锅炉沸腾液体膨胀蒸汽爆炸(BLEVE)的小尺寸模拟试验

在锅炉运行中,由于各种原因使得在锅筒主体上形成细小裂缝,一旦出现设备材料的老化和故障运行工况,导致裂缝快速扩展,就有可能出现沸腾液体膨胀蒸汽爆炸(BLEVE)的极端情况。BLEVE是一种物理爆炸,具有严重的破坏性,为研究沸腾液体膨胀蒸汽爆炸的发生机理,建立了小型实验装置进行模拟试验。通过测量爆炸瞬间容器内的温度及压力变化,分析容器内气液两相介质的运动,进而研究造成容器整体性破裂的原因。实验中发现,BLEVE过程中存在由不同原因造成的两个压力峰;其中过热液体的剧烈沸腾,在液体表面形成高速膨胀的两相流层,挤压容器内气相与液相,导致出现第一个压力峰;第二个压力峰主要是由于“液体锤”现象对容器的冲击造成,其中壁面开口处受到的撞击最为猛烈。

液化天然气BLEVE机理研究及其事故后果评价

运用范德华方程描述热侵袭下储罐内过热液体的大量蒸发现象,揭示了储罐压力骤升具有的尖点突变的特征,当压力为0.1～0.8MPa时,相应的失稳过热度在143.5～150.7K的范围内变化.能量平衡理论的计算表明:储罐因失效而引发的沸腾液体膨胀式蒸气爆炸(BLEVE)过程中,所释放的能量随过热液体温度的增加而增加.文中还对BLEVE的爆炸冲击波超压及人体安全距离进行了估算.研究结果可为LNG储运过程中此类事故的预防以及后果评估提供理论依据.

固态CO2-BLEVE过程中的压力与温度变化试验研究

借助"CO2可视两相流动及爆炸试验装置"对固态CO2在热作用下发生蒸气爆炸的过程进行了试验研究。结果表明,容器内的CO2从上至下按过热气相、饱和气液两相、过冷液相分层存在,且温度从上部到底部逐步降低,热分层导致相同容器压力下液相的能量降低,影响了沸腾响应和压力恢复过程,泄放后压力下降幅度和下降速率越大,压力回升幅度及回升达到的最大压力也越大,大致呈线性关系。相对升压量与相对降压量之间存在很强的正相关性,即过热度越大,CO2发生蒸气爆炸强度越剧烈,压力反弹越大。

LPG储罐BLEVE事故后果分析

LPG储罐因为人、设备、生产管理或环境等因素发生泄漏时,遇明火会发生火灾爆炸事故。本文通过对LPG储罐进行危险性分析,针对多类爆炸事故中发生频率高,造成的事故后果严重的沸腾液体扩展蒸汽爆炸(Boiling Liquid Expand Vapor Explosion)进行事故后果计算。本文对某罐区的2个异丁烯储罐、3个丁烷储罐和4个丙烷储罐发生BLEVE进行事故后果分析,并分别计算死亡半径等,根据分析结果提出相应的安全措施。

氯乙烯储罐的事故后果分析

氯乙烯具有毒性和易燃易爆性,如果泄漏至空气中,可能产生中毒或爆炸事故。笔者以某化工厂氯乙烯储罐为例,分析氯乙烯储罐可能发生的事故;对其主要事故危害,即中毒、蒸气云爆炸、扩展气体沸腾蒸气爆炸3种事故进行后果模型分析;计算出发生3种事故对人员伤亡和设备损坏造成的危害区域,并提出建议和对策。该研究结果可为同类企业进行安全管理提供科学依据和参考,有助于企业制定防范措施以及事故应急救援预案,从而减少人员伤亡及财产损失。

热分层对蒸汽爆炸过程影响的实验研究

本文针对液化石油气受热侵袭时出现的热分层及其对蒸汽爆炸的影响进行了模拟实验研究。在不同充装度(85％和45％)下的热响应实验证明,当储罐受到外部热源的侵袭时,在气液相区均存在着热分层。通过两种不同的加热形式,分别得到了分层度ξ>1和ξ=1的液化石油气。在此基础上进行了模拟蒸汽爆炸的泄压实验。通过实验数据的比较发现,由于分层区的存在,减小了液化石油气能量和压力泄放过程中的压力反弹,减小了蒸汽爆炸发生的可能。

液化石油气站储罐区火灾爆炸危险性分析与安全措施

选择具体的液化石油气储配站,分析了该站的危险特性、危险产生的途径及可能造成的后果。在没有任何防护措施的情况下,采用蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气云爆炸模型,对该站一个50m3储罐发生泄漏造成的火灾爆炸事故后果进行预测,得出火灾爆炸后的安全距离为大于211.0m。在储配站不能满足此安全距离的基础之上,从防止产生爆炸性气体环境、消除点火源和抑制事故扩大三方面来提出有效的安全措施,降低事故发生的概率及事故造成的损失。其中,站址选在全年最小频率风向的上风侧且周围空旷的地区,罐上设置液位计、压力表、温度计及可燃气体报警器可防止产生爆炸性气体环境;罐及管道设静电接地,法兰用铜线跨接,站内设警示标志可消除点火源;生产区与辅助区间设置隔离墙,罐区周围设置砖混围堤,罐上设安全阀可抑制火灾爆炸事故扩大。

柱形罐爆炸碎片抛射的Monte-Carlo分析

在动力学分析的基础上,将二维体系内的碎片轨迹方程扩展到三维体系内,将风这一影响因素考虑在内。以墨西哥事故中水平圆柱储罐发生沸腾液体扩展为蒸气云爆炸(BLEVE)为例,利用Monte-Carlo法模拟出碎片的轨迹曲线,计算得到有风和无风情况下碎片抛射距离的概率分布,得到一般情况下风对碎片危害的影响较小。计算了无风情况下碎片碰撞目标容器的概率,得到碰撞概率随罐间距的增大而呈现严格的指数衰减趋势,通过此关系式可以计算出符合安全要求的罐间距。研究结果对于提高储罐的安全性、缓解和控制碎片产生的风险具有一定的指导意义。

液化石油气发生沸腾液体扩展蒸气爆炸的事故分析

液化石油气在一定条件下易发生沸腾液体扩展蒸气爆炸事故,该事故造成的伤害范围极大.通过对液化石油气储配站装卸工艺介绍及危险分析、辨识,基于事故树分析,列出对应的可能导致沸腾液体扩展蒸气爆炸事故发生的基本事件,并由此构建了液化石油气沸腾液体扩展蒸气爆炸事故树.通过分析事故树的最小割集和其对偶成功树的最小径集,分别确定了事故发生模式和事故控制模式.从分析基本事件结构重要度、最小割集结构重要度和最小径集结构重要度入手,得出导致液化石油气沸腾液体扩展蒸气爆炸事故发生的最直接的、最需要控制的因素就是点火源及罐体受高温烘烤.

火灾环境液化石油气卧罐稳定性与静态可靠性分析

沸腾液体扩展蒸汽云爆炸(BLEVE)是液化烃介质压力容器处于火灾环境而极易发生的一类多米诺效应灾难事故。本文针对液化石油气(LPG)卧罐,考虑LPG热力学性质与安全阀泄压过程,构建一个两节点集中温度参数模型,并与美国陆军弹道实验室(BRL)现场实验数据进行对比验证;基于热量平衡原理导出LPG卧罐的稳定状态,分析表明处于稳定状态的体系温度与安全阀动作可以直接影响BLEVE是否发生;在稳定性分析基础之上,应用一次可靠度法与响应面法,分析研究LPG卧罐的静态可靠性。稳定性与静态可靠性分析可以为多米诺效应定量风险评价以及火灾环境压力容器本质安全设计提供理论与方法支持。

高低温冲击条件下CO_2驱注入管失效危险性试验研究

为预防CO_2驱油过程中CO_2注入管受高低温冲击而发生沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)事故,以某油田CO_2驱使用的P110钢注入管为研究对象,借助高低温冲击试验箱及自主设计的CO_2爆炸测试系统,研究在CO_2介质低温及地热反复作用下缺陷油管BLEVE失效的行为,并通过金相分析和力学测试,研究高低温冲击对CO_2驱注入管失效危险性的影响。结果表明,高低温反复冲击后缺陷油管爆炸破损程度加剧,且失效压力明显下降;力学性能和金相分析结果显示,高低温反复冲击使油管内马氏体转变为索氏体,油管屈服强度、抗拉强度和硬度普遍降低,在CO_2高压注入过程中油管BLEVE失效的危险性显著增大。

尿素合成塔爆炸载荷类型与破坏形态的关系分析

给出了国内外尿素合成塔发生的爆炸事故案例,并根据爆炸的结果将爆炸类型分为内部爆炸与塔体爆炸.通过对爆炸原因、过程以及后果的分析,探讨了尿素合成塔内部和塔体的爆炸原因与破坏形态的对应关系.认为泄漏引发的"爆沸"是造成尿素合成塔塔体爆炸的原因,而气相层的化学爆炸则是尿素合成塔内部爆炸的原因,两者的破坏形态存在明显的差异.

LNG容器蒸气膨胀爆炸特性研究

对液化天然气容器机械破损后的液体过热汽化建立了非平衡相变模型。根据非平衡相变理论,讨论了蒸气膨胀爆炸的过减压极限,并按照气泡半径是否超过临界半径,把气泡的增长分成了束缚和逃逸两个时区,分时区讨论了系统各物理量的变化。通过对液化天然气典型储运工况的计算,得出了不同条件下的过减压极限、压力下降及反弹演化过程,状态参量核化速率的变化过程及最大超压。分析了蒸气膨胀爆炸的基本特性:快速显著核化和沸腾延迟,以及初始条件、损口面积和容器尺度等对物理过程的影响。

LNG沸腾液体扩散蒸气云爆炸火球事故后果分析

作为当今世界增长最快的清洁能源,液化天然气(LNG)在储存过程中一旦发生泄漏,将会导致重大事故。采用沸腾液体扩散蒸气云爆炸(BLEVE)火球模型,模拟分析100 m3液化天然气储罐发生沸腾液体扩散蒸气云爆炸的事故后果,定量计算事故的伤害半径、财产损失半径、伤亡人数,为事故预防提供依据。

沸腾液体膨胀蒸气爆炸滞止时间模型

为研究液化气体泄漏时发生沸腾液体膨胀蒸气爆炸(BLEVE)现象,基于杨-拉普拉斯公式及汽泡形成和成长的条件特性,应建立液化气气体泄漏发生BLEVE现象的滞止时间模型。根据泄漏气体的喉部泄漏特性,建立气体泄漏速度公式;依据泄漏压力容器内部气体比体积变化情况,建立压力容器内部比体积数学模型;基于气体泄漏速度公式及压力容器内部比体积数学模型得到液化气体泄漏发生BLEVE现象的滞止时间数学模型。结果表明,过热度足够高时,将使汽泡内部的饱和蒸气压强打破汽泡表面张力形成的势垒,汽泡破裂,发生蒸气爆炸现象,在汽泡形成和上升过程中,汽泡平均上升时间较长,实验结果验证了模型的有效性。

液化天然气槽车火灾爆炸危险性分析

运用火灾爆炸量化分析方法建立了液化天然气槽车火灾爆炸模型,定量分析了20 t液化天然气槽车爆炸后果。结果表明,BLEVE爆炸中火球热辐射是主要的危害,10 s内人员死亡半径、二度烧伤半径和一度烧伤半径分别为43、124、196 m;93~109 m处的建筑物玻璃被震碎。灭火消防车停靠在上风向300 m处,车头朝向事发地相反方向;救援人员要少而精,及时疏散300 m以内的人员,疏散有困难时,150 m以外人员可选择在建筑物内避难;应积极采取措施冷却罐壁,防止罐壁长时间受热引发BLEVE爆炸。

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。

基于火灾爆炸量化的液化天然气槽车火灾分析及对策研究

液化天然气槽车发生火灾爆炸时,极易引起周围人员伤亡和建筑损坏,运用火灾爆炸量化分析方法建立了液化天然气槽车火灾爆炸模型,定量分析了20t液化天然气槽车爆炸后果,结果表明BLEVE爆炸中火球热辐射是主要的危害;10s内人员死亡半径、二度烧伤半径和一度烧伤半径分别为43m、124和196m;93m^109m处的建筑物玻璃被震碎。最后针对评价结果提出了该类事故的灭火救援对策。

氨分解装置中液氨储罐火灾爆炸危险性分析

以某金属处理企业氨分解装置中液氨储罐罐区为例,对液氨泄漏后火灾爆炸事故及其伤害范围进行了研究,用池火、蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气爆炸模型进行计算分析,给出火灾、爆炸事故的人员伤害和财产损失范围。结果表明:围堤堤内池火或罐内池火时,罐区建构筑物内的汽化器、管道等设备会因直接过火或热辐射导致损坏,建筑内人员死亡,但难以波及罐区之外;蒸气云爆炸产生相当于1192.72kgTNT爆炸的当量,爆炸的后果严重,应重点防范,防范的重点为液氨泄漏、点火源;沸腾液体扩展蒸气爆炸的火球半径56.1m,持续时间8.7s,死亡半径27.2m,其源于储罐受热或系统突然失效,液体瞬时泄漏汽化并遇点火源而发生,具有突发性且后果严重,企业应高度重视并严格储罐及系统的定期检验与校验、密切关注系统的有效运行。

沸腾液体扩展蒸汽爆炸初期演化过程的数值模拟

对沸腾液体扩展蒸汽爆炸发生初期,容器顶部突然出现开口,压力快速泄放导致容器内介质过热沸腾的过程进行了模拟研究。选取过热水及饱和水蒸气为容器内介质,分析了该过程中气液两相的变化过程。探讨了初始温度(初始压力)、初始充装量及开口大小等因素对前述物理过程及容器内压力、温度的影响。结果表明:容器内过热沸腾的过程中,温度逐渐下降,压力响应会出现两次压力峰和一个压力平台期,两个压力峰值都会随初始温度的增加而增加,压力平台持续时间随初始温度先增大后减小;第一个压力峰值随初始充装量的增加先增大后减小,第二个压力峰值则随初始充装量的增加而增大,压力平台的持续时间和液体充装量成正比关系;开口越大两个压力峰值也越大,压力平台持续时间越短。