LNG泄漏扩散与抑制技术研究

分析了液化天然气(LNG)泄漏的危害、扩散过程及影响因素,总结了国内外相关LNG标准中涉及的泄漏扩散抑制技术及针对LNG泄漏扩散开展的抑制实验研究,分析了强制水幕、防护堤设置和高倍数泡沫等抑制技术的优缺点,为有效控制LNG泄漏扩散提供参考和指导。

乌江构皮滩隧洞LNG动力船LNG泄漏数值模拟

为了研究LNG动力船在通航隧洞这一新型半封闭空间结构船舶通航设施中的航行安全问题,以贵州乌江构皮滩隧洞中LNG动力船发生泄漏事故为研究对象,通过建立仿真模型,利用Fluent对LNG动力船的LNG燃料在有风和无风2种状态下发生阀门泄漏、管系泄漏和罐体破损的气体扩散过程进行模拟,分别计算得出LNG泄漏造成人员窒息、火灾、爆炸等后果的影响范围和程度。结果表明:无风状态下的泄漏危害高于有风状态下的泄漏危害,泄漏点孔径与危害范围呈正相关关系;在人员窒息、爆炸、火灾3种危害中,火灾危险范围最广,其次为爆炸危险范围,最小为人员窒息危险范围,无风状态下罐体发生泄漏造成火灾面积可达609.9420 m^(2),有风状态下阀门发生泄漏可导致人员窒息的危险范围面积仅0.0080 m^(2)。以此为依据,从LNG动力船和通航隧洞两方面分别提出了安全保障措施。

用于LNG泄漏扩散及抑制测试的风洞实验平台构建

搭建了一套用于LNG扩散及抑制特性研究的实验平台,实验平台基于独立设计的直流式大气模拟实验风洞,LNG加注及排放系统、高倍消防泡沫发生系统、辅助加热系统和测量采集系统。装置首次将扩散及其抑制研究集成在统一的实验平台,通过测量气云扩散过程中温度、浓度的变化,模拟LNG气云扩散过程,分析扩散影响因素和泡沫等扩散抑制技术的作用机理及性能,为LNG站场设施的安全设计和公共安全风险评价提供了基础平台。

基于点源连续扩散高斯混合模型的LNG泄漏扩散研究

为了研究液化天然气(LNG)泄漏扩散的动态过程及其危害,选择由高斯烟团模型进行修正得到的点源连续泄漏的高斯烟团混合模型,并利用MATLAB软件对其进行编程,研究了不同地面粗糙度、泄漏源有效高度等因素对LNG气体泄漏扩散的影响,分析确定了不同因素所对应的1/2爆炸下限(1/2LFL)、爆炸下限(LFL)、爆炸上限(UFL)危险区域的面积,并利用Burro9号实验进行了模型验证。结果表明,危险区域的面积随着地面粗糙度的增大呈减小的趋势;随着泄漏源有效高度的增加,最高点的体积分数不断降低,同时危险区域的面积不断减小;在LNG泄漏初期,风速越大危险区域面积越大,在气云的状态达到稳定以后,危险区域的面积随着风速的增大呈减小的趋势。

LNG泄漏源参数对水幕防护效果的影响

根据LNG泄漏扩散特点,建立了固定的水幕防护系统,研究了泄漏源的强度、数量、高度等泄漏源特性参数对水幕防护效果的影响。结果表明,LNG泄漏源强度和泄漏源数量对水幕的防护效果有较大的影响,泄漏源强度越小,泄漏源数量越多,水幕防护效果越好;泄漏源高度对于水幕防护效果的影响较小,不同泄漏高度下,水幕的防护效果变化不大。

带压LNG泄漏遇阻液池预测模型研究

在液化天然气(LNG)站场,带压LNG泄漏后极易撞击到周围设施或建筑物进而增加形成液池的规模。针对带压LNG泄漏闪蒸遇阻开发了液池预测模型,并与实验数据进行了对比,结果表明模型与数据吻合度较好。

柴油-LNG双燃料船舶LNG泄漏事故危害性分析

船舶LNG泄漏事故危害性极大,为保障柴油-LNG双燃料船舶的工作安全,在运行过程中应当建立相应的安全规章制度,应急预案和对安全设施的资金投入。

海上LNG泄漏事故的动态应急处置

LNG海运规模的快速扩大,对环境和人员安全造成极大风险。通过分析LNG泄漏事故的主要风险和防范手段,归纳船舶LNG泄漏的应对方法,为从事LNG船舶运输行业的相关人员提供应急处置参考,减少事故损失和环境污染,维护行业的良好发展。

浮式LNG平台串靠卸载泄漏后果影响分析

浮式LNG生产储卸装置(FLNG)作为新兴的深海气田生产装置,集天然气生产、液化、储存和装卸功能于一身,其卸载方式主要有旁靠卸载和串靠卸载2种,其中串靠卸载因能适应恶劣海况而备受深海作业欢迎,但串靠卸载的泄漏后果和影响尚不明确,因此研究恶劣海况下LNG串靠卸载的泄漏风险及后果尤为迫切和重要。考虑海上极端气象条件,采用DNV公司的PHAST软件,定量计算FLNG串靠卸载方式在卸载臂发生小孔、中孔、大孔泄漏及全尺寸破裂时,LNG泄漏后产生的具有火灾爆炸危险性的蒸汽隔离区域,根据伤害阈值明确LNG导致人员低温冻伤和窒息的最小距离,并对可能发生的喷射火、池火和蒸汽云爆炸等恶劣事故造成的后果进行预测。

LNG-柴油双燃料增压船用发动机气门重叠期LNG燃料的泄漏分析

针对液化天然气（LNG）-柴油双燃料增压发动机采用AVL-Boost发动机性能仿真计算,分析气门重叠期间LNG燃料通过排气门的泄漏及其影响因素。研究结果表明：气门重叠角是排气门LNG燃料泄漏最重要影响因素,LNG泄漏随着气门重叠角的增大而急剧增加,进气提前角和排气延迟角对LNG泄漏的影响基本相同;LNG泄漏量随着增压比的增加而增加,较高增压比时继续提高增压比会导致LNG泄漏量继续增加,但是LNG百分比泄漏量基本不变;对于增压比为1.8～3.0的LNG-柴油双燃料增压发动机（标定转速为1000r/min,进气提前角为50°CA）,排气门LNG燃料泄漏量可以达到全部LNG燃料的1%～5%;适当减小排气门直径是减少LNG泄漏的有效措施。

柴油-LNG双燃料船储罐附管天然气泄漏后果分析

利用Neptune软件,对某一典型柴油-LNG双燃料内河散货船LNG储罐附管发生天然气泄漏及火灾风险进行了研究。计算了储罐附管天然气泄漏后的浓度范围和泄漏后发生火灾的概率,预测了火灾事故的损害半径,对柴油-LNG双燃料散货船储气罐附管天然气泄漏后避免或减少火灾事故具有一定的参考意义。

LNG船泄漏建模与火灾危险性分析

分别对发生在海平面以上及水下时液化天然气(LNG)船发生的泄漏进行动力学建模,得出了LNG船泄漏量、出流速度及泄漏质量流量与船体裂口位置的相关方程.针对裂口在海面以上的情况,根据一个算例对所建立的泄漏模型进行了验证分析,结果表明基于平均泄漏速率所得到的泄漏时间是比较准确的.对发生泄漏的LNG船进行了火灾及爆炸危险性分析,基于实心火焰模型建立了发生池火灾时的热辐射方程,同时给出了火焰表面辐射率、大气透射率及火焰与辐射接收对象间的几何系数等参数的表达式.所建立的模型可为LNG船发生泄漏和火灾进行危险评估提供依据.

基于DBN模型的LNG储罐泄漏风险分析研究

针对传统LNG储罐泄漏风险分析方法无法反映事故发展动态后果的局限性,提出基于动态贝叶斯网络(Dynamic Bayesian Network,DBN)模型的LNG储罐泄漏风险分析方法,描述LNG储罐泄漏的动态演化过程,分析LNG储罐泄漏原因与后果。利用DBN根据可燃物泄漏状态随时间的变化,更新各类后果场景发生概率,建立了基于DBN的LNG储罐风险分析模型。以徐州LNG加气站储罐泄漏燃烧事故为例开展动态风险预测,结果表明模拟事故原因与事故调查报告原因相符,证实了该模型的可行性,同时分析了应急救援在LNG储罐泄漏事故当中的重要性。

LNG接收站泄漏事故及火灾爆炸后果分析

LNG属于易燃易爆的危险性物品,一旦发生泄漏,可能引发喷射火、池火、蒸气云爆炸、闪火等危害。利用挪威船级社研制的PHAST软件,选取具有代表性的泄漏工况对LNG泄漏及可能引发的事故进行分析计算。利用GIS显示扩散气体、喷射火及池火热辐射、蒸气云爆炸超压的影响区域,并提出风险防范对策措施,为消防力量的布置以及应急预案的制订等提供依据。

LNG储罐泄漏的关键因素研究

LNG储罐是液化天然气储运过程中的重要设备,其安全问题尤为重要。以bow-tie方法为基础,对LNG储罐泄漏这一灾害进行详细分析。通过分析,得到LNG储罐泄漏的详细原因以及可能发生的事故后果并且在概率未知的前提下利用灰色关联度方法找出导致事故发生的关键原因,从而有针对性的采取预防措施,在本质上防止泄漏事故的发生进而避免其造成更严重的后果。

基于混凝土低温本构LNG储罐泄漏分析

提出一种LNG储罐泄漏分析的新型方法,针对LNG储罐泄漏条件,利用ANSYS软件建立有限元模型,采用混凝土材料在低温环境下的本构关系,进行温度、预应力、自重、液压作用下结构的变形以及罐壁受压区高的分析,并将基于常温本构的分析结果与基于低温本构的分析结果进行比对。结果表明:整个罐壁的低温区在采用同一种低温本构的情况下,与常温本构下的结果相比,结构的变形减小,截面受压区高度随温度降低而降低;当按照温度梯度的分布,罐壁的低温区采用多种低温本构进行分析时,结构的整体变形增大、截面受压区高度增大。在储罐结构设计时应考虑混凝土在低温环境下的力学特性对结构抗力的影响,尤其是温度梯度对结构抗力及截面延性的不利影响。

大型LNG混凝土储罐泄漏后温度场研究

在分析LNG的发展形势和研究LNG储罐泄漏的必要性的基础上,基于热学理论和大型有限元软件Ansys,探讨了LNG混凝土储罐模型中所采用的热学的传导、对流和辐射三大边界条件,建立了有限元数值模型,并对大型LNG混凝土储罐在各种泄漏情况下的温度场分布进行了有限元数值模拟与计算。结果表明:LNG混凝土储罐温度由内而外呈线性逐渐升高,并无突变;在Ansys模型里施加传导、对流和辐射边界条件后,储罐外壁的温度和环境温度基本一致,桩台底板中心区的温度比环境温度低,这些都与实际情况相符,从而验证了采用大型通用有限元软件Ansys进行LNG混凝土储罐热分析结果的有效性,对后续储罐结构在泄漏工况下的力学分析及抵御LNG泄漏造成的安全事故具有重要意义。

LNG船舶港口泄漏事故情景构建及危害程度分析

情景构建理论是处理重大突发事件的前沿应急管理理论。提高突发事件的应急处理能力,是提前开展战略性研究和应急准备工作的一种有效的科学手段。针对LNG船舶港口碰撞发生泄漏事故,结合重大突发事件情景构建所需要的"情景-应对"模式进行描述,建立LNG船舶在港口卸船期间发生泄漏事故的情景构建方案,通过分析得到LNG船舶碰撞后发生意外泄漏后产生的火灾、爆炸等危害。此案例的研究方法对LNG船舶港口泄漏事故应急管理体系具有较好的参考和指导意义。

水幕稀释阻挡泄漏LNG效果的数值模拟

水幕为LNG泄漏事故提供了高效、廉价的减灾方案,如何设计布置水幕喷头却缺乏科学的指导。利用计算流体力学对水幕和LNG之间的作用过程进行数学建模,再借助CFD软件模拟泄漏事故并求解。通过监测NG体积分数和展示流场图对水幕的作用机制进行分析,且探究了水幕距离等变量对水幕作用效果的影响。结果表明:扇形水幕与锥形水幕都可以有效阻隔和驱散LNG重气云,扇形水幕隔离危险区域的效果更好;在此事故情形中扇形水幕距离泄漏源9m时驱散效果最好,当距离过近时LNG重气云团易穿透扇形水幕,距离过远使得危险区域过大,不易控制;水幕压力对扇形水幕的驱散和阻挡云团的影响不明显;扇形水幕串联叠加可有效提高驱散及阻挡效率,扇形水幕并联会导致两个水幕作用重叠的区域的水幕阻挡作用被严重减弱。

大型LNG全容罐在泄漏工况下的罐壁开裂分析

为研究LNG全容罐在泄漏工况下混凝土外罐壁的受力及混凝土开裂情况,本文采用有限元程序对某项目的160000m^3储罐进行计算分析,得到在泄漏工况下混凝土罐壁的裂缝及应力分布结果。