锂电池储能电站火灾与消防安全防护技术综合研究

近年来国内外锂电池储能电站的增量十分可观,用户侧潜力巨大,遂对锂电池储能电站的安全防护提出了更高的要求。现如今锂电池储能舱传统火灾探测器的预警方式存在不足,同时国内外大量应用研究也表明七氟丙烷和全氟己酮是目前较适用于锂电池储能电站火灾的气体灭火剂,但任何单一灭火剂均无法同时起到扑灭明火和抑制大容量锂电池复燃的作用,锂电池储能电站目前缺乏明确有效的灭火技术、系统性的解决方案。本文从极早期火灾探测对储能舱火灾预警的重要性出发,综述了含不同种类添加剂的细水雾对锂电池储能电站火灾的灭火效果,突出了气体灭火剂-细水雾联合应用消防策略的重要性,并提出了清洁高效灭火技术开发的重点和下一步发展方向。

新型茧覆惰化材料对危险化学品的抑爆性能研究

介绍茧覆惰化材料的抑爆原理以及抑爆性能测试平台的搭建。设计试验模拟危险化学品泄漏,通过喷洒一定配比的试验药剂,对比不同浓度的茧覆材料溶液对甲烷稀释吸收的情况,验证茧覆材料的抑爆性能。结果显示新型茧覆惰化材料包裹危险物质分子形成化学茧,降低空气中危险物质浓度,其抑爆能力优于普通水基灭火剂且远远优于纯水。

高闪点液体喷雾泄漏危险研究综述

为研究工业过程中高闪点液体喷雾泄漏造成火灾爆炸事故的危险性,通过介绍高闪点类液体喷雾的产生机理、火焰在不同粒径喷雾系统、雾滴系统以及气溶胶系统中传播、爆炸影响参数、喷雾点火源以及可能引发后果更加严重的两相爆炸等多个方面,对喷雾的爆炸特性进行深入、系统的研究。研究结果表明:对于不同的液体,需根据实际工业过程中可能发生泄漏的条件进行可燃性风险评估,避免高闪点液体喷雾泄漏发生火灾爆炸等造成严重后果。研究结果可为后续高闪点类液体危险性分析的研究提供借鉴与参考。

基于未确知测度理论的化工工艺本质安全度研究

针对目前化工安全评价方法中存在的主观性较强、不确定因素较多的问题,引入未确知测度理论,提出一种化工工艺本质安全度的评价方法。从物质、反应及工艺条件等方面选取评价指标,采用熵权理论确定各指标的权重;根据置信度识别准则判别安全度等级,并对工艺的安全度高低进行排序。应用该方法评估5条工艺路径的本质安全度,将结果与道化学法、本质安全优良性法（IBI）的评估结果对比。研究表明：用3种方法得到的评估结果基本吻合,证明了基于未确知测度理论的本质安全度评价法的可行性和有效性。

自反应性化学物质热危险性综合评估

自反应性化学物质热危险性评估的关键在于表征参数的选择和量化,单一的评估参数往往仅表征其热危险性的某一方面。综合考虑自反应性物质发生热分解反应的难易程度及其造成后果的严重程度两个方面,分别选取放热反应初始温度(To)和反应热(-ΔH)作为相应的表征参数,通过半正态分布函数对这两个指标进行标准化处理。在此基础上根据风险的定义提出了一种新的自反应性化学物质的热危险性综合评估指数(THI指数),并建立相应的热危险性分级标准,对自反应性化学物质的热危险性进行综合评估与分级。结果表明,建立的THI指数所确定的热危险性分级结果与基于活化能和最大绝热温度的RHI指数的反应危险性等级基本一致,该指数能够对自反应性化学物质的热危险性进行定量评估。

基于本质安全的半间歇式等温强放热反应加料速度优化

针对半间歇式等温强放热反应,加料速度是控制放热速率的有效控制方法之一。本文综合考虑反应过程安全性及经济性,建立半间歇式等温过程加料速度优化数学模型。为避免强放热反应的热失控,基于本质安全思想,考虑最危险情况——冷却失效情形引发的反应热失控作为实现过程安全的约束条件,并采用罚函数法将约束优化模型转化为无约束优化模型。采用粒子群算法(PSO)对优化问题求解,并将模拟退火(SA)引入粒子群算法增强全局寻优能力。优化计算结果表明:相比于采用恒定加料速度方式,基于混合粒子群算法(SA-PSO)优化算法的分段线性加料方式不仅可以实现过程本质安全化,还可以大大提高转化率。

基于本质安全的微反应器中苯乙烯聚合的数值模拟

重大化工事故往往是由多米诺效应引发的一连串故障而导致的。为实现苯乙烯聚合反应的本质安全,采用本质安全设计原则,设计了T型微反应器以替换传统釜式反应器。先通过计算流体力学(CFD)方法建立了三维稳态模型,再通过UDF(User Defined Functions)添加组分输运方程源项和能量方程源项,对苯乙烯自由基聚合反应进行了数值模拟,研究在微尺度条件下,反应温度、混合反应管道长度及形状对反应结果的影响。结果表明:由于微反应器可提高传热传质效率,在一定范围内反应温度可以控制在3 K以内;反应管道由0.15 m增长至1.5 m后,转化率可提高2倍左右;0.15 m直管形状改进为螺旋状后,转化率可至少提升4%。

LNG储罐泄漏危险性计算及影响因素分析

针对LNG储罐泄漏气体扩散模拟分析过程中存在计算和分析过程复杂的问题,选取适当的气体扩散模型,对危险气体的扩散进行模拟和分析,绘制蒸汽扩散UFL(爆炸上限)、LFL(爆炸下限)、1/2LFL浓度等值线图,实现蒸汽扩散伤害分区的准确划分,提高了计算速率和精确度。并利用程序模拟分析了风速、地表粗糙度、泄漏速率等因素对LNG泄漏气体扩散影响。研究结果表明,当风速方向和泄漏源泄漏方向相同时,蒸汽扩散距离和危害范围随风速增大呈减小趋势;蒸汽在下风向扩散距离随着地表粗糙度的增大而减小;扩散距离和危害范围随泄漏速率的增大而增大。

双氧水绝热分解特性的安全泄放研究

反应热失控是引起设备超压的重要因素之一,可靠的安全泄放装置是防止设备发生超压破坏的最有效方法。为了对双氧水储罐的泄放面积进行设计,利用泄放口尺寸测试装置VSP2(Vent Sizing Package 2)对封闭环境下质量分数为20%的H_2O_2进行测试,得到反应失控过程中的热力学参数,并依此推算出不同泄放压力下的安全泄放面积A。结果表明,在绝热条件下,20%H_2O_2的起始分解温度为70℃,比反应热为435.49 k J/kg,最大压力为6.26 MPa。双氧水反应体系的泄放类型为缓和混合体系,采用DIERS设计方法和OMEGA方法计算不同泄放压力下的泄放面积。安全泄放面积随泄放压力增加而增大。VSP2具有很低的热惯量,可为失控反应安全泄放设计提供基础数据,以提高设计的可靠性。

水幕阻挡有毒有害气体扩散的实验研究

在对有毒有害气体危险分析的基础上,提出以CO2为有效替代气体,对水幕阻挡有毒有害气体扩散进行了研究,采用实验方法揭示抑制有毒有害气体扩散的规律,为水幕设置形式提供指导。通过实验,研究了有无水幕对重气扩散的影响,并且对比分析了水幕喷射方向、水幕与泄漏源的距离、水幕层数对水幕稀释阻挡效果的影响。结果表明:水幕向上喷射较向下喷射的稀释阻挡效果较好;水幕距离泄漏源1.5m较1m的稀释阻挡效果更好;双层水幕和单层水幕的稀释阻挡作用由于测试点位置的不同而有所不同。

高压氢气泄漏自燃形成喷射火的实验研究

为了探究高压氢气泄漏发生自燃时所需的临界初始释放压力随管道长度的变化规律,了解管内自燃火焰向管外喷射火焰转变的发展过程,本文利用压力、光电以及高速摄像等测试系统展开实验研究。实验结果表明:当管道长度相同,初始释放压力较低时,氢气泄漏不容易发生自燃;随着管道长度的增加,氢气发生自燃时的临界初始释放压力先缓慢减小后迅速增大;当管道长度一定时,初始释放压力越大,激波传播速度越快,氢气管内自燃的位置距离爆破片越近;气流通过激波马赫盘后,火焰燃烧加剧;随着时间的增加,火焰长度呈现先增大后逐渐减小的变化趋势,喷射火焰尖端的平均传播速度逐渐减小;火焰宽度呈现先增大后迅速减小至稳定值的变化规律。

过氧化苯甲酰合成工艺热危险性分析

采用RC1e反应量热仪对过氧化苯甲酰(BPO)合成工艺危险性进行研究,测试不同Na OH溶液初始浓度(1.96 mol/L、3.93 mol/L、7.14 mol/L)下反应的放热历程,获得BPO合成反应过程中的热危险性参数,并采用PHI-TECⅡ绝热加速量热仪对产物进行热稳定性分析,最后评估该反应热风险。结果表明,Na OH浓度为7.14 mol/L时,反应初期放热速率慢,热累积度大,后期反应剧烈,绝热温升(ΔTad)及热失控时工艺反应达到的最高温度(MTSR)最大。热稳定性试验表明,合成的粗产物BPO初始分解温度、活化能、指前因子、最大放热速率到达时间为24 h时的对应温度(TD24)均低于纯BPO。利用合成粗产物BPO的TD24对反应进行危险度评估,该工艺热危险性等级均为5级,工艺危险性大。

受限空间水幕稀释阻挡重气扩散实验研究

以二氧化碳气体为对象,对受限空间水幕稀释阻挡重气泄漏扩散进行研究。实验系统主要由气体释泄放系统、模拟受限空间、水幕系统和实验气体浓度采集系统组成。考察水幕设置形式、水幕喷头类型、气体泄漏速率对水幕稀释阻挡效果的影响,揭示水幕稀释阻挡重气泄漏扩散的原理。水幕设置形式分为串联形成单层水幕和并联形成双层水幕;喷头采用扇形喷头和锥形喷头。结果表明:采用单层水幕时,水幕下风向测得的CO2体积分数最小,水幕的稀释阻挡效果最好;扇形水幕对CO2的阻挡效果比锥形水幕好;气体的泄漏速率变大,水幕的阻挡效率变小。

二元可燃混合液体自燃点的实验与理论预测

为了研究二元可燃混合液体自燃点变化规律并对混合液体自燃点进行预测,采用AITTA 551自燃点测试仪测定了不同组分和配比的168组二元可燃混合液体的自燃点;根据基团贡献法原理,在纯物质自燃点理论预测模型的基础上,提出更适用于二元混合液体自燃点的预测模型,并采用多元非线性回归方法进行拟合,建立了二元可燃混合液体自燃点预测模型。模型对训练集和测试集预测的平均绝对误差分别为20.1042℃和25.9045℃,平均绝对百分误差分别为5.18%和7.25%,整体预测误差在实验允许误差范围之内。模型对烷-烷和醇-醇二元混合体系预测效果最佳,对含有苯环的混合体系预测能力一般。为可燃混合液体自燃点的理论预测提供了一种新的有效方法。

三环唑粉尘最小点火能实验研究与数值模拟

利用激光粒度仪、哈特曼管装置探讨了三环唑粉尘浓度、点火延迟时间、粒径分布对粉尘最小点火能的影响,并利用FLUENT对粉尘扩散进行数值模拟。结果表明：粒径小的粉尘最小点火能小;点火延迟时间段随着粉尘粒径的减小而增大;在22～28℃时,粉尘粒径为28.19μm时在30～120ms内分布较为均匀,粒径为20.24μm时在15～120ms内分布较为均匀;模拟得出在1.2L哈特曼管内,两种粒径的粉尘在120ms时未完全沉降,罐体内仍有湍流作用。

二元可燃混合液体自燃温度的实验研究

自燃温度是工业生产中衡量可燃物质燃烧危险性的重要参数,也是量化风险评估的必要参数。针对工业常用有机可燃液体组成的不同二元混合体系的自燃温度开展实验研究,利用AITTA 551自燃温度测试仪,得到了28组168个二元可燃混合液体在不同组成和配比下的自燃温度实验数据;通过对实验数据进行分析总结,揭示了不同组分和配比二元混合液体自燃温度变化的3种不同规律,即直线型、折线型和三段型;对所得规律进行解释,分析了产生不同变化规律的原因。

“对分课堂”模式在安全工程本科教学中的探索与实践

以安全工程专业必修课"危险化学品安全技术"为试验课程,采用对分课堂教学模式,实践探讨对分课堂在本科教学工作中的应用及组织模式,以及学生对于这种课堂模式的真实需求和想法。研究发现,不同性别学生在对分课堂的课堂体验、作业体验、小组讨论体验等方面存在差异,需求也有所不同。此外,对分课堂可显著提升学生自主学习的能力,但在提升学习兴趣方面仍有改进空间。

20L近球形容器中甲醇喷雾液滴爆炸特性实验研究

为了评估易燃液体喷雾的爆炸风险,借助喷雾粒度仪、高速相机以及喷雾爆炸实验系统,围绕2种粒径(表面积平均粒径:2.0μm±0.5μm;18.0μm±0.5μm)的甲醇喷雾,研究点火位置和延迟时间等因素对甲醇喷雾爆炸特性的影响。结果表明:甲醇喷雾粒径均随环境温度的增加而减小,当甲醇喷雾浓度较大时,环境温度对于甲醇喷雾粒径的影响更为显著;甲醇物料温度的改变对于其粒径的影响很小。随着点火延迟时间的增大,甲醇喷雾爆炸特性参数均呈现先增加后减小的趋势,在τ=120 ms时最大。受限空间内甲醇喷雾采用中心或上部点火方式,当甲醇喷雾浓度为356.4 g/m^(3)(φ=1.8)时,甲醇喷雾爆炸特性参数均取得最大值;与上部位置点火相比,中心位置点火的甲醇喷雾爆炸特性参数值较大。

公路危化品运输泄漏事故应急决策图示化展示技术研究

为提高公路危化品运输泄漏事故应急决策的效能,针对公路危化品运输泄漏事故的特点,在融合GIS、北斗导航、物联网技术的基础上,开发了危化品运输泄漏事故应急决策图示化展示技术。该技术作为应急决策的智能化技术,主要用于公路危化品运输泄漏事故的应急处置,并已在高速公路应用示范。

一种改进的CSCA+PCA化工过程异常检测技术

为了解决化工过程异常检测时因参数众多且数据庞杂而导致一些异常无法被有效检出的问题,在Brownlee的克隆选择分类算法(CSCA)基础上,通过引入主成分分析(PCA)技术,进行数据降维和数据重整,探讨了人工免疫算法在化工过程异常检测中的适用效果和技术方案,以TE过程数据作为样本进行异常检测和分类实验。结果表明,过程异常数据的规模、属性的数目对CSCA异常检测效果具有明显影响,而通过主成分分析进行数据降维之后,CSCA检测效果有所提高;进一步的数据重整之后,CSCA对过程异常分类辨识的准确率可提升到85%以上;基于CSCA+PCA的数据降维及重构之后的过程异常检测技术方案,可以获得较高的异常检测准确率,从而一定程度上为化工过程安全运行提供技术保障。