火灾中液化气储罐热响应CFD模拟的UDF程序设计

为了降低火灾环境下储罐内部介质热响应及储罐失效试验研究的成本和风险,更好地为储罐事故的预测预防提供模拟依据,利用Fluent 12.0软件对密闭容器内部介质的传热传质过程进行模拟,给出了内部介质在受热和冷却条件下相变的控制方程;通过考虑内部介质气化热随温度的变化及饱和温度与区域单元压力之间的关系,编写了内部介质在受热和冷却条件下质量和能量源项的用户自定义函数(UDF);通过对部分参数进行简化,分别给出了喷射火和池火条件下丙烷储罐热响应模拟的结果,并与试验结果进行了对比.结果表明:储罐热响应各主要参数(内部介质温度、壁面温度,储罐内部压力)的误差在喷射火条件下低于15％,在池火条件下低于12.4％.这表明模拟所需源项UDF正确,可以用于现实储罐热响应的模拟.     

储罐硫腐蚀产物标志性气体的监测

含硫油品储罐内的腐蚀产物与油品中的活性硫反应生成硫化物,而此类硫腐蚀产物氧化自燃是导致储油罐发生火灾、爆炸事故的重要原因.通过试验考察了氧气体积比对硫腐蚀产物氧化自燃过程的影响,探索了铁锈模拟物在氧化过程中SO2气体的释放规律.结果表明:氧气浓度越高,硫腐蚀产物的自燃危险性越大;随着O2浓度增加,氧化反应中SO2的浓度越大,SO2气体析出速度越快,当氧化反应的温度为40℃时,SO2气体浓度达到最大.     

水温对平流式二沉池运行影响的数值模拟

借助改进的RNG κ-ε两方程湍流模型和简化的多相流混合模型,采用计算流体力学软件Fluent模拟某污水处理厂平流式二沉池在不同水温下的运行效果.通过对比Johnson对水库水温变化的实测数据验证了模型和模拟方法的可靠性.对平流式二沉池的模拟结果表明:不同水温条件下池内水流速度存在相似的分布,在池的下部和上部各存在一个回流区;池内水温降低会造成上部回流区域减小、出水固体颗粒质量浓度增大,从而导致二沉池的颗粒去除率降低;采取增大颗粒粒径、密度和在沉淀池出水口前加设挡板的措施均能有效降低出水固体颗粒质量浓度.     

池火灾热辐射下的最小安全距离

防火间距是石油化工企业平面设计中的一个重要参数 ,笔者旨在从流体力学角度研究池火灾发生情况下邻罐之间最小安全距离 ,从而给防火间距的制定提供依据。辐射是储罐区池火灾的主要传热方式 ,作者对池火灾形状以及介质辐射吸收性质进行了适当的简化 ,用CFD软件Fluent对丙烷液化烃储罐池火灾热辐射进行了数值模拟。模拟结果表明对于锰钢材料、内径为 1 2 4 1 0mm液化烃压力储罐 ,稳态池火灾情况下 ,相邻两储罐之间的最小安全距离为 1 5m。     

基于多源数据融合的石油罐区安全监控模型

由于单一传感器在石油罐区安全监控中容易受到外界因素影响从而产生误差,为提高传感器检测结果的可靠性和罐区安全监控预警的准确性,基于多源数据融合技术,建立罐区安全状态预警模型。首先,介绍了多源数据融合技术的3个层级:数据级融合,特征级融合和决策级融合,以及目前各领域常见的数据融合方法;其次,建立了基于最优加权融合算法的一级融合模型和基于BP神经网络算法的二级融合模型;最后,得到石油罐区安全监控数据融合模型,并为进一步的实践应用打下了理论基础。     

基于火灾场景的大型浮顶储罐区全过程风险防范体系研究

针对大型浮顶罐区火灾事故风险特征,通过对火灾场景辨识及其火灾风险影响因素分析,结合预防初期火灾场景风险要素和消防系统有效性,提出了罐区火灾事故现实风险的评估框架及确定方法。在此基础上,构建了基于火灾场景的全过程风险防范体系,包括库区评估规划、罐体本质安全化设计、库区火灾预防、罐区火灾扑救、园区火灾事故管理等5个方面,并给出相应的对策措施。大型浮顶罐区全过程火灾风险防范是一个持续改进的结构化过程风险管理体系,有助于实现罐区火灾风险的过程安全管理,进而提高仓储型园区的整体消防安全保障能力和风险防控水平。     

基于疲劳累积破坏机制的储罐结构动力可靠度分析

针对随机风载荷作用下储罐结构动力可靠性问题,以300 m3的中小型立式低温储罐为研究对象,利用AR模型进行数值模拟得到风载荷的脉动风速时程与脉动功率谱密度函数。采用ANSYS建立储罐三维有限元模型,并对储罐进行动力学分析,计算出储罐结构的随机响应,进而求出随机风载荷作用下储罐结构动力可靠性所需全部数字特征,最后利用疲劳累积损伤机制计算得到储罐的动力可靠度。结果表明:假设结构强度不随时间退化,前5 a动力可靠度基本保持不变,随着使用年限的延长,动力可靠度下降速度明显增大。研究方法可为储罐的动力可靠性及寿命预测提供一定的理论依据。     

Study on the dynamic response of polyurea coated steel tank subjected to blast loadings

Steel tanks are widely used in the storage of various chemical liquids, and the blast resistance of the tanks is very important because of the explosiveness of these liquids. To explore a feasible method to improve the blast resistance of steel tanks, the effect of polyurea coating on the blast resistance of steel storage tank is investigated in this paper. The responses of monolithic steel tanks and polyurea coated tanks under blast loads are studied by field blast experiments using TNT explosive, and the results shows that the polyurea layers are effective in reducing the maximum and residual displacements of the tank. Numerical simulations are performed and validated, and the deformation process and stress and strain distribution of the tanks are analyzed accordingly. The increase on the bending moment of the plastic hinge lines of the tanks and the increase of the area density of the cylindrical shell induced by the polyurea layers are believed to be the two main factors contributing to the displacement reduction effect of polyurea in this paper. The validated numerical model is used to study the influence of polyurea layer's thickness on the deflection of the tank, and a nearly inversely proportional relationship between the thickness and the maximum displacement is found. Three deformation modes of the tanks are identified when subjected to blast load with varying intensity and it is found that the displacement reduction effect of polyurea varies in different deformation modes.     

基于粒子群-支持向量机(PSO-SVM)的苯储罐泄漏事故风险预测

将支持向量机(SVM)模型运用于事故前苯储罐泄漏事故风险预测,为使模型性能最优,采用粒子群算法PSO优化SVM模型参数,建立了PSO-SVM风险预测模型。为验证模型风险预测性能,分别采用遗传算法(GA)和网格搜索法(GS)优化SVM参数,并比较测试集与PSO-SVM、GA-SVM、GS-SVM三种模型预测结果的均方误差及相关系数。然后进一步探讨模型中权重调整方式、种群规模对PSO-SVM模型预测性能的影响。研究发现,权重线性递减所建PSO-SVM预测值与测试集相关系数更高、均方误差更小、预测效果更好,种群规模没有影响PSO-SVM模型预测值但会影响计算时间,这为危化品泄漏事故的风险预测提供了一种新的方法。     

固定顶储罐VOCs排放核算影响因素研究

根据《石化行业VOCs污染源排查工作指南》中固定顶储罐VOCs排放的核算公式,通过控制变量法,系统性地研究了储存温度、环境状况、罐漆颜色、储存物料、储存高度及周转量等因素对储罐排放的影响,在对主要影响因素进行分析的基础上,提出针对性的减排措施。