泄漏油气燃爆灾害下FPSO结构响应分析

为评估FPSO泄漏油气燃爆事故中结构损伤风险,采用等效TNT法结合AUTODYN软件分析结构在爆炸冲击波下动态响应,分析其塑性、变形及应力分布,评估不同工况下结构损伤程度。结果表明,TNT起爆后冲击波高速传播,10ms时已覆盖工艺I区,经反射叠加耦合后破坏力增强;原油热处理器和电脱盐器发生失效和变形,生产甲板边缘位置受约束较小,发生较大变形,部分区域屈曲破坏;参与反应的油气越多,相同结构等效应力及变形越大,大应力、大变形区域分布越广;d=60mm时部分结构完全失效。     

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。     

基于Fluent的埋地原油管道泄漏事故后果分析

埋地输油管道一旦发生泄漏,一方面会造成土壤污染,另一方面当原油泄漏量过多时会上渗到地面形成油池,进而引发池火灾,对人员、环境、设备均会造成危害。为了研究埋地输油管道泄漏事故的后果,为事故救援及处理提供参考,提出了一种针对此类事故的土壤污染、池火灾后果定量分析方法。方法以Fluent软件为工具模拟原油被点燃前的泄漏扩散情况,分析原油在土壤及地面上的扩散规律及范围,并结合危害模型得到池火灾造成的热辐射危害范围。利用该方法对不同管道压力和泄漏孔径的6种工况下的事故进行了分析,结果表明,原油管道泄漏时的压力及泄漏孔径对原油扩散速度影响较大,进而影响避免事故的难易程度。     

LNG储罐泄漏火灾爆炸事故后果定量分析

分析了目前用于定量预测LNG储罐泄漏火灾爆炸事故后果的三种主要计算模型,并基于ALO-HA软件对LNG储罐泄漏导致的火灾爆炸事故后果进行了定量评估,深入分析了风速、泄漏部位对LNG储罐泄漏事故的影响.结果表明:①在蒸汽云爆炸模型条件下,可燃区域和爆炸冲击波伤害区域随风速的增大先增大后减小,风速为7 m/s时达到最大值;随泄漏点与储罐底部距离的增大而减小;②在池火模型条件下,热辐射伤害区域随风速的增大先增大后减小,风速为10 m/s时达到最大值;随泄漏点与储罐底部距离的增大而减小;风速使该区域向下风向方向偏移,且偏移程度随风速增加而增加;③在沸腾液体扩展蒸气云爆炸模型条件下,风速和泄漏源位置变化对热辐射伤害区域形状和面积定量计算结果没有影响.     

天然气净化厂内设备设施失效后果定量评价

天然气作为清洁能源,属于易燃易爆介质,突发状况下可能造成严重事故后果。天然气净化场站多分布在城市周边区域,但场站内设备布置比较拥挤,某台设备设施发生失效,可能会对设备本体及邻近设备造成影响,形成财产损失,更严重的情形会造成人员伤亡。本文通过事故后果分析工具SAFETI模拟酸气后冷器在2种风速下,水平方向发生3种不同孔径泄漏时,天然气遇到明火,发生喷射火和爆炸的场景。根据模拟结果,当泄漏介质总量较大时,风速越大,失效后果越严重,因为容器体积小,发生完全泄漏的时间较短,因此风速对其事故后果影响较小;在风速相同的情况下,事故后果影响范围也随着泄漏孔直径的增大而增大。由此可见,最严重的事故后果会发生在风速较大时水平方向的较大孔径泄漏。根据喷射火热辐射和爆炸超压的影响范围,可为后续场站设备安全运行管理提供决策依据。     

强风条件下大型储罐火灾的热辐射灾害影响

风速对火灾的发展过程有很重要的影响,目前国内外对强风条件下储罐区防火间距的规定尚不明确。利用FDS火灾模拟软件对强风条件下容积为10万m~3的大型原油储罐进行了火灾仿真模拟。分析了6级、8级、10级及12级强风作用下火源的热释放速率、火焰中心温度及热辐射强度的变化特征,得到了热辐射对普通人员、消防官兵及邻近下风向储罐的灾害影响程度。结果表明,随风速增大火焰热释放速率有增大的趋势,火焰中心温度不断降低,且高温区域高度不断下降。在强风作用下,火焰向下风向发展,下风向热辐射强度上升,导致下风向邻近储罐在热辐射的不断作用下有破裂泄漏的可能。对于常年有强风发生的地区,现阶段规定的10万m3油罐间的防火间距已不能满足储罐的安全性,应根据当地实际情况进行调整。     

山脚地形下天然气管道泄漏扩散的特性分析北大核心CSCD

为了研究山地天然气管道泄漏扩散的影响情况,掌握山地管道泄漏扩散的规律,以西南山地天然气管道沿线高后果区为工程背景,建立山脚地形下管道泄漏扩散模型,采用计算流体动力学(CFD)软件Fluent研究不同泄漏孔径、不同风速对山脚地形下泄漏扩散的影响情况。结果表明:随泄漏孔径增大天然气射流核变粗、变长,射流初始截面和初始速度变大,射流的高度和幅度也变大,泄漏的影响区域变大;随泄漏孔径增加山脚地形下射流中心线的偏转程度变大,山脚处聚集的甲烷质量分数越来越高;在有风条件下,风速作用使甲烷在山脚处产生了聚集,且聚集的甲烷质量分数超过使人窒息的甲烷质量分数10%,随风速增大山脚处甲烷聚集的质量分数先增加后减小,且沿山坡向上扩散的甲烷质量分数先增加后减小。     

油罐区泄漏及火灾危险危害评价

对某大型油罐区进行泄漏及火灾的危险危害评价.采用毒性物质泄漏扩散模型模拟油罐的泄漏事故,得出了泄漏介质在罐区附近的等质量浓度分布曲线;采用池火火焰与辐射强度模型,计算油罐、输油管道、汽车装油栈台等发生池火灾时的热辐射强度,并结合不同辐射强度值对人和设备的影响程度,给出了池火灾的影响范围.     

概率火灾安全分析方法研究

为分析和评估火灾对设备、建筑物等敏感目标结构安全的影响,结合化工定量风险评估方法和气体爆炸概率安全分析方法,提出概率火灾安全分析策略和实施流程。该方法包括火灾危害辨识、泄漏速率计算、火灾后果模拟、频率分析、绘制频率超越热载荷曲线、结构响应分析等关键步骤。以某柴油罐区为例,通过频率分析和火灾模拟,绘制出频率超越热载荷曲线,假定火灾风险可接受准则为10-4/a,求得对应的可信热载荷为21 kW/m2,并以此值作为结构热响应分析的输入参数。火灾概率安全分析方法侧重于描述火灾热辐射强度及其对应的发生可能性,判定敏感目标遭遇的可信火灾热载荷强度和结构热响应行为,评估消防减灾措施效果,确保结构完整性和可用性,不评价工艺系统潜在火灾风险的高低。     

大型原油储罐泄漏隔堤池火灾后果研究

为了研究储罐大孔泄漏后可能产生的隔堤局部面状液池火灾,以10万立方大型原油储罐为例,采用计算流体力学软件FLUENT和火灾模拟软件FDS计算储罐在真实泄漏场景下的液池区域,模拟发生隔堤池火的分布特征及对临罐热辐射影响。研究结果表明:储罐原油泄漏后将在隔堤内形成相对稳定面积的液池,在储罐不同方位处泄漏形成的液池面积与储罐壁距雨水收集槽长度相关;储罐正下方的隔堤池火对储罐造成的热辐射极大;风对临罐受到的池火热辐射强度影响明显,指向罐组中心方向的来风对临罐热辐射强度影响较大。     

石化企业设备密封点泄漏检测技术研究

介绍了国内外泄漏检测技术研究现状及发展趋势.利用专业的泄漏检测仪器设备,依据泄漏检测工作流程,对某石化企业进行了全面的泄漏检测.泄漏检测数据统计分析结果表明,企业密封点的外漏比较严重,内漏较轻;加氢装置、油品车间、气分装置、延迟焦化、重整加氢车间和聚丙烯装置密封点泄漏比较严重;采样口、排凝口、调节阀、阀门、阀杆、火嘴、长明灯和法兰泄漏较为严重;红外热像技术在设备密封点气体泄漏检测方面功能强大,应用前景广阔.同时对检测到的泄漏点和问题给企业提出了建议和措施.     

Fire and explosion assessment on oil and gas floating production storage offloading (FPSO): An effective screening and comparison tool

Fires and explosions have been identified as major potential hazards for Oil and Gas Floating Production Storage Offloading (FPSO) installations and pose risk to personnel, assets, and the environment. Current fire and explosion assessment (FEA) tools require physical effect modeling software and follows standards from API, ISO, and engineering practices. However, the tools are not specific to any particular system such as an FPSO, and do not provide comprehensive guidance for safety engineers to perform FEA.This paper discusses the development of a screening and comparison tool for FEA on FPSOs and the incorporation of an expert system into the tool. The results are computerized using MS Excel/VBA to provide a structured and comprehensive assessment on each equipment and module handling natural gas, crude oil, methanol and diesel on FPSO topsides.This tool features built-in calculations for jet and pool fire size estimation for gas/liquid releases, and the ability to perform Quantitative Risk Analysis (QRA) to specify the personnel and equipment risk for varying leak sizes and process conditions. Control and recovery measures are incorporated as an expert system based on report findings, engineering practices, and relevant standards. Bowtie analysis is applied in the tool to define detailed control and recovery measures for the FPSO based on the incident scenarios. An explosion assessment is performed by incorporating physical effect modeling software results.Unique features provided in the tool include fire and radiation contour mapping on an FPSO layout to help determine personnel and equipment risk more accurately and fire pump sizing that can be used to verify the amount of water deluge system required to mitigate fires and explosions. In addition, flexibility of data input (process data, failure rate data, etc.) and user interfaces assist safety engineers to screen and compare process alternatives, check design quality, and evaluate design options at any design stage.     

基于FLACS CFD的不同气油比油气混输管道泄漏火灾后果对比

不同气油比的油气混输管道泄漏后果危害形式和风险差异的准确判断对于管道泄漏应急处置至关重要。以中国西部某油田集输管道为研究对象,针对不同气油比管道泄漏的火灾危害进行了对比分析,构建了FLACS CFD模型,并研究了油气混输管道原油泄漏形成池火的火灾特征和影响范围,以及天然气泄漏形成喷射火的高温分布和影响规律。研究结果表明:应急处置应考虑不同气油比下池火与喷射火危害的差异。在油气混输管线泄漏10 min形成稳定火焰的场景中,气油比低于100 m3/t时,原油池火为火灾危险的主要影响因素;气油比高于200 m3/t时,天然气喷射火为主要影响因素;气油比超过250 m3/t,高温覆盖距离不再明显增加;40 m为此场景下混输油气泄漏喷射火致死距离上限,120 m为温度影响上限。     

Cause analysis of the fire and explosion during crude oil desulfurization in China

A serious fire and explosion accident that resulted in massive crude oil leakage and severe environmental pollution occurred on 16 July, 2010, in Dalian Port, China. To investigate the root cause of accident and conduct a wide-range investigation, desulfurizing agent JH02, which has a similar ingredient to the desulfurizing agent HD used in Dalian Port, and TS02 were employed in this study to determine the role of desulfurizing agents in the accident. The thermal behavior of crude oil, desulfurizing agents, and their mixtures was measured by using a C80 calorimeter. By using the calorimetric data, the kinetic parameters of the chemical reaction, such as activation energy, pre-exponential factor, and self-accelerating decomposition temperature of crude oil, as well as JH02, TS02, and their mixtures, were calculated and compared. The results indicated that the direct cause of the accident was the thermal runaway initiated by the increasing instability of the crude oil–desulfurizing agent mixture. Excess pressure in the oil pipeline triggered the physical explosion, but it alone was not enough to cause a serious damage. Furthermore, a stable desulfurizing agent such as TS02 could not ensure a safe desulfurizing process. The results of this study would benefit the safety management of desulfurizing processes during production and storage.     

基于微积分的LPG和CNG喷射火模型建立和三维数值模拟

由液体和气体泄漏引发的喷射火灾事故屡见不鲜,而现有的喷射火模型却有诸多缺陷。将喷射火形状近似为圆锥,鉴于液体和气体的泄漏速度随压强和温度均有变化、点源离地面会有一定高度、风速对火焰倾角也有影响、圆锥喷射中心线上每个点源对目标的热辐射均不同等实际情况,新建液体和气体扩展半径的计算方法,引入风速对火焰高度和火焰偏角的作用,比较AGA法和Thornton模型,发现AGA法更加符合实际,再利用微积分原理建立三维点源喷射火模型,展示火焰形状对目标的影响,从而得出热辐射的最终危险性。最后以LPG和CNG储罐喷射火事故为例进行对比验证,首次模拟出喷射火的形状,更清晰准确地展示了目标入射热辐射通量随目标点位置的变化和危险范围,可为火焰阵面处的消防安全决策提供参考。     

黄岛石化区消防安全初评估

黄岛石化区是一个集油品储运、原油炼制、芳烃加工为一体的大型石油化工基地。目前,区域内拥有原油炼制能力达到1000多万吨,危险化学品存储能力接近1000万吨,危化品码头吞吐能力接近6000万吨,并且危化品项目的规模还在不断扩大中。鉴于危化品项目的危险性较高,石化区域的消防安全就成了企业生产安全的重要保障,而消防安全是否有保证则与区域内企业的生产存储装置的危险程度、安全设施配置、消防设施的配置以及消防队伍和车辆的配置等有直接的关系。笔者通过对区域内上述各方面信息的详细了解,并在参阅了大量技术文献资料的基础上,分别以生产装置火灾和存储装置火灾为对象进行了消防安全的初步评估,同时对区域内消防方面存在的问题提出改进建议。