化工储罐间距和体积对爆炸碎片多米诺效应概率的影响

化工储罐爆炸后将产生大量碎片,这些抛射碎片一旦击中相邻罐体容易引发多米诺效应。碎片的抛射方位和抛射距离具有很大的随机性,已有研究多采用概率模型来描述碎片抛射的各分过程。通过总结和发展已有的分过程模型,建立了求取多米诺效应的综合概率模型,并基于蒙特卡罗算法编制了模拟软件,可对化工储罐多米诺效应的发生概率进行预测计算。选取若干常用化工球罐为相邻目标储罐进行实例分析,计算结果表明储罐间距和体积是影响多米诺效应发生概率的两个重要影响因素：随着距离的增大,多米诺效应发生概率不断减小;目标储罐体积越大,多米诺效应发生概率将越大。其中,爆炸碎片对目标储罐的击中概率受上述因素的影响程度更大。该文工作对化工储罐区的安全评价具有一定的参考价值。     

基于蒙特卡洛法的储罐爆炸碎片冲击失效模型研究

为定量研究相邻储罐间爆炸碎片冲击的多米诺效应,基于蒙特卡洛方法建立爆炸碎片冲击失效模型。该模型共包括爆炸能量与碎片初始速度、考虑风速及碎片初始位置的碎片三维抛射轨迹、空气阻力、碎片冲击穿透等4个分步模型。基于上述模型,研究储罐爆炸后碎片的初始状态、抛射轨迹以及对相邻储罐的冲击效应。在数值模拟结果的基础上,用储罐最高允许工作压力代替泄放装置的泄压压力来计算爆炸压力,绘制碎片质量及初始速度的直方图,定量分析储罐间距对击中概率的影响。结果表明,热辐射、超压和碎片冲击3种能量作用方式均可能导致储罐间火灾爆炸事故多米诺现象发生,但爆炸碎片冲击导致相邻罐失效的概率较低。     

深井铸造熔融铝泄漏遇水爆炸破坏影响研究

为深入理解熔融铝液遇水爆炸的机制,量化爆炸引发的破坏影响,从物理蒸汽爆炸和化学氧化反应爆炸引起的超压破坏,以及爆炸碎片飞行距离3个方面分别建立数据模型和计算分析,详细阐述不同计算量的熔融铝液遇水反应爆炸引发的超压破坏所造成的人员和建筑物损害,讨论不同抛射角度下爆炸碎片飞出距离所产生的影响范围,从而更加直观的认识爆炸带来的破坏影响。研究结果表明：熔融铝液遇水发生爆炸事故中,破坏性最大的是化学爆炸,其次是物理爆炸,最后是由爆炸引起的碎片抛射;且在相同的抛射初速度下,碎片以30°的抛射角飞出的水平距离最远。     

苯储罐区消防安全设计评价研究

依据苯储罐区危险特性及超压引起火灾爆炸模式的特点,通过实例,对苯储罐区的危险特性及事故后果进行了分析,得出在外界环境温度不同的条件下所对应的火灾爆炸模式;依据规范,对其消防安全设计现状进行了分析和评价。针对苯储罐区在不同温度条件下引发的火灾爆炸灾害模式,利用冲击波超压伤害准则、TNT当量法、蒸气云爆炸模型、池火灾事故后果模型和碎片抛射模型,定量分析评估了储罐内部空间爆炸性混合物超压爆炸和因爆炸引发的蒸气云爆炸、池火灾的事故后果及碎片抛射事故后果。结果表明:苯储罐区发生蒸气云爆炸产生的危害最大,死亡半径、重伤半径及轻伤半径分别为90.72 m、159.16 m、308.38 m;其次是池火灾,死亡半径、重伤半径及轻伤半径分别为74.25 m、103.12 m、132.16 m;当储罐碎片抛射概率为0.001时,3种充装水平事故罐对应的距离分别为60 m、30 m、40m;给出了设置大流量固定式消防冷却水系统、点火源最小能量控制、提高储罐减压泄爆的能力、增加防火堤内固定灭火设施和拦网等应进一步加强的消防安全措施。     

受限空间爆炸碎片影响分析

受限空间油气泄漏爆炸会产生巨大的能量,爆炸碎片在抛射距离和抛射方位上具有很大随机性,引发的多米诺事故容易对设备和人员造成重大伤害。为了研究爆炸碎片的影响范围及对设备、人员伤害程度,以地下密闭涵道作为研究对象,考虑爆炸能量影响,采用ANSYS Autodyn模拟软件,重点对涵道覆盖物爆炸碎片进行模拟,定量分析了爆炸碎片的影响范围及在影响区域内对设备、人员造成的伤害程度。结果表明:运用Autodyn软件进行仿真,能够更加准确地得出爆炸碎片的抛射情况及影响范围; 在爆炸能量一定的情况下,碎片的大小是影响设备和人员受伤害程度的重要因素。     

高速公路丙烷罐车爆炸事故的后果分析

本文针对公路丙烷罐车爆炸事故的实例,对事故发生的原因进行了分析.分析结果认为,事故属于沸腾液体扩展蒸汽爆炸(BLEVE),事故对人员和财产危害包括3个方面:火球热辐射、爆炸冲击波超压和抛射碎片.本文介绍了这3种危害的数学模型和方法,并针对事故实例进行了分析和计算.结果表明,在事故发生现场100m范围内的热辐射可致人死亡或造成三度烧伤;冲击波超压在80m范围外会使玻璃破碎,但无人员伤亡;抛射碎片在334 m的范围内都可能对人体造成伤害.由此,可以得出火球热辐射是事故中最主要危害的结论.     

天然气储气罐破坏效应分析

针对城市天然气储气罐的不断兴建与发展趋势的大型化,对于已建和待建储罐区对周围环境的潜在安全性问题,指出运用破坏伤害范围评价法可直观地预测破坏效应。通过对储罐爆炸释放能量的估算,采用模拟比法结合TNT爆炸试验数据计算出距离储气罐不同距离处爆破冲击波超压值,运用超压准则模拟预测出不同规格、储压下储罐爆破破坏伤害严重程度及危及半径范围;采用世界银行推荐的危害关系式,结合伤害破坏等级分析天然气爆炸破坏效应并与爆破效应比较。5000m3储气罐、储压1.20MPa下,储罐爆破和天然气爆炸危及距离分别可达144.0m和247.7m。依据预测结果,可将罐区周围划分不同区域,为实际工程中罐区选址、建设、安全距离确定及安全预案制定提供参考。     

埋地油罐事故伤害范围模拟评价

分析埋地油罐可能发生的火灾爆炸事故,建立事故模拟模型,模拟爆炸物质完全燃烧的质量依据化学计量浓度确定,事故伤害范围的计算用G.M莱克霍夫在砂质土壤中爆炸的冲击波计算方法。对50 m3埋地油罐模拟,油蒸气形成爆炸性混合气体爆炸伤害范围较大,安全范围与《汽车加油加气站设计与施工规范》中相关规定相符合。模拟方法用于埋地储罐的定量安全评价,为罐区选址、建设、安全距离确定及安全预案制定提供参考。     

火灾爆炸事故多米诺效应耦合模型研究

为了评估火灾爆炸事故中相邻储罐由于多米诺效应而引发二次事故的风险,提出了基于热辐射、冲击波超压以及碎片冲击等三种物理效应共同作用下的事故多米诺效应耦合分析模型.模型采用概率组合方法计算事故影响区域内目标对象发生二次事故的最可能组合及概率.研究表明,火灾爆炸事故多米诺效应的产生受到多种因素影响,其中平面布局、防火间距是影响二次事故发生的主要因素.在计算设施失效概率的过程中,考虑了热辐射、爆炸冲击波以及碎片冲击三种物理效应的耦合作用效果,采用影响系数法对二次事故的可能单元组合加以研究.最后,以一储罐区蒸气云爆炸事故为例对可能发生的二次事故进行了模拟,得到了相邻储罐二次事故的单元组合及概率.     

氧气瓶爆炸事故性质认定及原因分析

在事故现场勘查的基础上,通过材料成分、力学性能、金相组织与断口、碎片附着物以及充装气体成分等检测和试验,结合爆炸能量的理论估算,对一起氧气瓶爆炸事故的性质和原因进行了系统分析。结果表明：瓶体存在的脱碳、微裂纹及局部腐蚀凹坑这些类裂纹缺陷在爆炸产生的巨大载荷下诱发了气瓶的开裂及扩展,其宏观断口表现为韧脆交替的快速断裂特征。依据碎片抛射距离估算的气瓶实际爆炸能量远大于其发生物理爆炸所产生的能量,气瓶爆炸属于化学爆炸。气瓶内存在的碳烃类油脂有机物以及瓶阀关闭时产生的摩擦热或静电火花是氧气瓶发生化学爆炸的直接原因。     

聚乙烯醇罐区火灾爆炸事故树分析

通过现场的调研与事故树分析相结合的手段对某厂聚乙烯醇车间聚合罐区火灾爆炸事故的危险因素进行了识别与分析.以该罐区可能发生的火灾爆炸事故作为顶上事件,对可能引发顶上事件的21个基本事件及一个条件事件构建事故树,利用最小割集、最小径集及结构重要性计算手段进行事故风险程度分析,从而确定醋酸乙烯暴聚是聚合罐区的首要危险源,而促发醋酸乙烯暴聚的物料长时间停留、气相氧含量过高、温度控制失效、阻聚剂含量不足等四个基本事件是导致聚合罐区火灾爆炸事故的最危险因素.本文对以上聚合罐区发生火灾爆炸事故的风险因素进行详细定性分析,并在此基础上有针对性的提出了相应的安全预防控制措施.同时,该聚合罐区的事故树分析结论也可以为同类别化工单位罐区的日常运行、设计改造、维护保养等工作提供理论依据.     

Effect of separation distance on gas dispersion and vapor cloud explosion in a storage tank farm determined using computational fluid dynamics

Storage tank separation distance, which considerably affects forestalling and mitigating accident consequences, is principally determined by thermal radiation modeling and meeting industry safety requirements. However, little is known about the influence of separation distance on gas dispersion or gas explosion, which are the most destructive types of accidents in industrial settings. This study evaluated the effect of separation distance on gas dispersion and vapor cloud explosion in a storage tank farm. Experiments were conducted using Flame Acceleration Simulator, an advanced computational fluid dynamics software program. Codes governing the design of separation distances in China and the United States were compared. A series of geometrical models of storage tanks with various separation distances were established. Overall, increasing separation distance led to a substantial reduction in vapor cloud volume and size in most cases. Notably, a 1.0 storage diameter separation distance appeared to be optimal. In terms of vapor cloud explosion, a greater separation distance had a marked effect on mitigating overpressure in gas explosions. Therefore, separation distance merited consideration in the design of storage tanks to prevent gas dispersion and explosion.     

液化石油气站储罐区火灾爆炸危险性分析与安全措施

选择具体的液化石油气储配站,分析了该站的危险特性、危险产生的途径及可能造成的后果。在没有任何防护措施的情况下,采用蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气云爆炸模型,对该站一个50m3储罐发生泄漏造成的火灾爆炸事故后果进行预测,得出火灾爆炸后的安全距离为大于211．0m。在储配站不能满足此安全距离的基础之上,从防止产生爆炸性气体环境、消除点火源和抑制事故扩大三方面来提出有效的安全措施,降低事故发生的概率及事故造成的损失。其中,站址选在全年最小频率风向的上风侧且周围空旷的地区,罐上设置液位计、压力表、温度计及可燃气体报警器可防止产生爆炸性气体环境;罐及管道设静电接地,法兰用铜线跨接,站内设警示标志可消除点火源;生产区与辅助区间设置隔离墙,罐区周围设置砖混围堤,罐上设安全阀可抑制火灾爆炸事故扩大。     

Wire-mesh inhibition of jet fire induced by explosion venting

Explosion venting is widely applied in industrial explosion-proof designs due to the convenient, economical and practical features of this method. Natural gas is usually stored in storage tanks. If the gas in the vessel is mixed with air and encounters an ignition source, explosion venting might occur, producing jet fire, generating new secondary derivative accidents and causing casualties and property losses. In this paper, a set of test platforms including wire-mesh suppression devices is established to study the inhibition of jet fire induced by explosion venting by wire mesh. The experimental research shows that a wire mesh significantly inhibits the jet fire induced by explosion venting. The flame propagation velocity and pressure clearly decrease with increasing numbers of wire-mesh layers. The wire-mesh structure significantly affects the flame propagation, and the more layers of mesh there are, the better the suppression effect is. The flame temperature gradually decreases with the addition of the wire mesh. The mesh size significantly affects the pressure propagation of explosion venting. The explosion pressure gradually decreases with the addition of the wire mesh. With increasing distance between the wire mesh and the explosion vent, the maximum temperature first increases and then decreases, and the maximum explosion pressure first decreases and then increases. In the case of single gas cloud, the flame suppression effect is the most obvious when the wire mesh is 0.2 m away from the explosion vent. In the case of double gas clouds, the flame suppression effect is the most significant when the distance between the wire mesh and the first gas cloud is 0.4 m.     

基于Probit-Bayes方法的储罐地震易损性研究

为了研究地震对储罐造成的影响,结合历史上储罐的震害资料,将储罐的损伤程度进行分级,通过采用Bayes方法估计Probit模型参数,再转化成储罐的损伤概率,给出了各个损伤状态下的模型参数及给定地震加速度下储罐的损伤概率,提出了1种基于Probit -Bayes方法估计储罐易损性的计算方法。结果表明:所提出的地震损伤计算方法,能够有效的评估储罐在不同地震加速度下的损伤程度,可为震后储罐的安全评估提供理论依据。     

物流基地危险货物储区外部安全防护距离研究

在物流基地规划建设中,危险货物储区外部安全防护距离的设定是很重要的一个组成部分。针对危险货物储区化学爆炸与毒气泄漏事故影响范围大、后果严重等特点,先应用鱼刺图事故分析原理分析危险货物储区危险因素,再建立化学爆炸与毒气泄漏危害距离计算模型,最后以冲击波伤害与毒气中毒有效剂量标准为依据,根据已建模型计算化学爆炸与主、次导风向毒气泄漏伤害距离。结果表明在设定安全防护距离时,结合化学爆炸、毒气泄漏危害距离模型,能得到合理的危险货物储区周边安全防护距离,具有实际应用价值。