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。     

基于后果的氢气管道泄漏典型事故风险分析

根据高斯羽流、固体火焰模型及TNT当量法,得到针对氢气的扩散、热辐射与超压的后果模型。以我国某氢气管道为例,计算求解后果模型,分析了不同泄漏孔径、不同泄漏喷射角度的氢气管道泄漏典型事故后果,并揭示氢气泄漏扩散、喷射火与爆炸演化原因。量化了氢气管道泄漏的潜在影响半径,发现氢气管道风险大于天然气管道,为氢气管道早期设计与安全运行提供了理论支撑。     

油氢合建站储氢瓶组氢气泄漏扩散行为研究

为探究油氢合建站储氢瓶组阀体面板失效后引发的氢气泄漏事故及氢气扩散行为的影响因素,根据真实场景构建等比例数值模型,针对不同泄漏源和环境风力条件下的氢气泄漏扩散过程进行了模拟研究,从事故后果角度提出了不同事故场景下的应急处置方式。结果表明,当储氢瓶组发生小孔泄漏时,氢气运动沿中心线形成欠膨胀射流,在泄漏源周围形成氢气云团高浓度分布。随着泄漏口孔径增大,短时间内氢气扩散在距离泄漏源较远区域形成具备爆炸性的混合气云团。氢气泄漏方向的改变直接影响其扩散行为的变化,促使氢气/空气混合气云团分布区域呈现显著差异。对于水平泄漏模式下的氢气扩散行为要着重考虑站内装置和设备的阻挡作用,而竖直向下的泄漏模式会造成范围更广的高浓度氢气聚集。随着环境风力的增强和站内布局复杂化,泄漏氢气在局部区域浓度升高,沿下风向水平范围的扩散半径增大,而在竖向空间的扩散高度下降,爆炸性混合气云呈现朝下风向区域移动的趋势。     

漳州PX事故原因分析与影响计算

为了研究漳州PX事故原因及影响,预防同类事故的发生,收集了相关事故资料,通过照片简单介绍了事故现场爆炸情况;结合事故参数及实际情况对点火源、管道断裂原因进行了分析;同时,根据事故前检测到的管道运行记录计算氢气泄漏量,进一步研究爆炸产生冲击波对储罐区影响。结果表明,爆炸是由于存在残余应力的管道在测试中开裂,管内氢气快速泄漏,与断口摩擦产生静电火花引爆蒸气云;泄漏的229.7 t氢气爆炸对原料储罐的影响范围为427.03 m。鉴于爆炸位置与储罐区的距离远大于此,此次事故不会引发大规模泄漏爆炸事故。     

室内氢气泄漏扩散的数值模拟

氢能是有发展前景的新型能源之一,氢气的安全储存是氢能应用必须解决的问题。本文建立了基于大容量金属储氢装置的室内氢气泄漏扩散模型,利用计算流体力学软件FLUENT,对室内储氢罐的泄漏扩散过程进行数值模拟,得到了氢气泄漏扩散的速度分布、浓度分布。分析数值模拟结果,得出在该模拟条件下,氢气泄漏时的流动状态为射流湍流;泄漏后上浮扩散,空间密闭时积累于室顶;通风条件下大部分区域的氢气浓度仍然高于安全限值。通过数值模拟,总结出氢气在室内环境下的泄漏扩散规律,可为氢气泄漏事故的处理消防安全设置提供依据。     

长管拖车道路运输氢气泄漏扩散动态模型

以氢气在道路运输过程中发生的泄漏扩散事故为研究对象,在传统高斯点源模型基础上考虑车辆运行的影响,从瞬时泄漏和连续泄漏两个方面模拟道路运输氢气发生泄漏后的扩散过程。通过在实例研究中使用MATLAB对扩散过程进行仿真模拟,得到氢气的浓度分布范围、分布规律以及扩散规律,对于事故现场的应急处置有着重要的指导意义。     

基于FLACS的氢气检测器布置优化

采用某石化装置1∶1模型,以位于框架平台上的氢气分液罐泄漏为例,运用事故后果模拟软件FLACS构建计算流体力学模型并将氢气检测器设置为模型中的检测点,通过氢气泄漏及扩散过程数值模拟获得各检测点的氢气体积分数及响应时间,据此对氢气检测器的布置进行优化。主要研究成果有:1)提出氢气检测器探测效率的评价标准;2)明确工程中氢气检测器相对于潜在释放源的最优水平和竖向位置;3)给出花纹钢板和格栅板2种不同上层平台形式下氢气检测器的布置方案。     

基于FLACS的化工园区公共管廊事故后果模拟

针对化工园区公共管廊的特点,利用FLACS软件对上海化学工业区内的公共管廊进行三维建模,在考虑风场、建筑物等因素影响的基础上,模拟了丙烯和氢气管道的介质泄漏扩散及爆炸事故,分析了特定场景中的可燃云团扩散过程、爆炸冲击波发展规律及后果严重程度。研究结果表明,丙烯和氢气管道发生泄漏后都可能引发气云爆炸,且通风状况越差、障碍物越多,爆炸冲击波的破坏作用越强。当管内介质为丙烯时,爆炸后果影响较轻;而管内介质为氢气时,爆炸会对周围建筑物和人员造成较大的破坏,且局部区域存在较高的爆炸超压值。模拟结果为公共管廊的规划布局、事故预防、安全管理等提供了理论指导。     

车载储氢瓶泄漏及车库内通风方式研究

为研究车库内燃料电池汽车氢气意外泄漏后的浓度分布情况,采用ANSYS软件,通过分析可燃性气体体积、水平方向和垂直方向氢气的扩散分布、不同泄漏位置氢气的扩散情况,研究6种不同通风方式对氢气意外泄漏扩散分布的影响,针对车库内氢气泄漏的特性,在通风方式上引入侧墙底部送风和侧墙顶部送风方式。研究结果表明：底部送风能显著加快氢气的扩散和排出。垂直高度上氢气浓度分布不均,侧墙顶部送风能使顶部堆积的氢气向下扩散,降低最大气体浓度;在墙角泄漏会由于墙壁的影响导致氢气堆积,对墙角局部通风尤为重要。研究结果可为氢燃料电池汽车专用车库的通风设计提供重要参考。     

基于Fluent的氢气输运管道泄漏扩散数值仿真研究

针对高压氢气输运管道易发生氢气泄漏的特点,利用Fluent开展了高压氢气输运管道氢气泄漏的数值模拟,得到了不同环境因素下的氢气扩散结果。结果显示氢气从泄漏口处发生射流,受外界风的影响,氢气扩散区域向下风侧偏移,危险区域主要集中在泄漏口轴线下方。利用Fluent后处理估算不同时刻危险区边界,然后利用ORIGIN软件做危险区边界与泄漏时间关系图,为应急救援提供参考建议。     

燃料车内氢气泄漏扩散数值模拟研究

基于FULUENT软件的物质传输与反应模块,建立了燃料车内氢气泄漏扩散的数值计算模型.应用模型对储气瓶不同位置的泄漏扩散进行了数值计算,得到了氢气在车内泄漏扩散后的危险区域分布情况.结果表明:氢气瓶上方挡板位置是氢气泄漏扩散后的高浓度区域,泄漏后的氢气在该处容易发生积聚.研究结论可以为车内预警用氢气监测传感器的放置以及氢燃料车的安全设计提供参考.     

压水堆乏燃料干式贮存潜在事故的前瞻性分析

基于预防事故、促进安全的考量,对我国正在起步的压水堆乏燃料干式贮存的潜在事故进行了前瞻性研究。采取预先危险性分析方法,分别对准备、运输和贮存3个工艺区域的潜在事故及其风险因素、触发条件和事故概况进行分析,得出各项事故的危险性等级;再分别对潜在事故进行后果分析和概率分析,得出各类事故的后果类别和概率类别;然后求出各项事故的风险指数,推定出外照射、衰变热移出受阻、起重机械事故所致的放射性物质泄漏和辐射屏蔽减效等4类事故的风险是不可接受的,内照射与极端灾害事件所致的放射性物质泄漏、辐射屏蔽减效和氢气爆炸等4类事故的风险是可接受的,可作为一项基础性的安全防范依据,应用于压水堆乏燃料干式贮存设施的决策、规划、设计、建设及建成后的运行管理。     

300m3易燃易爆湿式氢气贮柜爆炸事故分析

针对某动力公司300m^3易燃易爆湿式氢气贮柜发生燃烧爆炸事故的现场情况,首次给出了湿式氢气贮柜发生爆炸的可能原因和事故的技术分析过程,建立了相应的事故数学分析模型和爆炸燃烧方程,提供了湿式氢气贮柜发生爆炸事故的数学模拟计算方法,确定了300m^3湿式氢气贮柜发生爆炸事故原因,为我国类似企业开展湿式氢气贮柜火灾爆炸事故分析提供了可借鉴的理论和方法依据。     

盐酸、硫酸泄漏危害分析与控制

分析了盐酸、硫酸贮罐破裂发生泄漏事故的危害,对泄漏事故采用事故数学模型作了系统的计算分析,得出了泄漏危害的范围,并提出了防范和控制泄漏事故的安全措施.     

重大泄漏事故统计分析及事故模式研究

对建国以来我国化工系统发生的重大及典型泄漏事故进行了统计分析,提取出应优先进行控制和管理的危险性物质,总结分析了造成这些重大及典型泄漏事故的基本原因。结合对重大及典型泄漏事故的剖析,分析了泄漏扩散事故的七大影响因素,提取并建立了泄漏事故模式,并对各种事故模式的泄漏机理和发生条件进行了研究分析。     

高压氢气泄漏自燃研究现状及展望

介绍了高压氢气泄漏自燃的研究现状,对基于扩散点火机理的高压氢气泄漏自燃的研究方法、手段及主要成果进行了初步分析.指出目前对于该机理的研究主要借助于管道内高压氢气突然扩散传播与喷射时的自燃现象进行分析.从初始压力和温度、管道几何尺寸和管口形状等方面讨论了引发这种自燃现象的主导因素及各因素的相互关系,并对实验和计算机模拟的研究方法和结果进行了讨论.最后对高压氢气泄漏自燃的研究进行了展望,可以针对更为复杂的工况进行研究,系统全面地分析各类因素的影响及其相互关系.     

重大泄漏事故统计分析及事故模式研究

对建国以来我国化工系统发生的重大及典型泄漏事故进行了统计分析,提取出应优先进行控制和管理的危险性物质,总结分析了造成这些重大及典型泄漏事故的基本原因。结合对重大及典型泄漏事故的剖析,分析了泄漏扩散事故的七大影响因素,提取并建立了泄漏事故模式,并对各种事故模式的泄漏机理和发生条件进行研究分析。     

氯碱生产中氢气火灾爆炸事故树分析

氢气火灾爆炸事故是氯碱生产中最常见的事故之一.在对焦作化电集团实际调研的基础上,采用系统安全分析方法中的事故树分析方法对氢气火灾爆炸事故进行了定性、定量分析.给出了氢气火灾爆炸事故树图,事故树的最小割集、最小径集以及3种重要度.最后基于事故树分析提出了预防事故发生的安全防范措施.     

液氨装卸站泄漏事故分析及后果模拟

通过搜集大最液氨泄漏事故,统计分析了液氨泄漏事故的种类和原因,并针对发生事故频率高危害大的液氯装卸站,分析了造成液氰装卸软管泄漏的各种原因;采用挪威船级社(DNV)的PHAST软件分析了装卸软管泄漏和破裂时液氨泄漏的危害范围,提出了控制和预防该类事故的安全措施.     

氢气瓶爆炸事故的安全性问题分析及预防措施

随着国民经济的快速发展,氢气的需求量越来越大,与其相关的氢气瓶爆炸事故也越来越多,给国家和人民财产造成了重大经济损失。为保证氢气瓶安全,通过对氢气瓶爆炸事故进行事故树分析,并提出了预防措施。