船舶LNG燃料系统HAZOP应用及典型案例分析

为了保证船舶采用液化天然气(LNG)作为燃料的安全性,需要对LNG在船上储存和使用过程中所涉及的风险进行必要的评估,以消除或最大程度减轻对船上人员、环境及船舶带来的风险。以某双燃料动力船舶为研究对象,介绍HAZOP分析技术在船舶LNG燃料系统设计中的风险评估方法和过程,并通过2个典型案例介绍了如何进行系统风险识别、定性分析、优化设计等,从而提高系统在使用过程中的安全和可靠性。

LNG低温复合软管疲劳特性及参数化分析研究

LNG低温复合软管具有强度高、重量轻、柔韧性好等优点,可以满足恶劣海况下LNG的输送需求,但其结构复杂,且面临多种耦合载荷作用下的疲劳失效问题。首先建立了LNG低温复合软管的有限元模型,研究了复合软管在弯曲和内压载荷下的力学响应和弯曲疲劳寿命特性;然后改变螺旋钢丝直径、预紧间距、导程和纤维层数及摩擦系数等参数,对软管的弯曲疲劳寿命进行了参数化分析。结果表明预紧间距、导程和纤维层数对复合软管的疲劳损伤影响显著:预紧间距增大时,复合软管疲劳损伤先增大后减小;导程减小或者层数增加时,复合软管的疲劳损伤会明显减小。摩擦系数对疲劳损伤几乎没有影响。研究成果可为低温复合软管的结构设计提供理论参考。

大型薄膜型LNG船疲劳强度分析

以某17.5×10^(4)m^(3)LNG船的结构设计为例,采用谱分析法对全船典型结构进行疲劳强度分析。针对LNG船的满载和压载2种常用航行载况,分别建立全船有限元模型和水动力模型。利用三维水动力软件计算在多个浪向、波浪频率的规则波上的波浪载荷,进一步求得结构的应力传递函数。根据Miner线性累计损伤理论,选用北大西洋波浪散布图和适当的S-N曲线,计算结构的疲劳损伤。除了计算波浪诱导的高周疲劳损伤,还通过简化算法计算装货/卸货诱导的低周疲劳损伤。评估结果表明,部分结构可以通过适当增加结构尺寸和优化结构型式以满足NA40年的设计要求,但也有少量位置需要打磨。基于实船的设计过程,通过和船东、船级社紧密沟通,对建造需求和规范条文有较深入的理解,对大型LNG船设计有较高的参考价值。

基于流固耦合的LNG储罐外罐地震响应分析

为研究流固耦合对LNG储罐外罐的地震响应问题,采用振动台试验和数值仿真相结合方法对不同地震波下不同液体高度的LNG储罐进行震动分析。试验结果表明:地震会改变罐体加速度和位移的分布情况,不同地震波和不同液体高度对位移和加速度的放大效应有着不同的影响,在El Centro波、Taft波和SHM2波作用下,流体振荡产生的减震作用和流体压力产生的附加惯性作用能够减小储罐中部的位移,但对加速度有所放大。利用时程分析法对5000m^(3)LNG储罐的位移和环向应力进行地震模拟分析,结果表明:储罐的环向应力呈现出中间大两头小的走势,在罐高的1/4h、1/2h和3/4h上出现极值;位移沿罐高度方向先增加后减少,峰值出现在1/4h、1/3h、1/2h和3/4h处。因此在LNG储罐抗震设计时,应考虑流固耦合效应对结构的影响,在1/4h、1/3h、1/2h和3/4h处的薄弱位置,宜采用增加壁厚、设置阻尼器和钢筋加密等措施增强结构的可靠性和安全性。

LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道拉伸性能分析研究

LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道采用了以螺旋骨架支撑,多层复合材料缠绕的非粘接结构形式,这类结构的力学性能分析中涉及到几何大变形、超低温环境、复杂层间接触等难题。传统的柔性管道拉伸理论模型不再适用于这类结构形式。本文针对12英寸(1英寸=0.025 4 m)口径的低温柔性管道开展了常、低温拉伸性能实验研究,建立了低温柔性管道的精细数值模型,并通过实验进行了模型修正。基于所建立的数值模型开展了温度、支撑层参数对管道拉伸性能的敏感性分析。结果表明,低温环境下管道的抗拉伸性能提高了12.69%,支撑层螺距增大50%将导致管道的抗拉伸性能降低52.36%。本文的研究为LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道的设计和优化提供了一定的参考和指导。

集成LNG冷能空分的半闭式CO_(2)循环发电系统热力学分析与优化

半闭式CO_(2)循环具有高效和零碳排放的特点,针对目前集成液化天然气(LNG)冷能的半闭式CO_(2)循环发电系统,提出了一种高效的LNG冷能的梯级利用方式。结果表明:基准案例中空分和压缩过程的能耗分别降低了70.4和75 MW,系统净效率为63.76%,相比于常规循环提升9.48个百分点;在此基础上,采取改进循环参数、匹配回热器热容等优化措施后,优化案例的净效率进一步提高至72.22%,系统的效率为51.27%。相比于仅在循环过程集成LNG冷能的参考系统Ⅱ,冷能利用的效率提高了28个百分点。

不同起爆条件下双钢壁LNG储罐抗爆性能分析

由于双钢壁储罐具有建造周期短、投资小等优点,在LNG储存中应用越来越广泛,但其易在外罐受到外部冲击时引发内罐的破坏。为了分析储罐在不同外爆载荷条件下的破坏行为,以双钢壁LNG储罐为研究对象,考虑内、外罐及保冷材料之间的载荷传递与相互作用,建立了外罐-保冷材料-内罐多介质的多相耦合有限元模型,并对多影响因素下储罐在外爆载荷作用下的破坏进行了分析,探究其抗爆性能。结果表明:在外爆载荷作用下,内、外罐从迎爆面中心向内凹陷直至发生破坏,最大应力均在迎爆面中心,且越靠近中心应力值越大;内、外罐材料均先达到屈服强度后发生塑性变形,随后达到失效应变值并发生破坏;与外罐相比,内罐发生破坏的时间晚42.9%,变形范围和破坏范围分别小12.3%、6.7%;储罐的抗爆性能随着储存液位的升高和罐体容积的增大而增强,随着起爆位置从罐壁中心向上、下两侧移动而提高,在罐壁中心起爆时储罐的破坏程度最大。该研究成果可为双钢壁LNG储罐的设计和储存液位的控制等方面提供理论参考依据。

LNG用截止阀超低温实验填料温度影响因素分析

为确保液化天然气(LNG)系统的安全性和可靠性,超低温截止阀在极端工况(-196℃)下必须具备极高的耐低温性能。对超低温截止阀DN15进行温度场实验,采集235个超低温截止阀的填料压盖温度数据,经处理后对温度场进行正态分布验证,结果显示填料部分温度场符合正态分布规律。将实验中可能影响温度的因素进行参数化,计算出在对流换热系数、氮气层高度和氮气层温度等3个参数影响下填料压盖部位的温度,并生成填料温度的概率分布图。

新工科背景下HAZOP分析理念融入化工制图课堂教学研究

针对新工科背景下高校教育的首要任务,结合当前化工安全事故频发的形势以及国家对化工类人才安全意识培养的需求,本文结合化工制图课程教学中的实际内容,积极探索课程教学改革,将HAZOP分析理念融入化工制图课程中的化工工艺流程设计,既能实现课程教学与化工安全设计理念并进,又能完成化工类人才专业技能和安全意识培养这一根本任务。通过实践教学表明,这种教学方式激发了学生的学习兴趣,提高了学习效率,顺应了对化工行业人才专业知识与安全意识培养的需求,从源头上加强了化工装置的安全系数,可以有效避免化工安全事故,同时,为新时代卓越工程师的培养奠定了基础。

某原料药生产企业创新药加氢工艺HAZOP风险分析研究

原料药生产过程中,加氢工艺应用十分广泛,而其反应风险又需要格外重视,本文通过对加氢工艺进行HAZOP分析,找出其主要存在的风险点,并提出相应的管控措施,确保加氢工艺平稳、有序。

面向能效设计指数的LNG燃料船CO_(2)捕集系统设计及性能分析

为满足国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)第三阶段船舶能效设计指数(energy efficiency design index,EEDI)的要求,提出一种液化天然气(liquefied natural gas,LNG)燃料船船载碳捕集系统(onboard carbon capture system,OCCS)。OCCS通过醇胺溶液对主机烟气中的CO_(2)进行富集,并回收主机烟气余热用于醇胺溶液再生,再利用LNG汽化过程中释放的冷能对解吸出的CO_(2)进行液化。以一艘Kamsarmax型船为例,构建基于冷热能综合利用的OCCS模型,分析烟气质量流量、溶剂质量流量和吸收塔进口处的贫液温度对CO_(2)捕集量及比热耗的影响。结果表明:提高贫液温度能够有效减少热量消耗,烟气和溶剂质量流量对CO_(2)捕集量影响显著,当溶剂质量流量大于18000 kg/h时,OCCS能满足IMO第三阶段的CO_(2)减排要求。该船通过所设计的OCCS可以满足IMO第三阶段EEDI的要求,其比热耗在10.9~12.2 GJ/t范围内。

沿海港口LNG码头选址要素分析

沿海港口液化天然气(LNG)码头的选址受到综合因素的影响,由于筛选要素过多,且存在相互关联,评价过程中难免存在主观偏差的问题。针对沿海港口的LNG码头选址复杂以及其具独特性的问题,进行LNG码头选址要素分析研究。采用模糊层次分析法,结合提出的5大影响因素共计11项评价指标,构建沿海港口LNG码头选址的综合评价指标体系。结果表明,采用模糊层次分析法,通过多专家对指标因子进行赋值和评分,可以更客观且直观地评价LNG码头选址,为沿海地区LNG码头的选址提供更科学、合理的参考。

基于HAZOP-LOPA的氨制冷系统设备与工艺风险分析

为有效预防氨制冷系统事故,提高氨制冷企业安全管理水平,本文以冷库企业氨制冷系统工艺设备为研究对象,基于危险与可操作性分析(HAZOP)和防护层分析(LOPA)方法对冷库企业氨制冷系统主要工艺设备设施工艺参数进行全面分析。采用HAZOP进行风险分析,筛选出4种高风险和7种较高风险等级的工艺参数偏差。根据HAZOP筛选结果,利用LOPA分析初始事件和条件事件发生的概率及工艺设备独立保护层的频率等级,进而得出减缓后的后果发生频率。结果表明,运用HAZOP和LOPA方法可以较好地实现事故场景风险等级的量化,针对4种风险不可接受的工艺偏差提出的降低风险的安全措施,可以为氨制冷系统设备和工艺安全风险管控提供指导和借鉴。

基于HAZOP分析方法的化工催化剂试生产过程危险性分析

结合HAZOP分析方法的特点及其适用条件,采用HAZOP方法在工业催化剂生产过程中对氨气隐患治理项目进行分析,对HAZOP分析所提出的建议措施进行追踪,并对实施过程进行监督和检查,以保证装置运行的安全可靠性。

HAZOP分析在VAE乳液装置的应用研究

在对化工工艺技术的危害研究中,指出了化工工艺技术安全管理的重要意义与作用。阐述HAZOP分析方法是一种较为普遍的技术过程分析方法,在化工过程安全控制领域发挥着重要作用。将HAZOP分析方法运用于VAE乳液工业操作过程,有助于充分发现并适时消除现有工业设施的安全隐患,找出整改措施并加以实施,以便进一步提高安全工作管理水平。

基于㶲分析的天然气提氦联产LNG工艺优化

㶲分析是评估能量品位和能量利用效率的有效手段。基于㶲分析结果,可以准确识别工艺流程中不可逆性损失的位置及其产生的原因,并可为工艺优化提供方向。为提高某天然气凝液回收提氦联产LNG装置其关键设备的㶲效率,降低装置整体能耗,在采用改进的㶲分析方法基础上,基于Aspen HYSYS软件,详细分析了该装置关键设备的效能,进而提出工艺优化方案。研究结果表明:①㶲损可划分为4类,改进的㶲分析方法能得出设备的各类㶲损占比,用于评估设备的改进潜力;②在大多数设备中,内源性㶲损大于外源性㶲损,压缩机和空冷器主要为可避免内源性㶲损,冷箱的主要㶲损类别各异,塔器主要为不可避免㶲损;③采用多级闪蒸提浓代替双塔提浓,即脱甲烷塔塔顶气先进入氦气提浓塔预提浓后,再进入液化单元进一步提浓,总压缩功较原方案降低11575 kW,有效能利用率更高。结论认为,改进工艺后的㶲损较原方案降低了约21648.4 kW,系统㶲效率提高了约14.75%,优化结果验证了改进㶲分析在天然气提氦联产LNG工艺中的可行性,为实际工程中提氦工艺的优化提供了参考。

基于HAZOP技术的餐厨垃圾厌氧工艺危险分析研究

为有效减少餐厨垃圾厌氧工艺过程中火灾爆炸事故的发生,本文基于危险与可操作性分析(HAZOP)对某餐厨垃圾厌氧工艺单元的风险进行分析,主要研究涉及沼气产生、存储及输送设备设施的装置压力、温度、pH值、流量、液位等出现的偏差,提出改进和安全措施建议。结果表明,厌氧罐及双膜气柜的偏差及偏差导致的后果多与压力相关,并针对可能出现的后果提出以压力监测为主的安全措施。

HAZOP分析方法在VCM球罐管理中的应用

介绍了HAZOP分析方法的基本原理,详细阐述了该方法在VCM球罐管理中的应用流程,包括分析前的准备、节点的确定、偏差分析、危险识别及风险评估等步骤。并通过具体案例验证了HAZOP分析方法在VCM球罐安全评估中的有效性和实用性。

化工生产装置HAZOP分析探讨

化工行业是一个高风险的行业,安全问题至关重要。文章着眼于某化工生产装置,致力于深入探讨其工艺特点、安全性问题以及采用危险与可操作性研究(HAZOP)分析方法的必要性。主要对化工生产装置进行HAZOP分析,主要聚焦于化工生产装置的关键节点,包括储罐区、反应釜及物料输送系统等。通过分析假设、划分节点、风险评估等,针对31个节点、共516个偏离场景的分析,提出了关键性的建议,涉及技术、安全管理制度、操作规程的完善、工艺流程的完善、潜在风险识别完善等。这些建议旨在提高化工生产装置的安全性,降低潜在的事故风险。

HAZOP分析在过氧化氢储罐区危险性分析和保护措施设置的应用

HAZOP(危险与可操作性分析)是定性风险分析方法的一种,HAZOP分析包括辨识潜在偏离设计目的的偏差,分析其可能的原因并评估相应后果,主要用于工程设计中的基础工程设计和详细工程设计阶段[1]。以过氧化氢储罐为实例在节点划分、偏差确定、操作以及安全措施等方面存在的不足,对双氧水储罐的安全运行和操作具有重要的指导作用。