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。     

Experiment and simulation research of evolution process for LNG leakage and diffusion

The frequent occurrence of LNG leakage accidents has caused serious economic loss and environmental damage. Experiments and simulations can be combined to obtain the transient process of LNG leakage and diffusion. This paper analyzed LNG leakage diffusion rules with experiment results obtained by depleting 1.4t LNG. The vapor clouds and LNG concentration are measured, which can be a comparison with the simulation results. Computational fluid dynamics and gas diffusion theory were chosen as the theoretical basis, simulating the transient process of LNG gasification to obtain the diffusion concentration rules. The simulation of LNG diffusion is divided into two parts: LNG leakage at the source and atmospheric diffusion. The maximum concentration of methane in the experiment was 4.1%, and the maximum concentration in the simulation was 4.6%. The results show good agreement of the deviation statistics, which fall in the standard recommendation value range. Then we make a prediction of the dangerous concentration area and the flammability hazard zone of LNG leakage accident. The simulation results show that the range of the lower wind direction danger area firstly increases and then decreases, and the maximum distance of IDLH increases firstly and arrived at the peak of 52  m at 300s.     

基于ALOHA软件的某化工厂选址合理性评估

为了研究化工厂选址的合理性,以山东省某化工厂为例,采用ALOHA(有害大气空中定位软件)模拟软件定量确定厂区内环氧乙烷毒气扩散事故的影响区域和敏感点毒气浓度,结合GoogleEarth地图对影响范围进行实地拟合。结果表明化工厂的环氧乙烷储罐泄漏后,毒气扩散到厂区范围之外,毒气浓度在50~500ppm之间的重伤区(ERPG-2)扩散距离可达1.7km,对周围居民的人身安全构成严重威胁;厂区应根据拟合结果重新规划工厂中环氧乙烷储罐的位置;ALOHA软件对化工厂选址评价提供了新的手段。     

自愿减排项目碳泄漏：内涵、类别及应对

自愿减排项目是碳排放交易市场抵消机制的运行载体,灵活的自愿减排抵消机制是碳排放交易市场的补充,对应对全球气候变化问题具有重要意义。碳泄漏,作为严重影响抵消项目减排效率的热点问题值得关注。目前,中国已形成较大规模的自愿减排市场,截至2018年底,国家发展改革委共签发了约7200万tCO_2当量减排量,我国在建立健全自愿减排抵消市场机制的过程中,需要把握项目碳泄漏的负外部性这一实质,厘清其运行机理并积极应对。本文旨在系统阐述该问题,并为进一步实现抵消项目减排潜力提供思路和方向:从自愿减排项目碳泄漏的内涵与定义出发,首先对项目碳泄漏的分类进行梳理,并依据产生途径的不同重点分析了活动转移排放、生命周期、市场路径、生态以及技术泄漏的作用机制、影响因素及其相应的研究方法;其次从具体项目应用、系统项目应用和宏观应用三个层面讨论了应对自愿减排项目碳泄漏问题的管理对策;最后结合我国自愿减排抵消市场的实际情况,建议未来抵消项目碳泄漏的应对和管理应在分门别类对其概念进行精准定义的基础上将解决措施的成本效益考虑在内,此外,在评估泄漏量时需要同时测算不同类型的碳泄漏,探究其协同效应以免高估其泄漏程度。     

Experimental research of LNG accidental underwater release and combustion behavior

Evaluating potential hazards caused by accidental LNG release from underwater pipelines or vessels is a significant consideration in marine transportation safety. The aim of this study was to capture the dynamic behavior of LNG jet released under water and to analyze its vapor dispersion characteristics and combustion characteristics on the water surface during different release scenarios. Controlled experiments were conducted where LNG was jet released from a cryogenic storage tank. The dynamic process of LNG being jet released from orifices of different sizes and shapes, as well as the rising plume structure, were captured by a high-speed camera. The leakage flow rate and pipeline pressure were recorded by a flow meter and pressure gauge, respectively. The concentration distribution that emanated from the water surface was measured utilizing methane sensors in different positions with various wind speeds. The flame combustion characteristics of LNG vapor clouds, which immediately ignited upon the enclosed water tank, were also recorded. Additionally, the mass burning rate of the flame on the water surface was evaluated, and a new correlation between the ratio of flame length and width was established. The results indicated a large dimensionless heat release rate (Q*) and a continuous release flow rate in a limited burning area. This study could provide greater understanding of the mechanisms of LNG release and combustion behavior under water.     

非金属管道微小泄漏动力学数值模拟和试验对比

为了探索非金属输送管道泄漏规律,从数值模拟和试验两个角度,对液体PE管道发生泄漏前后管道内流体与泄漏口的流动状态进行了对比分析,为判定管道泄漏提供了依据。运用FLUENT软件针对PE液体管道泄漏,在不同孔径、不同压力下,构建管道泄漏模型分别进行仿真,分析不同泄漏情景下压力梯度的分布规律。同时在近似相同条件下进行PE管道两点泄漏模拟试验。结果显示:数值模拟与试验结果基本一致,泄漏孔处压力、流速均与管内初始压力成正相关;初始压力和孔径的增大,会导致管内压力下降速度上升,但最终会趋于稳定值。     

多点泄漏对天然气管道沿线压力的影响研究

为研究不同的多点泄漏工况对管道流动参数的影响,基于流动方程建立数学模型,讨论泄漏后压力下降幅值与泄漏位置、泄漏点数的关系,在室内输气环道采集多点泄漏工况下的压力信号并对理论分析结果进行验证。结果表明:泄漏点的上游和下游压力均减小,越靠近泄漏点压力降越大;2个泄漏点之间压力也下降,越靠近上游泄漏点,压力下降幅度越大;泄漏点距起点越近,泄漏引起的压力降低幅值越大。压力下降的幅值受距离起点最近的泄漏点位置影响最大,且随着泄漏点数的增多而增大。     

基于OpenFOAM的综合管廊舱内燃气泄漏扩散数值模拟

为实现综合管廊燃气泄漏扩散的精确高效模拟分析,进而为综合管廊燃气泄漏事故的安全防控提供技术支撑,利用OpenFOAM对城市地下综合管廊舱内燃气泄漏扩散进行数值建模计算,研究分析通风受限空间内的燃气泄漏扩散规律,并结合对应急响应时间的分析验证了通风策略的有效性。研究结果表明:气体射流作用与浮升力作用是影响综合管廊燃气泄漏扩散浓度分布的重要因素,采取合理的通风措施可有效加速燃气的流动与扩散,缩短燃气泄漏报警响应时间,有利于燃气泄漏事故应急决策与应急救援的快速实施。     

穿层爆破中控制孔对裂隙扩展作用机理试验研究

为研究控制孔在穿层爆破中对裂隙扩展的作用机理,在实验室内进行穿层爆破相似模拟试验。研究表明:煤岩体试块上表面产生了贯穿炮孔和控制孔的裂隙,侧面生成了多条不规则的裂隙,试块内部出现了包括沿控制孔方向发展的多个断裂面;炮孔和控制孔连线上产生了较高拉应力,炮孔和控制孔连线方向上拉应变峰值是炮孔45°方向上的拉应变峰值的1.12倍;爆破产生的压缩应力波P和在控制孔处反射生成的反射横波Sr、反射纵波Pr在控制孔附近的煤岩体上产生应力叠加,造成煤岩体损伤,最终形成贯穿裂隙。穿层爆破中控制孔对爆生裂隙的扩展起到导向作用,但由于穿层爆破中煤岩交界面的存在,使得应力波出现复杂的反射、透射、叠加效应,造成煤层内裂隙无序发育,工程现场应予以重视。     

井下采空区构筑物漏风实测装置研发及应用

为了实时动态监测采空区构筑物漏风情况,自主研发了一种井下采空区构筑物漏风实测装置。通过现场实测及应用,研究结果表明:风流从工作面上进风口漏入采空区,而采空区中风流一部分通过与工作面之间的漏风流进入工作面下进风口,在下隅角位置附近形成一个涡流区;另一部分风流穿过沿空留巷构筑物进入留巷内,由于采空区的压实程度不同,采空区侧留巷内漏风速度曲线近似呈“L”型下降;通过收集分析留巷内漏风气体,其结果可反映采空区中瓦斯浓度分布情况,为采空区瓦斯治理提供了一种新的监测技术手段,且能有效地降低采空区瓦斯事故发生率,保证矿井的安全生产。