天然气长输管道泄漏爆炸后果评价

由于腐蚀、自然破坏、人为破坏及本身缺陷等因素,输气管道易发生泄漏事故,其中蒸气云爆炸造成的失效后果最严重。为了评估天然气长输管道泄漏爆炸造成的物料损失、人员伤亡及财产损失,结合工程实例,对3种定量失效后果评价方法进行对比分析,确定了它们的应用条件和适用范围。分析认为:API 581失效后果评价方法评估步骤清晰简明,考虑因素全,应用范围广,评估结果优于ASME B31.8S-2001失效后果评价方法和爆炸超压-冲量法。该结论可为管道风险评价和完整性管理提供参考依据。     

高压天然气管道泄漏燃烧爆炸后果

针对高压天然气管道的泄漏问题,分析了喷射火、火球和蒸气云爆炸3种危害模式及其死亡半径。按照大孔泄漏导致50%人员致死率的损伤标准,对三者的死亡半径进行了分析。结果表明:相同情况下,火球和喷射火的死亡半径比蒸气云爆炸的死亡半径大得多;火球和喷射火的死亡半径较为相近。高压天然气管道泄漏发生喷射火的概率较大,建议在进行天然气管道风险评价时重点考虑喷射火的危害。     

大庆油田天然气管道泄漏事故后果模拟

为防止天然气管道泄漏造成灾难性后果,采用蒸气云爆炸模型对天然气管道泄漏的火灾爆炸行为进行了模拟,计算出天然气管道泄漏后的死亡半径、重伤半径等,其结果可以为大庆油田天然气分公司应急救援提供技术支持。     

基于多米诺效应分析的油品储罐雷电灾害风险评估

以大型外浮顶原油储罐为例,基于火灾爆炸事故的多米诺效应分析方法,分析雷击诱发罐组多米诺火灾连锁事故场景,给出雷击储罐导致多米诺火灾效应的人员伤亡风险计算方法,提出适用于油品储罐的雷电灾害风险评估模型。结果表明,雷击导致的浮顶罐密封圈电火花是引起油罐火灾事故的主要原因;雷击诱发的储罐火灾可通过热辐射形式作用于邻近储罐,使得周边人员生命安全风险大幅上升;在大型油罐的雷击灾害风险评估中,可通过引入扩展因子的方法,将雷击事故引起的多米诺效应影响纳入评估模型之中,预测雷电灾害次生事故后果,为雷电防护设计提供服务。     

盐穴地下储气库井口破裂火灾事故危险分析

盐穴地下储气库井口设施一旦发生泄漏,即可能引发火灾或爆炸事故,因此研究盐穴地下储气库井口火灾事故危险具有重要意义.采用喷射火危害模型分析了盐穴地下储气库井口破裂火灾事故危险,建立了井口破裂模式下的气体泄漏率和损失气体体积的准瞬态计算模型,预测结果能够反映井口破裂泄漏的实际情况.同时,基于热通量伤害准则,给出了危害半径的计算公式,分析了危害半径与盐穴压力的关系,即灾害半径随盐穴运行压力的增加而增大,由此提出在储气库安全设计阶段需要留出必要的安全距离,并制定相应的防范措施.该研究结论可为盐穴地下储气库泄漏后果评估提供重要参数和技术支持,并可为减少事故损失提供理论指导.     

城市天然气管道泄漏燃爆灾害评价

针对天然气管道泄漏所产生的燃烧或爆炸对运营单位造成的危害和损失,建立了评价泄漏事故后果新模型,列出了计算天然气泄漏量的小孔泄漏模型和管道断裂模型,提出了天然气泄漏的三种后果影响模型,应用高斯扩散模型模拟了气体泄漏可燃浓度的分布范围,给出了火灾热辐射危害半径的计算公式,参考传统的TNT当量法,建立了一种新的TNT当量系数法,计算爆炸冲击波的破坏作用。所建立的输气管道泄漏事故评价模型有利于在事故抢险救援过程中划定安全距离,确定危险区域半径,将事故引发的火灾或爆炸危害降到最低。     

埋地输气管道泄漏爆炸作用下并行邻管的动力响应北大核心

并行敷设的埋地天然气管道其中一条管道气体泄漏到空气中发生爆炸,可能导致相邻目标管道失效。为研究目标管道的动力响应,提出由非线性有限元程序LS-DYNA定义甲烷-空气混合气体的方法,通过数值模拟研究半球形气云爆炸作用下目标管道应力和位移变化情况,并对管道间距、埋深、目标管道壁厚、管径、运行压力及气云半径6类影响因素进行定量分析。结果表明:与TNT当量法和TNO多能法相比,该方法在模拟气云近场爆炸方面具有更高的准确性;在半径为21 m的可燃气云爆炸作用下,目标管道Mises等效应力最大值约548 MPa,管道发生屈服失效;目标管道横截面各点产生径向位移,管道整体出现下沉;并行管道间距、埋深及泄漏气云半径对目标管道Mises峰值应力的影响较为显著。研究结果可为管道在设计和运行阶段的风险防控方案优化提供参考。(图12,表2,参36)     

输油管道泄漏液池的蒸气云扩散模型

分析了输油管道发生泄漏事故后的油品泄漏扩散、液池扩展、液池挥发和蒸气云扩散等过程,讨论了各物理过程的数学模型。针对液池具有长时间连续挥发的特点,选用高斯烟羽模型作为数值模型,给出了面源的蒸气云扩散计算方法。通过计算典型输油管道泄漏后的液池挥发速率和危险性蒸气云扩散范围,分析了温度、风速、大气稳定度对油品泄漏蒸气云的影响。结果表明:在大气对流稳定的静风情况下,汽油等易挥发油品泄漏形成液池后,将挥发产生一个远大于液池范围的爆炸性蒸气云。     

基于CFD的液态烃罐区泄漏爆炸事故后果模拟

针对液态烃罐区的危险特性,利用CFD技术对某液态烃储罐区液态烃泄漏、爆炸事故后果进行模拟分析,建立了一套从泄漏到扩散再到爆炸的事故后果分析方法,并在某球罐区进行了实际应用。结果表明:该方法能考虑到爆炸后空间各个部位超压的变化趋势与规律,能够弥补传统方法不能进行近场超压预测的不足,并能够对爆炸冲击波进行实时三维展示与预测,更加直观可靠,适用于具有密集管道与复杂设备的液态烃罐区事故后果分析评估。     

LPG球罐泄漏事故后果数值模拟

液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,LPG)中含有一定量的H_2O、HCl及H_2S等气体物质,在露点温度下会形成湿硫化氢环境,容易导致储罐罐体发生腐蚀开裂,具有极大的危险性。以中国南方某400 m~3的LPG球罐为研究对象,采用PHAST事故后果模拟软件,分别模拟泄漏孔径为50 mm、100 mm及150 mm的LPG球罐泄漏的危害和影响范围。模拟结果表明:在上述3种泄漏孔径下,蒸气云扩散的最大距离分别为16.0 m、29.5 m、42.0 m,喷射火影响的最大距离分别为20.0 m、37.5 m、53.5 m,闪燃影响最大距离分别为16.8 m、31.8 m、46.0 m,蒸气云爆炸影响距离为462.0 m。模拟得出的泄漏事故的危害和影响范围,可为今后不同泄漏区域的应急方案制订提供参考。     

三维计算流体力学数值模拟在重质气体扩散方面的研究综述

目前我国危险品存储存在着严重的环境风险和隐患,危险事故往往造成严重的人员伤害和财产损失,因此事故风险大气污染物三维模拟技术方面的研究具有重要意义。对CFD三维计算流体力学数值模型进行了介绍,并综述了CFD模型在危险气体扩散方面的研究现状及应用情况。     

石油化工生产区域多米诺效应定量风险分析

为了更好地实现石油化工生产区域的定量风险分析,介绍了多米诺效应的定义和评价流程,总结了国内外相关研究成果,分析了风险评价中使用到的热辐射、超压、碎片对设备损坏概率的计算模型,认为模型对影响因素的考虑不够全面,影响了评价结果的准确性,提出了未来应该关注的研究方向。通过多米诺场景概率计算出人员伤亡概率,为事故的救援工作提供了支持。为了完善国内的风险评价内容,应该逐步在制定规范时对多米诺效应的评价提出要求,根据评价结果采取相应措施,中断初始事故的扩展蔓延,防止事故多米诺效应的发生。(图2,表3,参35)     

基于事故树与贝叶斯网络的农产品供应链风险评估

为了探究物联网模式下农产品供应链的风险影响程度,提升农产品供应链整体水平。基于物联网层次模型结合农产品供应链风险影响因素,以农产品供应链的风险因素为研究对象,以事故树模型为基础,构建基于事故树模型的风险因素树形图,并将其映射为贝叶斯网络,通过结合专家给出的风险影响因素值进行三角模糊数处理来降低人为因素的影响,最终通过正向、反向推理分析各基本事件的重要度并进行排序,有效定量评估各事件的风险性,并找出最薄弱的环节,进而提出针对性的改善措施。结果表明,将事故树模型引入农产品供应链进行研究,对比单一事故树分析,此方法可以提高评估的可信度和客观度,对物联网模式下农产品供应链的风险评估具有一定的理论和实用价值。     

原油管道站场的量化风险评价

介绍了量化风险评价技术的基本流程、判定准则和评价模型,以实例讨论了其在原油管道站场的应用。根据站场的生产特点,设置泄漏场景;根据站场所在地区的气候资料,设定年平均风向、风速和大气稳定度等级的联合分布;伤害模型以热辐射和超压为主,以人员致死率为评价指标;采用荷兰应用科学研究院的评价软件RiskCurves计算站场对界区内各岗位和界区外居民场所造成的个人风险数值和社会风险F-N曲线。根据评价结果,从降低个人风险和社会风险两个方面,提出风险控制建议。最后,探讨了量化风险评价技术在油气管道站场的应用价值和尚待解决的问题。     

城市天然气管道动态泄漏扩散特性模拟分析

对城市天然气管道泄漏的动态特性进行研究,可以更好地预测泄漏气体的扩散危害后果和影响范围。通过对城市天然气管道动态泄漏过程及状态分析,建立了管道泄漏计算模型。根据动态泄漏速率的变化特征,将格林函数应用到流体扩散微分方程中,得到动态扩散的合成模型。结合实际案例进行数学模拟分析,得到不同条件和不同状态下的城市天然气泄漏扩散规律和危险区域。结果表明：管道泄漏比、风速及大气稳定度对城市天然气管道泄漏扩散均有影响,提高风速或增大泄漏比均会加大天然气泄漏扩散浓度分布范围,但当风速大于3m／s时,天然气向下风方向扩散范围反而减小;喷射火危害范围随风速的增大而增大,蒸汽云爆炸危害范围则随风速的增大而减小;风速较小时,蒸汽云爆炸伤害范围大于喷射火伤害范围,而当管道泄漏比较大、风速也较大时,喷射火伤害范围大于蒸汽云爆炸伤害范围,应根据不同情况确定应急疏散距离。（图6,表1,参11）     

基于GIS的天然气管道风险评价体系

基于欧盟ARAMIS项目的研究成果,针对管道风险评价体系的研究现状,建立了一种新的风险定义框架,风险等于事故严重度与环境脆弱性的乘积.将管道周围区域划分成若干地理单元,依次评估各地理单元的事故严重度和环境脆弱性,进而计算风险值.事故严重度和环境脆弱性评估应用管道失效危害相关模型和数据插值方法,并利用GIS的空间分析和可视化技术,实现风险的区域化评价和可视化.结合具体实例,介绍了该风险评价体系对事故严重度评估的实现过程,并提出了实际应用中存在的问题.     

高山观缆车雷电灾害风险评估技术研究（英文）

基于标准IEC62305-2提出的评估模型及评估方法,针对高山观缆车的结构功能及雷电损害特点,提出了切实可行的高山观缆车雷电灾害风险评估方法。考虑高山观缆车与一般建筑物的区别,应用三维作图法、区域雷电特征分析解决了观缆车倾斜布设导致等效截收区域高度不均,跨度大导致沿途雷电活动规律差异大的问题,确定了年预计雷击次数的计算方法;以不同类型损害过程及损失后果为基础,根据不同雷电防护措施对雷电侵袭的拦截效果,并结合标准提出的概率选取方法,确定了观缆车特有的雷电击中观缆车、等候区导致人员伤亡以及电气系统失效间接导致人员伤亡的损害概率的计算方法。     

基于故障树与贝叶斯网络的川气东送管道风险分析

为了视情排查川气东送管道关键危险源,保障天然气安全平稳输送,对川气东送管道的事故风险开展评估。提出了一种基于故障树与贝叶斯网络相结合的管道事故风险分析方法:将故障树分析清晰的因果建模能力和贝叶斯网络强大的动态更新能力相结合,根据川气东送管道的设计、运行及维护实际情况,建立了川气东送管道事故致因模型;将模型映射至贝叶斯网络,分析得出川气东送管道事故风险为1×10~(-3)等级,其中腐蚀是川气东送管道事故的第一风险因素;通过概率更新分析,得出了5条关键失效致因链。关键风险因素和失效致因链的得出对管道运行现场的危险源排查和风险预防具有指导意义,但仍不够精确,需进一步统计分析基本失效事件的概率数据,以得出更加准确的风险评估结果。     

天然气管道分输站埋地管道冻胀范围预测

将管道冻胀近似为轴对称问题,考虑土壤冻结过程中的相变和传热等,求得冻结时间与冻胀半径的关系式。以西气东输郑州站为研究对象,计算了冻结时间与冻胀半径的关系、冻结速度、最大冻胀半径、管道轴向冻胀范围等,并与Browning模型和修正的Carslaw-Jaeger模型计算结果进行对比。结果表明：使用该关系式进行冻胀预测的结果与现场实际情况相差较小;冻胀半径的增长值随着时间推移而快速下降;冻胀半径随水平距离的延伸不断减小。     

顺北油气田集输管网气液混输特性模拟

顺北油气田集输管网集输半径大、气油比高、地形起伏大、流态复杂,时常引起管道低洼处积液量大、段塞流等多种复杂工艺问题。为此,建立气液混输管网水力仿真计算模型,并利用顺北油气田现场数据对模型进行修正,进而开发油气混输管网仿真计算程序,对顺北1区集输管网气液混输特性进行仿真及参数预测。结果表明：建立的水力计算模型仿真结果与实测数据的误差基本在±6%以内,满足运行需求;管网各管道的持液率均较低,流型以分层流和环状流为主;针对管网中压降与温降较大、管输效率较低、积液量较大的管道分别提出了优化及保护建议。研究成果可为气液混输管网设计及安全运行提供技术依据。（图3,表7,参30）