广东省危化品道路运输安全风险形势分析及安全管理研究

针对中国危化品道路运输事故高发、频发的严峻形势,以及广东省作为危化品生产、储运大省,危化品道路运输量大且频繁的现实状况,文章通过文献资料分析危化品道路运输事故发生的规律,挖掘危化品道路运输事故发生的类型、阶段、部位以及危化品种类等特征,总结危化品道路运输事故的特点和危害,并对危化品道路运输事故原因进行归纳分析。结合广东省危化品道路运输企业与车辆现状,对广东省危化品运输车辆的安全形势和管理状况进行风险分析,针对性地提出广东省危化品道路运输安全管理的建议。

2010—2019年我国化工行业较大以上生产安全事故统计分析及启示

通过调阅2010—2019年化工行业较大及以上事故调查报告,分别对事故发生地区、发生时间、企业类型、涉事危险工艺类型、事故类型及致因部位、发生环节等方面进行系统的统计分析。研究结果表明:华东地区化工行业事故数量及死亡人数最多;3、4月事故数量和死亡人数最多;精细化工发生事故数量占比高达72%;火灾爆炸事故发生起数最多,中毒窒息事故次之;工艺设备失效成为导致事故发生的最重要因素,储罐次之;大多数事故发生在生产运行环节,其次是检维修作业。最后,针对化工行业较大及以上事故特征和规律,从提升本质安全角度提出进一步预防和减少我国化工行业事故的对策建议。

广东省危险化学品登记现状及问题

危险化学品登记制度是中国危险化学品安全管理的一项基本制度,是中国制定化学品政策、法规和标准的重要依据,是危险化学品全生命周期安全管理的基础。文章通过分析广东省危险化学品登记情况,总结危险化学品登记工作中存在的问题,提出有针对性的建议措施。

停车场内氢能客车氢泄漏爆炸事故及风险分析

近年来,氢燃料电池汽车发展迅速。相较于氢燃料电池小汽车,氢能客车的尺寸大、储氢量大,存在的安全风险更大,研究停车场内氢能客车的氢泄漏爆炸事故及风险具有重要意义。采用FLACS软件预测停车场内的氢能客车关键部件失效后不同泄漏工况下的氢气云团的扩散过程,根据泄漏后氢气云团的含量分布特性,研究在不同点火位置下诱发氢气云爆炸事故后的爆炸超压特性;分析事故的影响范围,量化爆炸事故后果,提出爆炸风险防控建议;结合预测的事故发生概率对停车场内的氢能客车开展氢泄漏的风险分析,提出了一种氢能客车氢泄漏爆炸事故及风险分析方法。研究结果表明,环境风和停车场的规划布局都会影响泄漏后的氢扩散行为,当环境风向与停车场顶棚长度方向垂直时最有利于氢气的扩散,在大型客车停车场内氢能客车发生氢气泄漏后的扩散速度快,氢含量迅速下降,点火引发氢气云爆炸产生的爆炸冲击波威力较小,在最严重的泄漏场景下最大爆炸超压约为12.38 kPa。可在氢能客车TPRD装置附近以及停车位中间偏后对应的顶棚位置上安装灵敏度高的氢传感器,以提高实时监测氢气泄漏的灵敏度。停车场内氢泄漏后诱发氢气云爆炸事故的风险近似为3.64×10−^(7)次/年,低于风险可接受水平,该客车停车场符合安全性要求。研究结果为氢能客车与停车场内氢浓度传感器的布局以及停车场的规划建设提出了合理建议。

化工园区多Agent协同应急智能决策体系

在应急响应不同阶段中,化工园区路网均处于应急救援与应急疏散等多种智能体(Agent)同步异构的活动状态,仅考虑单Agent在特定阶段的应急决策,难以为园区应急响应提供全方位支持。为探究园区应急响应全过程中各Agent的决策模型及其信息协同关系,本文基于混合式多Agent系统思想构建化工园区多Agent协同应急智能决策体系。首先,对应急响应4个等级进行改进,提出混合式智能决策体系框架;其次,对化工园区多Agent应急决策时空变化关系进行了分析,将园区多Agent应急响应全过程分为园区企业内部应急响应、园区内部应急响应、园区内外协同应急响应3个阶段;最后,基于混合式多Agent系统(MAS)与协同理论,构建基于三层应急智能决策模型的化工园区多Agent信息共享关系与协同模式,所提出的化工园区混合式三层多Agent应急响应全过程智能决策体系能够为化工园区应急决策提供重要的理论基础和技术支持。

灾害链网络下城市区域安全风险评估模型

为更准确地评估城市区域安全风险,提出灾害链网络下的城市区域安全风险评估模型,并建立灾害链网络结构表征模型,采用复杂网络的抗毁性调整灾害链网络安全风险;提出衡量灾害链网络的安全风险不确定性和历史数据客观性的方法,降低模型的历史依赖性和不确定性,利用源头管控和风险防范能力削减区域风险;以某城区为应用对象,利用所提评估模型,评估该区域安全风险。结果表明:该方法能够同时考虑灾害之间的触发作用、灾害链网络的抗毁性,结合风险不确定性和历史数据客观性,评估城市区域安全风险。实例应用证明,城市灾害的触发关系以及形成灾害链网络结构会加剧城市区域安全风险。

基于风险修正的城市安全风险评估方法及应用

为推动实现城市安全风险的系统化、信息化管理,基于我国城市安全风险管理的要求与特点,总结城市安全风险评估的分层分类原则、突出固有风险原则和合理修正原则等基本原则;提出“点位-行业-区域”逐层展开的城市安全风险评估程序,明确各层级的评估要点;提出城市安全风险评估方法,分别制定点位、行业风险修正规则,结合风险参数与情景构建开展基于风险矩阵法的点位风险评估和行业风险评估,采用加权计算法由行业风险评估结果叠加评估区域风险。结果表明:该方法能够从不同角度有效评估城市的风险状态,为不同层级的城市安全管理者明确风险管控重点提供决策依据。

化工园区应急响应阶段应急救援与疏散双向路径规划

应急救援与应急疏散是化工园区应急响应过程中的两类关键性决策。在实际的应急响应中,因园区路网简单、通行能力较弱等问题很可能出现道路冲突或拥堵的情况,导致疏散失败或救援车辆无法撤离。为解决上述问题,本文提出了一种考虑智能避障的化工园区应急救援与应急疏散双向路径优化方法。构建了基于动态栅格的环境模型,针对园区内部应急响应与园区内外协同应急响应两个阶段,分别定义了不同应急响应阶段下园区内的应急救援agent、应急疏散agent、园区外进入园区的应急救援agent和园区内离开园区的应急救援agent四类agent的结构与移动规则。针对化工园区应急响应两个阶段的响应特性,提出两种智能避障模型用以避免道路冲突,建立考虑智能避障的化工园区应急响应两阶段应急救援与应急疏散双向路径规划模型。采用动态栅格法对化工园区栅格环境进行实时更新,应用Dijkstra算法对化工园区双向应急救援与应急疏散路径进行仿真优化。仿真实验结果表明,应用所提出的优化方法可分别得到化工园区应急响应两个阶段无冲突的最优双向路径,实现智能避障前提下的双向路径最短,具有较高可行性与实用价值。

基于路网风险的化工园区疏散路径模型

在分析化工园区事故影响严重程度的基础上,提出了一种基于路网风险的化工园区疏散路径模型。首先,基于化工园区事故的事故统计和事故概率,建立针对性的事故模型并定量计算事故后果及区域个人风险;然后,构建基于路网风险的化工园区疏散路径模型,根据影响疏散人员路网选择的3个因素,即距疏散出口的距离、疏散位置的可疏散空间、疏散位置的风险来计算路网的风险;最后,利用Dijkstra算法计算事故场景下该疏散场景的避开事故影响且疏散时间较短的路径。仿真结果表明,所提出的路径选择模型可以规划出有效避免事故影响范围的、较为安全的疏散路径,有助于化工园区规划应急疏散路径,给疏散人员转移及园区疏散设计提供参考借鉴。

两池火耦合作用下柴油拱顶罐热响应的数值模拟

化工园区多池火事故是典型的高后果低概率事件。鉴于目前两池火辐射模型存在一定局限性,本文采用数值模拟方法,以3个直线排布的5000m^3柴油拱顶罐为研究场景,从热释放速率、火焰形态、热辐射强度三方面分析两池火燃烧特性,并与单池火场景对比,考虑储罐间距这一影响因素,进一步研究目标储罐热响应。结果表明:采用GB 50160—2008(2018年版)规定的防火间距,两燃烧罐产生的池火会发生耦合作用,并得出目标储罐受到的热辐射强度分布,最高热辐射达17.04kW/m^2;两池火作用下目标储罐的温度、Mises应力与失效时间分别为644℃、356MPa、936s,单池火为488℃、280MPa、2880s,目标储罐在两池火作用下的变形也比单池火更为严重;随着储罐间距增加,目标储罐的温度与Mises应力逐渐减小,失效时间逐渐增加,当储罐间距为标准防火间距的2.5倍(20m)时,失效时间为2800s,与单池火作用产生的失效时间2880s较为接近。本研究可为优化储罐防火间距及区域韧性提升提供理论指导。

基于鸡群算法的危险化学品泄漏扩散事故反演方法

化工厂危化品泄漏扩散事故时有发生,如何快速精确地确定泄漏源的位置和源强是处置突发危化品泄漏扩散事故的关键。针对传统泄漏源反演方法耗时长、精确度低等缺陷,文中提出了一种基于鸡群算法的泄漏扩散事故反演方法。该方法以气体浓度传感器监测的气体浓度数据与模型计算值的误差为优化目标,将危化品泄漏扩散事故反演问题转化为一个优化目标最小化问题展开研究,利用鸡群算法进行问题求解。采用加权质心法构造高质量的初始解集提升算法精度,反演结果最大误差减小至1 m。模拟结果表明,鸡群算法可以在短时间内得出较为准确的泄漏源位置,且鲁棒性满足实际需求,能够实现化工厂危险化学品泄漏源的快速、准确定位,以及泄漏源强的准确预估,为应急辅助决策提供及时有效的支持。

爆炸碎片撞击下受保护层防护的储罐易损性规律分析

储罐保护层是降低化工园区爆炸碎片多米诺效应事故风险的一类关键安全屏障技术。为探讨不同规格的保护层对爆炸碎片引发储罐失效概率的降低程度,建立化工储罐在铝(Al)及超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)纤维保护层防护条件下的极限状态方程与破坏失效概率模型,并用Monte-Carlo模拟方法绘制目标储罐受爆炸碎片撞击的易损性曲线,分析不同厚度、材料、层数及耦合方式的保护层对爆炸碎片事故破坏效应的影响规律。结果表明:两种材料的保护层均能显著降低目标储罐受爆炸碎片撞击的破坏失效概率,降低程度均在80%以上;保护层厚度是影响其降低程度的关键因素,在铝质保护层防护下储罐易损性对厚度变化的敏感性大于UHMWPE纤维保护层;对于总厚度相同的铝质保护层,随层数的增加,储罐破坏失效概率逐渐降低;两种材料耦合的多层保护层对储罐失效概率的降低程度大于多层铝质保护层。研究对实际工况中储罐保护层的合理选材与结构设计具有重要参考意义,并可有效提升化工设备韧性。

循环载荷作用下聚乙烯管材老化性能及寿命预测

运行过程中的循环载荷作用会对聚乙烯管材的使用寿命产生影响。为探究聚乙烯(PE)管材在循环载荷影响下的预期寿命,搭建PE管材热氧老化实验平台,对试验PE管施加循环内压载荷,并进行不同老化条件下的加速老化试验。测试老化PE管材的断裂伸长率及氧化诱导期,再分别基于PE管材断裂伸长率及抗氧剂消耗对循环载荷作用下的PE管材使用寿命进行预测。结果表明,在循环载荷作用下,以PE管材断裂伸长率及氧化诱导期为考察指标的预期使用寿命分别为90.04 a和118.51 a,相比基于抗氧剂损耗的寿命预测,基于力学性能的寿命预测结果更偏保守。

极限承载状态排土场柔性地基泄水涵洞稳定性研究

为研究过载排土场下泄水涵洞的稳定性,以某矿山排土场柔性地基的泄水涵洞为例,考虑竖向和侧向载荷极限状态组合效应,构建箱涵力学计算模型,计算顶板及侧壁的轴向力和剪应力,研判其稳定性,并与数值模拟和现场勘察结果进行对比分析。结果表明:箱涵左右侧壁所受轴向力最大,箱涵倒角部位承受剪应力和轴向力最大,均处于极限允许范围内,数值模拟结果与计算结果相符,涵洞整体稳定性良好,现场调查结果验证了力学计算结果的合理性。在实际排土作业过程中,矿山应严禁超限堆土。该研究为排土场下泄水涵洞的稳定性分析提供了重要的理论指导。

温度载荷与爆炸碎片冲击载荷耦合作用下储罐易损性分析

爆炸碎片和火灾热辐射是导致储罐区多米诺效应事故升级的重要致损因子。在实际爆炸碎片撞击目标储罐的事故场景中,目标储罐不止只受到爆炸碎片的撞击作用,还受到临近火灾的高温载荷作用。为研究目标储罐在高温环境下受到爆炸碎片撞击的易损性规律,本文建立了目标储罐在温度载荷和爆炸碎片冲击载荷耦合作用下的极限状态方程,并采用蒙特卡洛模拟绘制得到目标储罐在不同罐壁温度下受爆炸碎片撞击的易损性曲线,分析爆炸碎片质量、撞击速度、撞击角度对不同罐壁温度下目标储罐易损性的影响规律。结果表明:爆炸碎片质量和爆炸碎片撞击角与目标储罐易损性成负相关,爆炸碎片速度与目标储罐易损性成正相关。当研究变量为爆炸碎片质量时,在20~400℃和400~600℃两个温度范围内,罐壁温度每上升100℃目标储罐最大破坏失效概率平均增加值分别为3.7%、6.7%。当研究变量为爆炸碎片速度时,在20~600℃的温度范围内,罐壁温度每上升100℃目标储罐最大破坏失效概率平均增加值为3.9%。当研究变量为爆炸碎片撞击角时,在20~600℃的温度范围内,罐壁温度每上升100℃目标储罐最大破坏失效概率平均增加值从0.675%一直增大到7.01%。研究对评估实际事故中爆炸碎片对储罐的损伤及防控爆炸碎片引发的多米诺效应事故具有重要意义。

爆炸冲击波与碎片耦合作用下化工储罐易损性研究

开展爆炸冲击波与碎片耦合作用下储罐易损性研究有助于提升化工园区的安全水平。基于能量密度与最大塑性应变准则,综合考虑爆炸冲击波和爆炸碎片的作用顺序及强冲击荷载作用下钢材的应变率效应,建立爆炸冲击波与碎片耦合作用下化工储罐破坏失效的极限状态方程。通过有限元模拟对比分析储罐理论临界破裂速度与数值模拟结果,验证了方程的合理性。对5000 m^(3)立式拱顶储罐易损性结果分析可知:材料应变率效应可削弱爆炸冲击波与碎片耦合作用对化工储罐造成的破坏,降低储罐易损性;爆炸冲击波、碎片的作用顺序会显著影响储罐的失效概率,且碎片先于冲击波作用时储罐易损性更高;由单一变量分析可知,耦合作用下储罐的易损性与爆源强度、碎片撞击载荷均呈正相关,但与碎片撞击角呈负相关。研究结果对预防由爆炸冲击波与碎片耦合作用导致的多米诺效应事故发生及制定事故防控策略具有指导意义。

医用PVC粉尘爆炸风险评估

近年来粉尘爆炸事故频发于多行业,随着医用PVC粉产量增加,医用PVC粉生产企业也在考虑粉尘爆炸的风险。本文以某医用PVC粉企业为研究对象,首先对其生产工艺和设施设备进行了解;其次现场取样PVC粉尘,测试其爆炸敏感度,评估其着火危险性,并与几种常见的粉尘爆炸敏感度进行对比,发现医用PVC粉尘属于难燃性粉尘;然后结合现场的粉尘释放源、点火源、安全管理综合评估该医用PVC粉尘的爆炸风险;最后提出了防控粉尘爆炸的建议。

凹陷露天矿内排土护坡体破坏模式及关键参数

根据瑞典圆弧法积分求解原理,结合护坡体结构特征,判断护坡体破坏模式并推导其安全系数表达式,分析台阶高度h、平台宽度d以及台阶坡面角β等对护坡体安全系数F_(s)的影响规律及影响程度.通过护坡体数值模拟结果,分析护坡体的位移变化规律以及潜在滑移面特征,并判断其破坏特征.研究结果表明:护坡体的破坏模式是以土体-块石交界面为底界面,以土体圆弧为侧界面的顺层圆弧滑动.随着护坡体台阶高度与台阶坡面角增大,其安全系数减小,最大位移量与应变量增大;随着护坡体平台宽度增大,其安全系数增大,最大位移量与应变量减小.台阶坡面角是影响护坡体安全系数与最大位移量的关键结构参数.

埋地输气管道泄漏爆炸作用下并行邻管的动力响应

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)