氢气爆炸事故下溶液堆系统结构安全评估

溶液堆在运行过程中持续产生氢气,存在氢气爆炸风险。氢气爆炸事故下放射性包容边界的结构安全问题受到设计方和安全审查方的高度关注。本文建立了从氢气爆炸载荷模拟到结构力学响应分析的化-热-力耦合完整分析流程,以我国正在研发的医用同位素试验堆为对象开展了氢气爆炸事故下的结构安全评估。基于计算流体动力学方法和燃烧模型建立了氢气爆炸数值模拟控制方程,针对溶液堆系统结构特点分别开展了容器和管道结构中氢气爆炸试验验证计算;以溶液堆系统为对象建立了实尺寸数值计算模型,开展了不同点火位置下氢气爆炸载荷环境模拟;进一步地,开展了氢气爆炸热力载荷作用下结构力学响应分析和评价。结果表明:所建立的氢气爆炸数值模拟方法能够较好地模拟氢气爆炸载荷特征,适用于溶液堆系统;当溶液堆系统内部发生氢气爆炸时,放射性包容边界内部会产生明显的超压和高温,在管道端头点火导致的氢气爆炸危害性更大;在氢气爆炸热力载荷作用下,溶液堆能够保证结构安全。本文研究思路和成果为保障溶液堆系统结构安全提供技术支撑。

基于临界半衰期的连续流反应热安全风险评估方法

为了更好地评估连续流反应热安全风险,研究以通道式反应器为例,通过构建基于热量衡算和物料衡算的反应体系模型,对连续流反应体系的实际传热量和热安全风险进行了研究。针对通道式反应器进口端的绝热温升反应现象,提出了临界半衰期作为热安全判据的方法,获得了具有热安全高风险的两大反应条件,分别为:当目标反应产热总量大于800 J·g^(-1),且该反应在反应温度下半衰期小于临界半衰期;当分解反应产热总量大于800 J·g^(-1),且目标反应在反应温度下半衰期小于临界半衰期,同时分解反应在100%MTSR(工艺反应能够达到的最高温度)下半衰期也小于临界半衰期。并且通过氯苯硝化反应验证其准确性和实用性,结果显示,通道式反应器在该条件下可发生分解爆炸反应,证实了该评估方法可用于确定连续流反应热安全的高风险条件。

基于SIS的丙烯酸生产过程爆炸曲线控制策略研究

为了对化工应用中较危险的工艺——制丙烯酸反应器爆炸曲线进行控制、避免其生产过程中操作点触碰到爆炸曲线而产生的爆炸事故带来的风险和危害,研究了一种于高可靠性、快响应时间、高可用性的控制策略。通过动态调整环境条件和参数,对爆炸曲线这种复杂工艺进行有效的管理。根据爆炸曲线的范围和操作点的计算,通过建立数学模型,引入控制变量和限制条件,使得系统实时监控爆炸曲线的数据和预设的安全限值。制定相应的反应控制策略,实现对爆炸过程的及时干预和调节。仿真试验结果证明了该控制策略的有效性和安全性。采用安全仪表系统(SIS)可以更好地对丙烯酸生产过程中的爆炸曲线进行控制。

反应堆系统遇水下爆炸载荷环境与关键设备陆地冲击试验载荷匹配研究

船用反应堆系统的抗冲击性能是决定核安全的重要设计维度。在核安全审评活动中,对反应堆系统抗冲击的主要关注点有两项:能够表征实际条件下平台遭遇水下爆炸时反应堆系统与设备的冲击设计载荷;抗冲击的设计载荷与根据陆上抗冲击试验载荷的匹配问题。本文从上述两个问题出发,首先建立了反应堆系统遇水下爆炸冲击环境预报的计算手段,开发了基于国产有限元平台的载荷预报程序并进行了缩比模型的试验验证。应用该程序,对某型反应堆系统在考虑舱体、基座、筏架、重型设备耦合作用情况下的冲击载荷传递机理进行了仿真,获得了反应堆系统关键设备接口位置的冲击设计环境。此外,本文建立了中型摆锤冲击机的虚拟试验模型并进行了台架试验验证。应用虚拟试验技术对燃料组件设计-试验载荷环境匹配性进行研究,得到了能够匹配燃料组件设计载荷环境下的陆地冲击机试验参数设置。本文所述研究成果统一了核级设备抗冲击设计和试验的载荷环境,为后续产品研制中充分考虑实际条件下的冲击载荷提供了技术支撑。

甲烷爆炸中尿素粉体浓度对典型自由基影响研究

要有针对性地采取措施提高甲烷抑爆效果,深入分析尿素抑制甲烷爆炸的微观机理十分重要。采用光谱分析方法,利用试验获得的甲烷爆炸初期火焰发射光谱,分析了CHO、NO、HNO、C_(2)、OH、CN、CO、HNO_(2)和C_(3)含量随时间的变化、随尿素粉体质量浓度的变化以及存在时长的变化规律。结果表明,NO、HNO、C_(2)、CN、CO和C_(3)自由基含量随时间呈现先上升后下降的趋势,CHO、OH和HNO_(2)含量随时间基本保持在一定范围内波动。CHO、NO和HNO含量随加入尿素粉体质量浓度增大而增大,C_(2)、OH和CN含量随加入尿素粉体质量浓度增大而降低,CO含量随加入尿素粉体质量浓度增大呈现先增大后降低的趋势。加入尿素后,CHO、NO、OH、CN、CO和HNO_(2)自由基的存在时长会有明显的缩短,而尿素的加入对HNO、C2和C3自由基的存在时长基本没有影响。NO和HNO自由基是关键抑爆自由基,尿素在甲烷爆炸中抑制了C_(2)、OH和CN自由基的产生,达到了弱化甲烷爆炸的效果。

高压电抗器短路故障防爆性能仿真分析

本文中作者利用有限元软件开展高压电抗器三维模型仿真,进行高压电抗器在短路故障条件下的防爆仿真计算,分析故障时高压电抗器结构的受力特征及机械强度,验证了极端工况下高压电抗器本体结构承载能力,明确了高压电抗器机械薄弱区域,为后续开展主设备安全校核提供技术支撑。

尿素合成塔典型失效形式及应对策略

简要介绍尿素合成塔的结构,总结衬里、多层筒体、检漏系统、人孔盖、接管和塔盘的典型失效形式,并分析失效原因,同时给出相应的应对策略,为尿素合成塔的安全运行提供参考。

核电设备氢爆可用性验证试验装置的设计

针对核电安全设备有关的氢爆可用性验证一直存在无法真实模拟的难点,分析了影响核电设备氢爆可用性验证试验的因素。针对这些影响因素进行验证试验。在获得试验数据后,针对这些影响因素制定了相应的解决措施,并设计了核电设备氢爆可用性验证试验装置。该装置可模拟核反应堆失效时设备所处的极端环境。通过氢气燃爆同时实现核电厂严重事故环境条件下温度与压力曲线的包络,比用解耦的方式分别对温度、压力进行模拟更贴近实际工况,可准确控制氢气燃爆产生的温度与压力,从而解决氢爆后温度迅速跌降的问题。该设计可实现温度曲线的包络,确保试验舱内氢气燃爆后温度均匀。

尿素装置含氧尾气回收利用技术分析和探讨

以呼伦贝尔2860 t/d尿素装置4 Bar吸收系统尾气为例,综合分析尾气特点及现有回收利用技术,提出控制尾气燃爆性的创新技术方法,并成功回收运用于工程实践,为同类型大型尿素装置回收利用含氧尾气以及尿素排放尾气VOCs的治理提供解决思路。

列管式固定床反应器安全设计

文章以某项目列管式固定床反应器项目为依托,运用美国防火协会NFPA68—2018的泄放面积估算标准对生产泄放装置进行设计,确定了特定输入条件下爆破片的泄放面积和安装位置。针对实际运行工况选择合适的爆炸参数,并结合数值模拟手段进行验证,最终为列管是固定床反应器安全设计提供了一种选型方法。

尿素合成塔爆炸及层板严重腐蚀开裂原因分析

搜集整理了国内外尿素合成塔爆炸的事故案例和国内因层板严重开裂而报废的尿素合成塔案例。对平阴爆炸尿素合成塔中间塔段热电偶下方断口做进一步分析,结果表明热电偶下方各层板在尿素合成塔爆炸前均已存在应力腐蚀裂纹。通过案例和平阴爆炸尿素合成塔断口进一步分析,认为最可能的尿素合成塔爆炸诱因是内村腐蚀泄漏、层板应力腐蚀开裂和原始制造缺陷等所致层板严重局部大开口开裂,而导致的"爆沸"爆炸。

尿素合成塔爆破原因分析综述

尿素合成塔是尿素装置的核心设备,是典型的高温高压容器,其爆破事故会给化肥企业带来重大人员伤亡和经济损失。回顾总结世界范围内尿素合成塔的爆破案例和当时的事故失效分析报告,分类综述国内外关于尿素合成塔爆破原因的认识进展,提出大型压力容器爆破过程反演和爆破原因溯源,进行小比例尿素合成塔模型试验研究,是解决尿素合成塔爆破原因分歧的有效手段之一。一旦搞清尿素合成塔发生灾难性事故的原因,便可以相应地提出防范尿素合成塔爆破的有效措施。

微反应器中合成硝酸酯炸药

采用芯片式微反应器，进行了硝酸酯类炸药的合成研究。在该反应器中，以醇和硝硫混酸为原料，太根的产率为86．4％；硝化二乙二醇的产率为90．6％。研究了硝化剂与原料比值和液相空速对反应的影响，实验结果表明，酸与醇摩尔比较小时硝酸酯的产率随着液相空速的降低而增大，但硝酸与醇摩尔比增大后，硝酸酯产率变化不大；硝化剂与原料醇的比值有一个最佳值，HNO3／二乙二醇=5/1，HNO3／三乙二醇=4/1，当大于或小于这一比例时，硝酸酯的产率都将下降。

平阴尿塔的物料和爆炸能量估算

为了确定平阴尿塔的爆炸原因,在进行全塔物料衡算的基础上,分别估算了该尿塔的化学爆炸能量、物理爆炸能量及后者的危害范围.结果发现前者小于尿塔的现场破坏能量,而后者的破坏范围则与现场的实际情况相符.结果表明该尿塔发生的是由尿塔应力腐蚀开裂而引起的物理爆炸过程.

尿素合成塔模拟计算

从热力学原理出发 ,建立了尿素合成条件下 NH3 -CO2 -H2 O-urea体系的热力学气液平衡机理模型 ,针对合成塔的操作条件 ,对部分热力学参数进行了优化 .在此基础上 ,根据尿素合成塔结构及合成反应机理 ,采用本热力学机理模型 ,基于塔板上全混流模型对尿素合成塔进行了模拟计算 .采用迭代法求解模型组成的非线性方程组 ,对初值的要求不高 ,易于收敛 .

无功补偿电容器组串联电抗器的参数匹配

串联电抗器是无功补偿电容器中重要的组成部分,串抗率选择不当,可能会使电容器组与系统发生谐振,影响设备的安全和系统的稳定。通过对某一变电站进行电力电容器投切试验和现场测试,得出无功补偿电容器组串联电抗器的参数不匹配是引起该案例中电容器熔丝群爆的直接原因。提出在有限流电抗器的情况下,电容器的设计除了选择合适的串抗率外,还应考虑电容器组等效串抗率,并结合现场实际情况,给出了相应的解决措施。同时分析了电容器组在不同串抗率的情况下,并联补偿支路各次谐波的情况。

多层包扎尿素合成塔应力状况分析

对层板之间存在间隙的尿素合成塔应力状况进行计算,模拟实际运行条件,并进行有限元分析。结果表明,深环焊缝内侧层板间隙部位存在很大应力集中,局部已发生屈服,是尿素合成塔最危险的部位,并且计算结果与尿素合成塔实际开裂形式相吻合,文中指出Lame公式已经不再适合存在间隙的多层包扎尿素合成塔设计。进行尿素合成塔设计时,必须考虑深环焊缝部位的应力集中对整体强度的影响。

物料化学爆炸引起尿塔塔体爆破可能性分析

1995年和2005年,国内发生了两起尿素合成塔(以下简称"尿塔")塔体严重爆破事故.作者就尿塔内物料发生化学爆炸的多种可能性做了具体分析和计算,并与实际尿塔爆破事故所产生的破坏程度进行了比较.结果表明,如果尿塔未存在严重缺陷,塔内物料发生化学爆炸所产生的能量不足以造成两起事故尿塔塔体的严重爆破和周边环境的巨大破坏.因此,作者认为尿塔塔体爆破的原因是:尿塔塔体存在严重制造缺陷或者是强度层板存在严重应力腐蚀开裂,产生塔体严重破裂引发的物料蒸汽爆炸.

SBR工艺处理高质量浓度尿素废水短程硝化特性

为实现短程脱氮技术处理高质量浓度尿素废水,通过采用SBR工艺考察反应过程中pH、曝气时间、尿素容积负荷对高质量浓度尿素废水短程硝化特性的影响.结果表明:用SBR工艺处理高质量浓度尿素废水效果稳定,出水中含有大量的亚硝酸氮,发生了短程硝化;当pH在7～10的范围内时,亚硝酸盐积累率均在90%以上;在试验条件下,曝气时间对短程硝化过程影响不大,尿素水解反应成为限速步骤;尿素容积负荷没有影响亚硝酸盐氮的积累率,当进水尿素容积负荷控制在1.13 kg/(m3.d)以下时,能够获得较高的尿素去除率和氨氮转化率.高浓度尿素废水处理中短程硝化脱氮过程更容易实现.

尿素合成塔爆炸事故机理的研究

尿素合成塔工艺条件复杂,体积庞大,内部物料状态复杂,需要在高温、高压下操作,国内外曾发生过几起著名的尿素合成塔爆炸事故,事故后果非常严重。工艺条件的复杂性加大了事故分析的难度,目前对事故原因众说纷纭。利用数值模拟软件,对尿素合成塔爆炸过程进行研究,对爆炸机理进行分析,对事故发生的原因进行探讨,为预防同类事故提供一定的依据。分析了顶部气相空间爆炸性混合体系的形成和爆炸过程,结合数值模拟得出关键点的压力变化和气相冲击波最终的压力,依据能量守恒推导出液相中冲击波的压力。利用数值模拟得出冲击波在液相中的传播速度和叠加的情况,综合反射、直接透射两部分冲击波进入液相的时间差,找到位于筒体底部的叠加点,冲击波在该处叠加造成筒体破裂,过热液体瞬间气化喷出,引发破坏更大的二次蒸汽大爆炸。