天然气输送管道泄漏事故危害定量分析

针对某天然气工程中高压输送管道可能发生的天然气泄漏的爆炸危险性进行分析.利用质量流速模型计算出泄漏流量.根据泄漏流量和天然气的燃烧下限浓度,通过高斯扩散模式定量计算在大气为中性,风速为5 m/s,且位于市区的条件下,天然气在大气中的轴向、径向和切向的扩散距离,从而计算该天然气-空气混合云团的体积.对该体积预混云团的爆炸危害进行评估,计算形成蒸气云爆炸的参数,并应用Mat lab软件计算出该管道泄漏引起蒸气云爆炸事故的个人风险曲线,其结果可为新管线的规划、建设及现有管线的调整提供决策依据.     

天然气管道泄漏火球事故后果模拟评价

天然气管道发生泄漏时,大约90%的气体产生燃烧并形成火球,遇火源即发生危害性非常大的火球爆炸事故。本文针对城市天然气管道泄漏事故,综合考虑天然气泄漏后可能发生的火球燃烧和爆炸,利用爆炸冲击波和火球热辐射模型对天然气管道(完全破裂)在发生泄漏时发生火球爆炸进行计算,结果表明:2分钟内泄漏天然气云团超压爆炸的死亡半径和热辐射的火球半径分别高达39.44m和92.93m。因此,通过计算天然气泄漏火球事故爆炸和热辐射范围,对天然气火球爆炸事故预防与应急救援具有一定的意义。     

含硫天然气管道中毒潜在影响半径计算方法

含硫天然气的泄漏会造成人员中毒,严重威胁管道附近人员的生命安全,ASME标准中推荐的潜在影响半径计算模型不适用于含硫天然气管道。常用气体扩散模型忽略泄漏气体的喷射作用导致中毒影响半径计算结果过于保守,因此首先分析含硫天然气管道泄漏特点,考虑泄漏气体喷射高度和泄漏速率的变化对硫化氢地面体积分数的影响,基于天然气泄漏扩散规律建立了不同时刻烟团和烟羽体积分数叠加表征的硫化氢中毒潜在影响半径R计算模型。考虑截断阀紧急关闭影响,按照30 s时间提出了泄漏速率分段计算依据,并合理确定了瞬时泄漏气团质量Q、连续性泄漏源强q、扩散参数以及泄漏气团中心高度H等基本参数。针对不同压力、管径、硫化氢体积分数条件,进行了中毒影响半径、热辐射潜在影响半径及忽略喷射高度的影响半径对比分析,合理提出了按照中毒潜在影响半径确定含硫天然气管道潜在影响半径的计算方法。     

天然气钻井井口安全距离研究分析

分析天然气钻井井场可能发生的事故类型及事故的破坏程度,选择适合的事故后果模型,对天然气井井喷失控后可能发生的蒸气云爆炸及硫化氢扩散的后果进行量化分析,根据超压-冲量准则、热剂量准则和硫化氢扩散行为规律,计算出爆炸波、爆炸火球及硫化氢扩散的危害范围。笔者建立了天然气钻井井口安全距离的计算模型,并提出一种确定安全距离的方法。通过计算给出不同无阻流量、不同硫化氢体积含量的20种条件下的天然气钻井井口安全距离,并应用该模型对某含硫气井井口安全距离进行了计算。实例表明,该方法具备实用性,值得在天然气井选址规划中推广和使用。     

氯气泄漏扩散模型的初步研究

根据京沪液氯泄漏的一些数据,选取液氯泄漏的瞬间为研究范围,设定液氯泄漏的瞬间为2 min,大气压力为10.132 5 kPa,温度为15℃,风速为6m/s,假设液氯泄漏后全部变成蒸气,重气云团半径为10 m,利用重气云扩散模型--盒子模型,对氯气云团扩散后果进行定量计算,得到氯气泄漏瞬间的伤害范围分别是致死区0.042 9 km2,重伤区0.0979 km2,轻伤区1.067 km2.据此判断,氯气泄漏事故后果非常严重.提出了该模型的不足和需要改进的地方.     

天然气管道泄漏爆炸实验分析

天然气管道失效造成泄漏爆炸给周围人员带来非常严重的危害,对其危害范围的研究对输气管道设计和运行具有重要的意义。常见的天然气管道泄漏爆炸伤害半径计算方法有蒸气云爆炸(VCE)定量评价模型、TNO多能法评价模型、API pub 581定量后果评价模型和炸药爆炸经验公式。为验证不同评价模型在受限空间的预测效果,利用天然气爆炸试验台进行了受限空间爆炸实验,得到最大压强与距离经验关系,计算出天然气浓度为7%、9%和11%情况下爆炸死亡半径。计算结果与不同经验模型预测结果比较,表明当天然气浓度为7%~11%时,蒸气云爆炸(VCE)定量评价模型和炸药爆炸经验模型与实验结果最为接近,误差分别为-113%和189%,TNO多能法评价模型和API pub 581定量后果评价模型预测结果偏小。结论对有限空间天然气管道爆炸研究具有实际意义。     

LNG储罐组泄漏爆炸事故后果模拟

文章以某城镇天然气气化站10个100m3液化天然气(LNG)储罐组为例,利用TNT当量法和超压准则模拟预测单个储罐泄漏后引发蒸气云爆炸(VCE)的事故后果,并采用国际劳工组织(ILO)提出的模型和瞬间火灾作用下的热通量准则模拟预测其余9个储罐连锁发生沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)的事故后果,定量计算爆炸事故的伤害半径范围,为火灾预防和消防抢险救援战斗提供现实的指导意义.     

天然气管道泄漏喷射火燃烧特性研究

针对天然气管道泄漏发生喷射火事故,采用动态火灾软件FDS进行天然气管道泄漏喷射火数值仿真,结合固体火焰模型分析了火焰几何特性、温度与热辐射空间分布等关键参数,依据温度与热辐射伤害准则确定了危险区域范围;并对比不同风速和泄漏孔径下火灾事故的危险范围,研究风速和泄漏孔径对火灾事故的影响程度。结果表明:热辐射是火灾后果的主导因素,25.4 mm泄漏孔径喷射火灾充分燃烧时,其火焰最高温度为1 200℃,喷射口25 m以内为危险区域,随风速增大,温度伤害范围略有增大,热辐射伤害范围显著增大;泄漏孔径变化对喷射火事故后果的影响与风速变化的影响相同,但泄漏孔径对事故后果的影响更为显著,泄漏孔径从6.35 mm增大至25.4 mm和101.6 mm,人员温度伤害半径分别增大2.71倍和10.42倍。最后,结合仿真结果,提出了具有针对性的喷射火应急防控措施。     

闪火灾害的后果分析

闪火是可燃性气体或蒸气泄漏到空气中并与之混合被点燃而发生的一种非爆炸性的蒸气云燃烧,其主要危害是热辐射和火焰直接灼烧。闪火的热辐射计算包括闪火动力特性及热通量计算。热辐射的大小由火焰的辐射能,视角系数和大气传输率所决定。运用Pietersen(1990)热辐射的伤害－破坏理论,分析计算了一起闪火灾害热辐射造成人的伤害后果和对建筑物的破坏后果。     

天然气管道蒸汽云爆炸事故定量计算及风险评估

为了研究天然气管道蒸汽云爆炸的破坏程度,结合实际案例,在不同的天然气泄露时间条件下,对天然气管道蒸汽云爆炸的破坏范围进行了定量分析,计算出个人风险值(IR)并做出累积事故率(F)-死亡人数(N)曲线,根据国家安全生产监督管理总局令(第40号)和ALARP准则进行评估。结果表明,当泄漏时间由60 s增加到300 s时,死亡半径和财产损失半径明显增大。同时,该天然气管道的IR值(5.6×10~(-4))要远大于规定的标准(1×10~(-6)),计算得到的F-N曲线大部分位于可以接受的区域,该研究结果为天然气管道的安全监测提供了依据。     

公路隧道内CNG管束气瓶车泄漏天然气扩散CFD仿真

气体管束气瓶车是运输压缩天然气(Compressed Natural Gas, CNG)的重要工具,针对CNG管束气瓶车运输过程中在公路隧道内发生追尾导致泄漏问题,基于计算流体动力学CFD方法,建立CNG管束气瓶车遭追尾致泄漏后果预测与评估模型,对公路隧道内风场条件下泄漏天然气的扩散过程进行模拟与分析,研究CNG管束气瓶车泄漏天然气在隧道内的扩散规律和形成的危险区域范围。仿真结果表明:泄漏天然气扩散具有极速泄漏、外力作用、初期膨胀增长和稳定收缩等特征;喷射气云团能够覆盖肇事车辆前部,可能导致驾驶人员窒息或引发火灾、爆炸事故;实例工况下,泄漏气体扩散至稳态以后,形成爆炸极限浓度范围内的气云分布在肇事车辆前部1.5m至肇事车辆中部之间的区域;进行事故应急响应时,应封锁事故隧道,加强隧道内通风,在消防水枪的稀释掩护下对管束气瓶车进行堵漏作业。     

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。     

大型油罐火灾爆炸危害范围研究

针对大型油罐火灾爆炸对人员伤亡危害范围的问题,采用PHAST软件模拟定量分析了外部环境（风速、大气稳定度、空气湿度）、初始条件（泄漏点离地高度、泄漏孔直径）和其他因素（防火堤面积）对火灾爆炸伤亡半径的影响,根据模拟结果拟合了外部环境和初始条件与池火灾和蒸气云爆炸危害范围的关系式。结果表明:在相同条件下,软件模拟与实验结果误差较小,该研究具有可信性;池火灾危害范围随风速、泄漏点离地高度、泄漏孔当量直径和防火堤面积的增加而增加,而与大气稳定度的关系不大;蒸气云爆炸危害范围随风速的增加而降低,随大气稳定度和泄漏孔当量直径的增加而增加,而与泄漏点离地高度和空气湿度影响不大;拟合得到的外部环境和初始条件与池火灾和蒸气云爆炸危害范围的关系式可为大型油罐火灾爆炸事故中相关作业人员的应急撤离提供决策参考。     

基于FERC模型的油品流淌火灾定量风险评估方法研究

为了评价油品储运过程中的流淌火灾风险,提出1种基于FERC模型的油品流淌火灾定量风险评估方法。以某汽油管道为例,分析大孔泄漏、中孔泄漏、小孔泄漏３种模式下流淌火各参数的动态变化过程,计算管道周边不同位置处的个人风险值。研究结果表明:流淌火燃烧面积的最大值随泄漏速率的增加而增大,对于给定的算例条件,大孔泄漏情景下的最大燃烧半径较小孔泄漏增大了18.4倍;相较小孔泄漏,大孔泄漏下安全距离增大了6.7倍;在距离泄漏点100 m的位置,小孔泄漏、中孔泄漏和大孔泄漏条件下的辐射热流密度值分别为0.13,1.34,8.02 kW/m2;距离泄漏点34 m处时,大孔泄漏已经占总个人风险的99%;在开展风险评价时,应着重分析大孔泄漏的情景。     

悬浮法氯乙烯聚合工艺的风险分析及安全技术

悬浮法聚合氯乙烯生产过程的主要风险是氯乙烯的"暴聚"事故和氯乙烯泄漏事故.聚合反应散热不足,温度过高导致"暴聚"事故.易燃易爆有毒的氯乙烯泄漏可能引发氯乙烯蒸汽云爆炸和火球(BLEVE)事故.以某PVC化工厂氯乙烯聚合釜生产为例,定量计算氯乙烯小孔泄漏量、蒸汽云及BLEVE火球的事故伤害与破坏后果.提出避免导致"暴聚"事故3种安全技术措施:良好的聚合釜反应散热降温;足够的搅拌强度和防止"粘釜"等.防止引发氯乙烯泄漏的3种途径为反应釜轴封、超压泄压时跑料和压力容器及管道的防泄漏技术.     

高压天然气非恒定速率泄漏扩散数值模拟研究

为保障天然气工业安全生产与运营,以某天然气储配厂为例,采用等效喷嘴和过程模型,利用FLACS软件对罐区高压天然气非恒定速率泄漏扩散进行数值模拟,考察环境风速及泄漏时间对气体泄漏扩散的影响.结果表明:储存压力为1.05 MPa的天然气储罐发生泄漏会产生欠膨胀射流,泄漏初期具有447.44 kJ的高动能,并在近场扩散起主导...     

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。     

Analyzing effective factors on leakage-induced hydrogen fires

Currently, novel energy resources are receiving increasing attention as a response to the limitation in fossil fuels as well as their adverse effects on human health. Hydrogen, one of the most abundant elements on the earth, can be regarded as a new energy source to replace fossil fuels. Therefore, safety assessment of the relating processes is very crucial by increasing use of hydrogen as a fuel source. In this regard, consequence analysis for risk assessment and power reduction is very important. The present study aims at modeling hydrogen dispersion along with consequence analyses for such events as jet fire and flash fire. The model was validated by using the data derived from a study on hydrogen leakage in supply pipelines in the laboratory of the University of Pisa. Modeling results reveal that ambient conditions will impose a milder impact on leakage consequences if internal pressure is high in release source. The safe distance was also estimated to be 14 m. Dispersion consequence modeling was performed, followed by the evaluation of the effect of environmental (i.e., stability, ambient temperature, surface roughness, wind speed, and humidity) and process (i.e., vessel temperature and pressure, leakage diameter, and releasing point height) parameters on maximum size flammable vapor cloud and maximum level jet fire radiation on the ground. The size of flammable vapor cloud (consequence dispersion index) and the maximum flux of radiation were affected by process parameters more than ambient parameters. Leakage diameter and the vessel pressure were found to have the highest impact on the operational parameters.     

重大事故后果模拟法在天然气场站安全评价中的应用

场站是气田集输的枢纽,也是高风险存在和集中的场所。本论文采用重大事故后果模拟分析法建立天然气泄漏速率估算模型、蒸气云爆炸模型,并以陕北某一天然气场站为例,借助Risk System软件对天然气泄漏速率和泄漏量以及蒸气云爆炸最大事故进行数值模拟。模拟分析结果有助于对天然气场站可能发生的各种事故进行风险评价,也有助于对各类风险大的危险危害因素提出对应的安全对策措施,确保安全生产。     

水面LNG液池扩展模型的分析与对比研究

为了评价在开阔水面上的液化天然气（LNG）火灾和蒸气云爆炸灾害后果,分析了LNG水面扩展动态过程;对比分析了Fay模型、FERC模型和计算流体力学软件FLACS的计算结果,探讨了LNG液池面积随时间的动态变化过程,分析了泄漏量、泄漏速率等参数对LNG液池扩展半径的影响;根据液池扩展模型的计算结果,确定了LNG液池的最大面积,并以此分析了LNG流淌火灾的辐射危害。研究结果表明:对于相同的泄漏条件,3种方法模拟的泄漏LNG水面扩展动态过程相似,一般情况下,FLACS模型,FERC模型和Fay模型所计算的最大液池半径依次增大;由于FERC模型与FLACS软件的模拟结果接近且偏于保守,故此在一般的工程应用时,采用FERC模型即可方便快捷地获得较为准确的结果。