原油储罐区可燃气体探测器布置优化方案研究

为有效预警原油储备区储罐气体泄漏,制定气体探测器布置优化方案,以某大型原油站库为例,基于CFD法和FLACS软件模拟原油泄漏及可燃蒸汽云溢散分布,通过分析蒸汽云扩散规律,实现全方位气体探测器优化布置.结果表明:原油储罐区探测器分别布置在区块21-2、6-1、31-1、40-2,且每个罐组总计布置16处;优化设置方案可满...     

典型LNG加气站泄漏事故模拟及探测覆盖率研究

为研究液化天然气(LNG)加气站发生泄漏后造成的事故后果及现有可燃气体探测器覆盖率是否满足要求,采用FLACS三维模拟软件模拟典型LNG加气站槽车及卸车管道、储罐、加气机单元,发生泄漏后火灾热辐射、爆炸超压造成的事故影响范围,评估现有可燃气体探测器对所发生泄漏的探测覆盖情况。研究结果表明：LNG槽车、LNG储罐发生50 mm泄漏,站房及加油区域靠近LNG储罐处热辐射可达25 kW/m²,辐射强度导致附近人员伤亡;LNG撬装及加油机附近最大爆炸超压超过20 kPa;通过可燃气体探测器覆盖率评估得出LNG加气站接卸软管向西、向南方向发生泄漏,无有效探测途径。     

基于实验与仿真的三维水下气体泄漏预测与安全评估研究

水下气体羽流特性是海底气体泄漏风险评估的重要基础。为准确预测水下气体羽流行为,基于计算流体动力学(CFD)方法,建立1种考虑气体卷吸湍流特性的三维水下气体羽流数值预测模型;采用欧拉-欧拉流体体积模型捕捉气液作用界面,以大涡模拟(LES)方式预测羽流上浮及卷吸过程中的湍流特性,从而实现对水下气体羽流行为的预测;搭建小尺度实验平台,对比仿真与实验条件下的气体羽流形态,验证数值模型的可行性及预测精度;应用建立的数值模型对工程条件下的水下气体泄漏事故进行预测和评估,以某浅层气井喷事故为例,评估水下气体羽流上浮时间、海面影响范围和涌流高度。结果表明:基于欧拉多相流与大涡模拟的数值模型对水下气体羽流预测结果与实验具有较好的吻合度,该模型能够较好捕捉羽流的湍流特性,可为水下气体泄漏羽流行为评估提供参考。     

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。     

球罐内甲烷气体泄漏形成的可燃气云规律研究

基于计算流动动力学(CFD)方法,以Fluent软件为平台,以大连新港某球罐区为研究对象,建立真实尺寸的球罐内可燃气体泄漏扩散数值模拟模型,分析甲烷扩散规律及可燃气云尺度.提出采用可燃气云稳定状态时的水平方向长度Lmax、竖直方向高度Dmax作为尺度的衡量参数,用以评估可燃气云区域的大小.探讨初始压力、泄漏孔径、正风向风速对尺度参数Lmax和Dmax的影响规律,并对比可燃气体种类对尺度参数的影响.结果表明:甲烷以临界状态通过泄漏孔时,初始压力对Lmax和Dmax的影响可以忽略;Lmax和Dmax随泄漏孔径增加而线性增大,但随正风向风速增加而线性减小;相同泄漏扩散条件下,氢气泄漏引起的可燃气云范围最大,甲烷次之,丙烷最小.     

基于CFD的毒气泄漏中毒定量评估

针对有关毒气急性中毒研究只能根据经验公式和接触限值划定危险区域进行定性评估的现状,提出结合毒气泄漏CFD数值模拟与中毒剂量反应模犁进行中毒定量评估的方法.通过CFD计算泄漏毒气的实时浓度场,根据浓度场和暴露时间确定人员暴露剂量,最后根据剂量反应模型确定人员死亡百分比.以某硫黄回收装置的硫化氢泄漏为例,建立CFD模型.设置距地面高1.5 m,与泄漏源水平距离分别为100 m、200 m、300 m、400 m、500 m的5个监测点作为工作人员的急性中毒地点.模拟分为构建初始风场、硫化氢泄漏及随风场扩散3个阶段,根据CFD求解得出的监测点的硫化氢实时浓度场并结合中毒剂量反应模型对监测点人员中毒死亡风险进行定量评估.研究表明,基于CFD的毒气泄漏中毒定量评估技术能对泄漏区域任意位置、任意时刻的人员中毒风险进行定耸评估,弥补了目前大多定性评价方法的不足.     

高硫炼油装置硫化氢泄漏场景集定量分析

随机规划方法已成为解决不确定条件下高硫炼油装置气体检测报警仪布置优化问题的重要途径,而构建接近真实情况的泄漏场景集则是实现随机规划的基础。目前,有毒气体泄漏场景集构建方面的研究鲜有报道,且传统以典型泄漏场景为代表的做法未能体现真实风险。为此给出一种融合泄漏概率和风场联合分布概率的定量构建硫化氢泄漏场景集的方法,使场景集包括重要泄漏场景并运用DNV的LEAK软件和历史气象数据定量预测场景的实现概率,为实现后续的气体泄漏检测报警仪布置随机规划提供技术支持。并以某柴油加氢装置为例,定量构建其硫化氢泄漏场景集,为后续的气体检测报警仪布置优化及其它基于定量风险分析的控制决策提供支持。     

金属埋地管道腐蚀泄漏及大气扩散过程推理模型研究

为了定量评估埋地金属管道腐蚀泄漏的风险,将贝叶斯网络和蒙特卡罗模拟方法用于计算管道腐蚀泄漏及扩散范围概率。建立了埋地金属管道腐蚀泄漏贝叶斯网络,量化了各事件之间的关联。在已知先验概率的基础上,运用贝叶斯概率计算得到管道腐蚀泄漏的后验概率值。利用蒙特卡罗模拟方法对泄漏后气体扩散范围进行了数值模拟,给出了主要模型变量的概率密度函数,得到了扩散区域范围概率分布特征。研究结果表明,管道腐蚀泄漏过程受输送介质和土壤腐蚀性、防腐措施有效性和大气扩散条件的影响,具有较大的不确定性。分析方法考虑了模型参数随机性对计算结果的影响,评估结果可以用于比较不同条件下埋地金属管道腐蚀泄漏扩散的风险。     

气态加氢站定量风险评估研究

从加氢站的事故场景、事故频率、事故后果、死亡概率和个人及社会风险5个方面进行研究,提出气态加氢站定量风险分析模型,并结合某加氢站进行了实例计算分析,计算出该加氢站量化的个人风险和社会风险,经与国内外认可的可接受风险标准比较后,得出其风险水平是否可接受的分析结论。     

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。     

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。     

玉米秸秆气化燃气泄漏数值模拟研究

通过采集沈阳某生物质气化站的相关数据,利用GAMBIT软件建立几何模型,使用FLUENT软件对秸秆气化泄漏进行数值模拟研究。模拟了玉米秸秆气化装置正常运行期间净化间内燃气输送管道以3种速度泄漏,CO气体的质量分数分布随时间的变化规律。研究结果表明,障碍物对燃气泄漏扩散有阻碍作用,泄漏气体易在障碍物附近聚集,增加中毒事故发生的可能性;气化燃气泄漏211 s后禁止人员在未采取任何防护措施的情况下进入净化间。     

罐区气体泄漏PHOENICS数值模拟研究

基于紊流模式理论,在考虑重力影响的基础上,建立储气罐区气体泄漏扩散数学模型,并采用计算流体力学软件PHOENICS(双曲性,抛物性或椭圆型数值求解综合编码)对该数学模型进行数值求解。在油气安全综合平台上,通过选用二氧化碳作为泄漏物,红外二氧化碳传感器采集来的实验数据与PHOENICS模拟数据进行比较,发现误差较小。同时表明,借用该软件模拟储气罐区气体泄漏的扩散问题是可行的。运用该法也能为气体泄漏、火灾方面的研究提供一条便利的捷径。研究结果还可以为液化气与毒气罐区气体泄漏事故应急处理提供参考依据,同时对罐区浓度探测点位置的安放也有重要指导意义。     

环己烷泄漏事故模拟与风险控制措施研究

环己烷具有闪点低、爆炸极限宽等特点,一旦发生泄漏,着火爆炸的危险性随时存在。利用计算流体动力学模拟的方法对工程项目中环己烷的泄漏事故进行模拟及风险分析,建立环己酮生产装置的全尺寸三维模型并进行仿真计算,模拟了不同泄漏场景所形成的环己烷可燃气体云团瞬态发展过程及影响范围,并对建构筑物的布局对可燃气体云团的扩散行为的影响进行研究。研究结果表明,通过优化建构筑物布局,可有效降低该装置环己烷的燃爆风险,为企业相关装置的总图布置及环己烷泄漏的安全监控和应急响应提供有价值的参考数据。     

障碍物地形条件下重气泄漏扩散实验的CFD模拟验证

重气泄漏扩散是一种危害性较大的多发事故,而一旦在人口密集区域发生泄漏事故,周围居民将处境危险。重气泄漏后一般沿地面扩散,而地形条件是影响其扩散行为的重要因素。本文利用计算流体力学方法(CFD)对Thorney Island Trial026实验条件进行了数值模拟,考察障碍物对气体扩散的影响并与实验结果进行对比。结果表明,模拟结果与实验数据的吻合性较好,证明CFD软件能够较准确地模拟障碍物地形条件下的重气扩散过程。     

基于CFD的核电厂防火安全评估方法研究

目前国内核电厂普遍采用确定论方法进行防火安全评估。采用CFD模型对核电厂某典型电气间火灾发生过程进行数值模拟研究。模拟火灾行为（火势增长和蔓延）、温度场变化、烟气浓度变化等,分析结果中温度对电缆和电气设备的失效判定、烟气层对电缆和电气设备的风险影响,研究该方法对于核电厂防火安全分析的指导作用。通过分析数值模拟数据,计算结果与二代机型确定论分析方法结果相符,有效验证了CFD火灾模型在核电厂防火安全评估中的适用性,为国内自主建立核电厂火灾数值模拟评价体系提供参考。     

核电厂厂区实验室乙炔泄漏扩散过程的数值模拟

为了得到核电厂厂区实验室乙炔在复杂气流环境下的泄漏扩散规律及事故的危险范围,在建立了乙炔实际泄漏环境条件下物理模型的基础上,采用CFD对厂区实验室两类乙炔泄漏扩散过程进行数值模拟,得到乙炔泄漏后的室内扩散过程,以及在不同时间内室内存在爆炸极限的区域和达到爆炸极限的范围,同时给予了讨论和分析.研究结果为实验室可燃气体探测、管道布局与实验室风口设计配合、泄漏实验室危险处置和安全技术管理提供理论依据.     

通风对飞机货舱烟雾探测影响研究

为探讨通风对飞机货舱火灾探测造成的影响,采用火灾动态仿真(FDS)模拟不同通风工况下飞机货舱内烟雾扩散情况。建立DC-10货舱三维数值模型,仿真计算并验证通风时顶棚温度、气体浓度、光透率(LT);通过计算5种通风工况下顶棚烟雾流场及光透率,研究通风工况及探测器阈值对不同位置探测时间的影响。结果表明:相比于无通风工况,货舱通风显著影响舱内烟雾扩散;通风口下游较上游位置容易探测到烟雾;通风延迟烟雾探测时间,且通风量越大响应时间越长,通风量大于11. 33 m~3/min时探测不到烟雾;探测器阈值影响探测时间,适当提高探测器阈值及减小通风量能缩短探测时间。     

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。     

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。