拱顶储罐气相层惰化过程数值模拟及工艺参数研究

针对油罐在检测、维修前须先将气相层可燃气体用氮气惰化到安全浓度,现场凭经验操作效率低且难以掌握氮气合理用量,容易造成氮气浪费或达不到安全浓度引发事故的问题,为确保惰化过程的安全经济,以常见拱顶储罐为例,首先利用改进后的公式法得出多组分可燃气体惰化效果评价指标;然后根据所得指标采用仿真对储罐气相层惰化过程进行数值模拟,并验证了仿真结果的正确性;最后采用仿真计算方法开展储罐气相层氮气惰化工艺参数的影响研究。研究结果表明:惰化效率与进口压力无关,只随进口流速变化,且大于1 m/s流速后,惰化效率已显著变化,此时可以增加进口管道数量,进一步提高惰化效率。理论研究结果可为现场实施提供参考和指导。     

三元组分图在储罐退役惰性化过程设计中的应用

储罐退役之前,一般要进行惰化处理,以降低可燃气体浓度,避免形成爆炸性混合气体。根据三元组分图,可以方便、直观地设计惰化施工的方案,包括惰化操作的程序设计和危险气体控制目标浓度的确定。本文从理论上研究了在储罐退役惰性化过程设计时,如何用三元组分图表示爆炸极限、最小含氧浓度以及在储罐稀释惰性化过程中气体组成的变化轨迹。提出了两套惰化设计方案,在分析比较的基础上,确定了储罐退役惰化时的最安全实施方案。     

可燃气体空间置换限值研究

在全面解析三元组分图构成要素和含义的基础上,分析可燃物质设备投用和停用过程中惰化置换的机理和浓度限值。可燃气体空间置换限值包括设备投用惰化置换时氧气的最高容许浓度(ISOC)和设备停用惰化置换时可燃气体的最高容许浓度(OSFC),二者可由试验和公式计算2种方式获得。与目前惰化置换时通常参照的限制氧浓度(LOC)、燃烧下限(LFL)等参数相比,ISOC和OSFC值可以更准确地表征惰化置换时临界浓度的意义。通过对部分可燃物质的ISOC和OSFC试验值及计算值进行对比分析,证明以LOC为依据计算出的ISOC和OSFC值与试验值具有更高的符合性;指出目前国内惰化置换浓度控制值采用统一规定值这一方式的不足;证明合理利用LFL,LOCI,SOC,OSFC等参数开展可燃气体密闭空间置换限值研究的科学合理性。     

影响飞机燃油箱惰化系统参数的数值研究

选取单个飞机燃油箱,运用CFD方法模拟了燃油箱惰化系统的惰化过程。CFD方法的模拟结果与文献中的理想混合模型及经验公式吻合较好。通过模拟,发现增加富氮气体的流量、提高富氮气体中的氮气含量可以缩短惰化时间,而增加富氮气体喷嘴直径和燃油箱的体积则会延长惰化时间。其他参数如燃油箱的形状和富氮气体喷嘴位置对惰化时间没有明显的影...     

双氧水热失控时的泄放面积评估

为了保证50％双氧水热失控时在储罐中的安全泄放,利用VSP2(Vent Sizing Package 2)模拟了50％双氧水在带放空测试池中绝热条件下的热失控过程,得到了过程的温度、压力、温升速率变化情况,利用DIERS通用方法计算了50％双氧水安全泄放所需的放空口面积,得到了放空口面积的计算公式.结果表明,储罐设置足够的放空口面积可保证双氧水的安全泄放,在充装系数为0.8时所需的放空面积为0.005 2 V/m.     

不同进气方式对某民机中央翼油箱惰化性能的影响

以某运输机中央翼油箱为研究对象,设计了两种惰化气体进气口布置方式,并对燃油箱惰化流场进行了数值模拟,得到了两种不同模型惰化流场氧体积分数的空间分布和平均氧体积分数随时间和体积置换次数的变化规律。通过对计算结果的对比分析,研究了不同进气口布置方式对燃油箱惰化时间和氧体积分数分布的影响,同时得到了不同的进气口布置方式对机载制氮系统设计任务的影响规律。     

R290制冷剂惰化燃爆特性实验研究

为了研究R290制冷剂惰化燃爆特性,采用带搅拌功能和氧浓度在线测定的20L球试验装置,对R290制冷剂进行了极限氧浓度测定。实验测定了丙烷在CO2和N2惰化气氛中的爆炸极限及极限空气浓度LAC,确定丙烷的极限氧浓度LOC;采用三元图爆炸区、丙烷-O2二维图爆炸区和ASTM标准分布图分析了混合气体爆炸区边界的燃爆特征,给出了极限氧浓度的确定方法和边界爆炸压力分布规律。实验结果表明:常温常压下R290的爆炸极限为2.1%～9.6%,CO2惰化气氛中的极限氧浓度为13.3%,对应的丙烷浓度为3.3%;N2惰化气氛中的极限氧浓度为10.8%,对应的丙烷浓度为2.7%。通过对比分析不同CO2和N2浓度下的爆炸区分布特征,表明CO2对丙烷的惰化效果要优于N2,以氮气和二氧化氮体积分数比为1∶2测试惰化气氛保护能力,惰化效果介于同浓度单种惰性气体之间。     

载流雾化水惰化甲烷空气预混气体特性实验研究

设计了预混气体载流雾化水惰化和抑制燃烧管实验台,对层流火焰的燃烧速度、稳定性及拉伸变形规律进行实验研究,分析了雾化水抑制和熄灭层流预混火焰的过程和机理,获得了雾化水惰化爆炸极限内甲烷和空气预混气体的特性。研究结果表明:浓度为7%的甲烷和空气预混气体,最小惰化雾化水通量为20.8ml/(m2.min);对于浓度为9%的甲烷和空气预混气体,最小惰化雾化水通量为32.9ml/(m2.min);对于浓度为11%的甲烷和空气的预混气体,最小惰化雾化水通量为44.6ml/(m2.min)。研究成果为雾化水熄灭甲烷火焰和抑制甲烷爆炸具有一定的指导意义。     

硫酸溶液中二氧化硫的臭氧化过程影响因素的研究

为了优化SO2液相氧化产硫酸过程中的试验操作条件,研究了在O3氧化SO2的过程中反应器进口气体中SO2浓度、O3浓度及臭氧化氧气流量对SO2氧化效果的影响规律。结果表明,在反应器进口气体中低浓度的SO2和高浓度的O3均利于溶液中SO2的氧化,液相氧化时反应器进口气体中SO2的体积比控制在20 000 mL/m3以内为宜。溶液ORP是考察O3氧化SO2的重要指标,溶液ORP降低较快时硫酸根产率较高,表明O3对SO2的氧化效果较好。臭氧化氧气流量增大并不能使硫酸根产率增加。在吸收液硫酸质量分数为3%,气相SO2体积比为6667mL/m3,臭氧化氧气体积流量为1.5 L/min,氮气体积流量为1.5 L/min时,硫酸根产率达到100%。同时,通过研究吸收液硫酸浓度与温度对溶液中的O3饱和浓度影响,得到在稀硫酸(质量分数小于10%)溶液中,O3达到饱和时质量分数较浓硫酸(质量分数大于等于10%)溶液中O3质量分数高,而且吸收液温度越低越利于O3溶解。     

涉氧储罐区事故模拟和风险控制

钢铁企业对氧气需求量巨大,各个钢铁企业设有不同规模的氧气、液氧储罐。但是,氧气、液氧具有助燃、爆炸等特点,储罐一旦泄漏,遇到可燃物或明火极易发生火灾、爆炸事故。—、危险性分析(一)火灾、爆炸危险性氧气属助燃气体,浓度超过23%的氧气有着火的危险;遇到可燃气体如丙烷或油脂等可燃物质,可能引起火灾或爆炸事故的发生。