油气站安全距离确定方法研究

液化石油气(LPG)站安全距离已成为重要的社会安全问题,采用基于风险的方法确定安全距离逐渐成为一种趋势。以个体自然死亡概率为基础,确定液化石油气站个体风险标准。采用小孔泄漏、中孔泄漏、大孔泄漏和完全破裂四种泄漏模式确定泄漏场景,以事件树形式给出泄漏物质连续释放和瞬时释放的各种事故后果,针对每种泄漏场景计算工艺单元相应的泄漏频率,采用时间因子进行修正。将后果与泄漏频率集合与一体,得出液化石油气站的安全距离。合理的安全距离对于液化石油气站工艺安全事故的预防和安全平稳运行起到重要作用。     

基于PHAST RISK软件模拟LNG管道泄漏场景判定外部安全防护距离的探究

本文针对液化天然气管道泄漏场景,以某拟建LNG接收站LNG储罐进出罐管道为模拟对象,运用DNV公司的PHAST RISK软件模拟计算管道大孔、完全断裂泄漏场景,考虑泄漏概率、点火源等因素影响,模拟出个人风险曲线和社会风险曲线。结果表明：PHAST RISK软件模拟LNG管道泄漏场景确定防护目标与个人风险基准、社会风险基准之间的关系具有重要参考价值,可以协助企业提出安全改进措施建议,提升企业安全生产管理水平。     

丙烯罐区的火灾爆炸风险

对某化工企业危险化学品罐区一级重大危险源丙烯罐区运用HAZOP方法进行了危险与可操作性分析,并根据风险矩阵确定丙烯泄漏爆炸事故的风险等级最高。将丙烯球罐入口管线泄漏作为典型事故情景,分析了可能导致丙烯泄漏爆炸的基本事件和事故途径,得出了基本事件的结构重要度和事故发生概率。应用蒸汽云爆炸模型对丙烯泄漏爆炸事故的严重程度和影响范围作了定量分析。为企业采取相应预防和控制措施提供了依据。     

钢制卧式储罐被洪水破坏概率分析

为研究钢制卧式储罐的洪水破坏概率和泄漏频率,基于洪水作用下储罐的荷载分析,构建储罐机械破坏简化模型,获得了卧式储罐失效曲线;利用简化模型建立147种钢制卧式储罐的洪水破坏失效数据库,获得了储罐临界装量系数与洪水深度的拟合关系式;以洪水流速和临界装量系数为参数,建立卧式储罐破坏概率和危险物质泄漏频率快速计算模型。结果表明:储罐失效曲线是安全区和失效区的分界线;临界装量系数与洪水深度满足线性关系,系数由储罐外形特征参数确定;用破坏概率和泄漏频率,可定量表征卧式储罐的洪水灾害风险。     

城镇燃气管道泄漏爆炸的定量风险分析

介绍了城镇燃气管道泄漏爆炸冲击波超压的定量风险分析方法.简要介绍了城镇燃气管道,对城镇燃气管道泄漏的失效概率、泄漏源模型、爆炸冲击波超压模型、超压概率模型、个人风险和社会风险分别作了论述.     

风险积分参数RI在LPG站风险分析及评价中的应用

对液化石油气站选址风险进行定量分析,判断风险的可接受性,从而确定选址是否合理。拟建液化石油气站的F／N曲线未知,辨识液化石油气站可能发生的最严重事故,并应用风险积分参数确定液化石油气站的风险。经判断,液化石油气站可能发生的最严重事故为沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）,应用BLEVE火球模型对事故后果进行评价并确定事故影响范围,进而确定影响范围内的最大人数及事故发生频率,在此基础上对LPG站的风险积分参数进行计算。将计算结果与英国安全卫生执行局应用ALARP准则制定的风险可接受标准进行比较。结果表明,该液化石油气站的风险处于合理可接受区。采取一定风险减缓措施后,可考虑在此地点建设液化石油气站。     

风险积分参数RI在LPG站风险分析及评价中的应用

对液化石油气站选址风险进行定量分析,判断风险的可接受性,从而确定选址是否合理.拟建液化石油气站的F/N曲线未知,辨识液化石油气站可能发生的最严重事故,并应用风险积分参数确定液化石油气站的风险.经判断,液化石油气站可能发生的最严重事故为沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE),应用BLEVE火球模型对事故后果进行评价并确定事故影响范围,进而确定影响范围内的最大人数及事故发生频率,在此基础上对LPG站的风险积分参数进行计算.将计算结果与英国安全卫生执行局应用ALARP准则制定的风险可接受标准进行比较.结果表明,该液化石油气站的风险处于合理可接受区.采取一定风险减缓措施后,可考虑在此地点建设液化石油气站.     

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.     

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FLACS的海上钻探平台井喷爆炸事故后果模拟分析*

为研究海上钻探平台井喷燃爆事故后果,运用FLACS软件对某深海钻探平台井喷爆炸事故进行模拟,研究在不同事故场景下气云爆炸发展过程及平台荷载分布规律,讨论井喷速率、风向、点火位置等对爆炸超压的影响。研究结果表明:随泄漏速率增加,爆炸强度和爆炸范围均增大,爆炸严重程度不仅与井喷速率密切相关,同时也受平台结构影响;点火位置会对爆炸超压产生影响,在可燃气体与空气混合气体比例为化学理论当量比处点燃气体,生活区承受的爆炸超压最大;在设施及建构筑物分布较为密集、拥塞度较高的地方产生的爆炸超压更大。研究结果可为可为平台的阻隔防爆性能设计与应急响应提供指导。     

The application of pressure–impulse curves in a blast exceedance analysis

The magnitude of damage due to a vapor cloud explosion can be estimated in many ways, ranging from look-up tables to quantitative risk analysis. An explosion overpressure analysis is a routine part of compliance with the American Petroleum Institute (API) Recommended Practice (RP) 752 when evaluating occupied buildings in a facility that processes flammable or reactive materials. In many cases, a risk-based approach is useful because consequence modeling studies often indicate major problems for buildings at existing facilities. One of the most common risk-based methods, overpressure exceedance, incorporates a wide range of potential explosion scenarios coupled with the probability of each event to develop the probability of exceeding a given overpressure at specific locations. But this and other methods that only use overpressure may not represent an accurate building response. By combining the risk-based methodology of the exceedance analysis with pressure and impulse data in the form of pressure–impulse (P–I) curves, a better measure of building damage can be generated. P–I curves for blast loading determination have been in use for decades, and allow the user to determine levels of damage based on a predicted overpressure and its corresponding impulse. Curves have been published for entire buildings, individual structural members, window breakage, and even consequences to humans. This paper will explore application of P–I curves for building damage, and will highlight some of the benefits, as well as some of the potential problems, of using P–I curves.     

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。     

液化石油气瓶站气体泄漏爆炸危险性研究

针对某个城市居民区的液化气瓶站,采用数值模拟方法计算在液化气钢瓶发生泄漏后,液化石油气发生爆炸对瓶站和周围建筑的冲击波和温度的影响;分析冲击波对建筑可能造成的损坏情况;根据模拟分析结果,提出了改进液化气瓶站安全性的技术措施。笔者计算和分析的结果及提出的安全技术措施,为保障周围建筑和人员安全提供了技术依据。     

LNG加气站槽车卸车直供过程泄漏后果分析*

为研究LNG加气站槽车直接供液过程泄漏后果严重程度,采用HAZOP辨识槽车供液和储罐供液典型泄漏场景,基于PHAST分析不同泄漏场景下LNG液池半径、蒸汽云扩散距离及积聚时长、爆炸超压和池火热辐射影响范围,定量评价槽车供液可能造成的事故后果扩大程度。结果表明:槽车供液泄漏事故的LNG液池最大半径、蒸汽云最大扩散距离、爆炸超压最大影响半径和池火热辐射最大半径,分别为储罐供液的5.7,1.7,2.3,7.9倍;槽车在无人值守条件下泄漏形成的LNG液池最大半径和蒸汽云积聚时长,分别为有人值守下的1.85,56倍;日供液量较大加气站不宜采用槽车直接为汽车供液模式,而应采用先卸车入罐、再储罐供液的模式;应落实槽车卸车轮班值守制度,并与周边社区建立有效的应急联动方案。     

基于FLACS的LNG船舶泄漏爆炸过程数值模拟研究*

为研究大尺寸、全场景下LNG船舶卸货作业过程中的泄漏爆炸风险,构建某LNG接收站及其周边20.5 km2的区域场景模型,采用FLACS软件数值模拟LNG泄漏扩散、气云爆炸的演化过程。结果表明:LNG从卸料臂处以满输速率持续泄漏5 min,最大液池面积17 047 m2,最大汽化速率350 kg/m3,遇点火源发生气云爆炸,爆炸持续时间12 s,产生最高爆炸火球340 m和最大爆炸超压0.25 MPa,形成半径380 m轻伤区、150 m重伤区和60 m死亡区。