基于HCNAM-BN的化工过程爆炸事故致因链分析

为了从源头上预防化工过程爆炸事故,依据风险耦合理论,探讨了各风险因子非线性耦合演化为爆炸事故的机理,构建了层次耦合网络分析模型（HCNAM）;从多因素风险耦合角度分析了国内外44起典型化工过程爆炸事故,统计了各风险因子之间的耦合概率并进行了耦合致因重要度分级;采用耦合概率与二态分布相结合的条件概率分布,将层次耦合网络分析模型转化为贝叶斯网络,并对氯乙烯单体槽爆炸性混合气体爆炸事故进行了应用研究。结果表明:91种双因子耦合风险状态中,47种呈现弱耦合致因特性;7种因子双耦合形成风险的概率较大;基于HCNAM-BN模型分析事故,可有效辨识事故最可能致因因素,获取各事故致因链的发生概率并确定事故网络关键节点。     

隧道并行输气管道爆炸对邻管的冲击效应分析

针对隧道内输气管道泄漏发生爆炸对相邻管道的潜在威胁,基于泄漏率的求解,得到爆炸气体的扩散分布规律,确定蒸气云爆炸的TNT当量;利用LS-DYNA有限元软件建立隧道并行输气管道爆炸模型,分析在不同的泄漏尺寸、爆心距和风速下,邻管对爆炸冲击的动力学响应。基于峰值振速的经验公式的验证,表明所采用的管隧模型的可行性。结果表明:在内压和爆炸荷载的共同作用下,隧道内管道的等效应力和速度会出现多个峰值,有别于开敞空间的爆炸规律;泄漏尺寸越小、爆心距和风速越大,管道的动力响应越小;相比爆心距和风速,管道的动力响应峰值对泄漏尺寸的变化更敏感。研究成果可为管隧结构在极端情况下的事故预防和维护抢修提供理论指导。     

受限空间网状高分子材料抑制油气爆炸实验研究

为研究新型网状高分子材料对油气爆炸的抑制作用,搭建了狭长受限空间油气爆炸抑制实验系统,进行了油气爆炸抑制实验,通过对比是否按留空率规范填充抑爆材料所达到的3种工况,分析了爆炸超压值、升压速率、火焰强度和火焰持续时间等特性参数变化情况。实验结果表明:新型网状高分子材料对油气爆炸产生的最大爆炸超压值、升压速率和火焰强度有明显的抑制作用;新型网状高分子材料对火焰的传播有明显的阻滞作用,使火焰传播速度减小;当新型材料按照规范填充时,最大爆炸超压值和升压速率分别下降了84.36%和 39.18%以上,火焰被完全熄灭,并且距离点火端越远,抑爆效果越明显。     

An optimal level of dust explosion risk management: Framework and application

The current research provides guidance on the prevention and mitigation of dust explosion using a Quantitative Risk Management Framework (QRMF). Using concepts drawn from previous studies, the framework consists of three main steps: (i) a new combined safety management protocol, (ii) the use of DESC (Dust Explosion Simulation Code) and FTA (Fault Tree Analysis) to assess explosion consequences and likelihood, respectively, and (iii) application of the hierarchy of controls (inherent, engineered and procedural safety). QRMF assessment of an industrial case study showed that the original process was at high risk. DESC simulations and Probit equations determined the destructive percentages. FTAs revealed high probabilities of explosion occurrence; in addition, detailed individual and societal risks calculations were made, before and after the framework was applied. Based on the hierarchy of controls technique, the framework showed significant risk reduction to the point where the residual risk was acceptable for the process.     

Small-scale physical explosions in shock tubes in comparison with condensed high explosive detonations

A series of small-scale experiments involving physical explosions in a 1.6 l pressure vessel was carried out. Explosions were initiated by spontaneous rupture of an aluminium membrane on one side of the vessel at a pressure in the range 1–1.2 MPa. The pressure waves released were measured at different distances along two separate shock tubes, one 10 m long and 200 mm in diameter (closed at one end by the high pressure vessel) and the other 15 m long and 100 mm in diameter.TNT equivalency was used for predicting the blast wave characteristics after vessel rupture. TNT equivalency was used because equations for prediction of peak pressure and impulse of the blast wave in 1-D geometry after detonations of condensed explosives are known. Some experiments with an equivalent amount of real explosive were carried out for comparison with the theoretical and experimental data obtained. The applicability of the TNT equivalency method presented for calculations of maximum pressure and shock wave impulse generated after rupture of the pressure vessel in 1-D geometry is discussed.     

碳酸氢钠及其固态分解产物对玉米淀粉爆炸抑制实验研究*

为研究NaHCO3对玉米淀粉爆炸的抑制效果,采用20 L球形爆炸装置测试玉米淀粉在添加不同抑制比NaHCO3及其固态分解产物Na2CO3后爆炸参数变化规律,并分析NaHCO3抑制淀粉爆炸过程。结果表明:NaHCO3及Na2CO3对玉米淀粉爆炸均有抑制作用,NaHCO3抑制效果优于Na2CO3;混合粉尘的最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率与爆炸指数随抑制比增大而逐渐减小,爆炸时间随抑制比增大而逐渐延长。随着NaHCO3浓度增加,物理抑制效果逐渐增加,化学抑制效果基本保持不变。NaHCO3浓度不同时,其抑制主导过程不同,当抑制比为0.1~0.5时,NaHCO3抑制效果以化学抑制为主,物理抑制为辅;抑制比为0.8和1.2时,NaHCO3抑制效果以物理抑制为主,化学抑制为辅;当抑制比为1.2时,玉米淀粉爆炸完全被NaHCO3抑制,此时物理抑制起主导作用。     

初始瓦斯浓度对爆炸温度影响实验研究*

为探索瓦斯爆炸过程中温度变化规律,基于球形爆炸实验,研究不同初始瓦斯浓度条件下爆炸温度及爆炸温度与爆炸压力之间的相互作用关系。结果表明:随初始瓦斯浓度升高,在6.5%(低浓度)、9.5%(当量浓度)、12%(高浓度)时出现爆炸温度极大值,分别为995,932,1 153 K;爆炸过程中温度延迟时间及升温时间与初始瓦斯浓度曲线均呈U型变化,当初始瓦斯浓度约为9.5%(当量浓度)时,温度延迟时间及升温时间变化较小;当初始瓦斯浓度在爆炸上限浓度（16%）和下限浓度（5%）附近时,受瓦斯浓度影响变化较大;初始瓦斯浓度在9.5%时,瓦斯爆炸过程中的压力波促进火焰燃烧波的反向传播,出现二次升温现象。研究结果可为完善瓦斯爆炸温度变化机理、提高灾害防控技术提供依据。     

氧气瓶内附油脂充氧过程爆炸分析与计算

分析总结了氧气钢瓶物理爆炸和化学爆炸的原因。针对2009年某市发生的一起氧气瓶内含油脂爆炸事故,系统分析了国内曾经发生的几次因油脂导致气瓶爆炸事故。油脂进入到氧气瓶内大都是由于误操作。油脂与高压纯氧接触会发生剧烈的自燃氧化放热,使瓶内的氧气迅速升温升压,超出气瓶承压极限导致爆炸破裂。分析比较发现由油脂导致的气瓶爆炸,其破坏程度不如混入可燃气体导致的气瓶爆炸剧烈,一般不是粉碎性爆炸。在正常的充氧过程中,氧气瓶温度会升高,采用变质量热力学中的方法,计算说明气瓶在充装过程中氧气温度的具体变化。充氧温度计算为充氧工作人员提供参考,如发现异常情况,可以及时地控制和预防。由现场压力表可知氧气瓶在充装至12MPa时发生爆炸,而氧气瓶最小爆炸压力为37.6MPa,油脂燃烧放热,计算可知致使钢瓶爆炸破裂所需要的最小油脂量,为66.4-79.6g。不同的充装压力下发生爆炸,所需要的最小油脂量不同,充装压力越高,爆炸所需要的最小油脂量越少。     

关于GB18218-2009标准中易燃气体临界量分析

分析了我国重大危险源辨识标准的修订工作及评价方法的研究状况。新标准明确监管对象为危险化学品,并通过设立危险化学品类别及其临界量的方式拓展了监管范围。我国采用的重大危险源评价方法着重关注危险物质的种类和数量,以物质的固有危险性作为评判依据,更符合我国危险化学品现状。利用蒸气云爆炸及沸腾液体扩展蒸气爆炸两类事故模型对GB18218-2009中临界量的易燃气体可能的致害范围进行模拟分析。研究认为,危险化学品重大危险源的辨识是在物质固有危险性的基础上,综合考虑了事故发生频率、次要危险性、化学反应活性及对环境影响等诸多因素。     

作业条件危险性评价法在深水钻完井作业评价中的应用研究

深水钻完井作业长期暴露于危险环境中,被普遍认为是高危作业。同时深水事故的发生给人类带来深刻的教训,例如墨西哥漏油事件造成恶劣的海洋环境污染,有必要提高钻完井作业的安全性。由于深水钻完井作业复杂,其危险性复杂多样,需从作业单元入手详细分析其危险性。本文采用作业条件危险性评价法（LEC）对深水钻完井作业进行危险性评价。首先,辨识危险有害因素;其次,在对作业条件危险性评价法进行改进的基础上分析深水油气田钻完井作业火灾爆炸危险性。分析结果表明改进后的作业条件危险性评价法能够更准确地确定危险等级,为对深水钻完井作业其它危险因素评价提供了参考。