安全工程国家特色专业实验教学的研究与实践

本文从安全工程专业本科教育认证对学生知识结构的要求及国家对注册安全工程师知识结构的基本要求出发,结合国家特色专业建设,分析研究了安全工程专业工业安全方向的实验课程设置及具体实验教学内容,就突出专业特色、提高学生综合能力和素质、实验室安全与环保等方面介绍了我们实际工作中的做法。

高密度聚乙烯粉尘燃爆特性及泄爆实验研究

为研究高密度聚乙烯(HDPE)粉尘燃爆及其泄爆特性,通过结合热重(TG)和差示扫描量热(DSC)分析高密度聚乙烯燃爆机理,利用20 L球形爆炸测试系统、最小点火能测定仪、最低着火温度测定仪等探究粉尘质量浓度对最小点火能(MIE)、最低着火温度(MIT)、最大爆炸压力(P_(max))和爆炸指数(K_(st))的影响;在300 g/m^(3)爆炸浓度及以上时,分析高密度聚乙烯泄放特性并探究在不同质量浓度下的泄放火焰特征。研究结果表明:随着HDPE粉尘质量浓度增加,最大爆炸压力先增加后减小、最低着火温度和最小点火能先减小后增加;泄爆压力峰值随着HDPE粉尘泄爆膜层数增加而升高,随着泄爆口径的增大而下降;在质量浓度为300 g/m^(3)时,出现2次火焰长度较大值,且第2次泄放火焰更亮,燃烧面积更大;在质量浓度为400 g/m^(3)时,产生2次火焰。研究结果可为预防聚乙烯粉尘爆炸事故以及减小相应事故损失提供参考。

基于模糊综合评价的化工工艺本质安全指数研究

建立化工工艺的本质安全评价指标体系,包括可燃性、爆炸性、毒性、反应性、温度、压力、储量等7个指标。为解决前人指数法中的边界波动效应,采用模糊综合评价建立化工工艺本质安全评价指数模型,确定各指标的权重、危险分级及对各分级的隶属函数。以甲基丙烯酸甲酯的5条工艺路线为例进行分析,结论与前人提出的指数方法的评价结果相吻合,表明该指数方法可以用来进行化工工艺的本质安全评价,以指导设计初期的本质安全型工艺路线选择。

物联网感知安全应用的研究与展望

为拓展物联网行业应用、加快发展中国物联网产业,基于提前感知,超前防范对安全科学与工程的重要性,介绍物联网感知安全应用的研究现状,深入分析物联网感知安全行业应用所需要的关键技术和研究方向;在分析国内外物联网发展路径的差异、现有标准及新标准制定的基础上,研究顶层设计、资源部署、应用标准建设等感知安全应用系统建设亟待解决的问题;提出物联网应用示范研究的内容、目标;提出在公共安全和安全生产领域应用物联网技术,对防范重特大事故、安全监管、事故应急救援的重要现实意义。

化工企业安全生产责任保险保费计算方法研究

为计算化工企业安全生产责任保险保费,从人员伤亡和财产损失的角度出发,建立企业事故风险潜在损失赔偿费用体系。根据化工企业常见的蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)、池火灾和中毒等典型事故人员伤害和财产损失计算模型,提出化工企业事故潜在风险损失计算方法。通过考虑保险收益率来确定化工企业安全生产责任保险保费。通过实例分析验证该方法的实用性和有效性。结果表明:笔者建立的企业事故风险潜在损失赔偿费用体系包括企业潜在生命损失赔偿费用和潜在财产损失赔偿费用,以及事故应急救援能力、安全生产标准化等级、企业安全事故状况和企业风险认知状况4个修正指标;利用该事故风险定量评价方法计算安全生产责任保险保费,得出的保险保费远低于现行方法确定的保费,符合化工企业事故风险实际状况。

基于本质安全目标的化工厂装置平面布局优化

提出了一套化工厂装置平面布局优化方法,以实现布局的本质安全化。简要阐述了本质安全的理念及其在布局设计中的应用,发现引导词限制影响具有较好的适用性。多米诺效应的存在影响布局的本质安全性,因此重点提出了用初始没备多米诺危险指数与目标设备多米诺危险指数来评估布局的本质安全性,指数考虑了初始设备发生不同事故时对不同目标设备的本质安全距离。对指标值较大的设备采取本质安全与被动安全并用的方法,以有效提高布局的本质安全性。实例分析表明,建立的化工厂装置平面布局优化指标体系具有适用性。

基于热重实验的硫化亚铁氧化的热动力学分析

采用热重分析(TG)和差示扫描量热法(DSC)研究了FeS热氧化过程,运用多升温速率法计算了FeS的动力学参数。结果表明,FeS试样的DSC曲线在143℃左右出现1个由相变引起的吸热峰,在高温段出现1个由氧化引起的放热峰;TG曲线呈恒重→增重→失重→恒重的变化过程,氧化起始温度较高,氧化过程缓慢,且受升温速率的影响明显。FeS热氧化反应的平均活化能E为125.89 kJ/mol,指前因子A为1.55763×1011K/s-1。其反应符合随机成核和随后生长动力学模型,最概然函数G(x)=[-ln(1-x)]0.4124。

障碍物地形条件下重气泄漏扩散实验的CFD模拟验证

重气泄漏扩散是一种危害性较大的多发事故,而一旦在人口密集区域发生泄漏事故,周围居民将处境危险。重气泄漏后一般沿地面扩散,而地形条件是影响其扩散行为的重要因素。本文利用计算流体力学方法(CFD)对Thorney Island Trial026实验条件进行了数值模拟,考察障碍物对气体扩散的影响并与实验结果进行对比。结果表明,模拟结果与实验数据的吻合性较好,证明CFD软件能够较准确地模拟障碍物地形条件下的重气扩散过程。

城市隧道火灾时混合通风模式的研究

针对自然通风的半敞开式城市隧道火灾时不能充分保障人员安全疏散的问题,文章运用Fire Dynamic Simulation(FDS)火灾模拟软件及风洞实验台对城市隧道火灾在自然通风和混合式通风两种不同模式下的烟气扩散情况进行了数值模拟和实验研究。结果表明,半敞开式城市隧道自然通风不能有效解决火灾的安全问题;而当排烟系数在3.3左右时,混合式通风能实现烟气的有效控制,保证了人员及车辆的安全疏散。采用本文提出的排烟系数研究半敞开式城市隧道的混合通风模型,可以为该类隧道的火灾安全防范提供一定的理论依据。

含硫油品储罐腐蚀产物自然氧化实验

为深入研究含硫油品储罐硫腐蚀产物FeS自然氧化倾向性,自建实验台模拟储罐FeS的生成及其自然氧化倾向性,同步热分析仪对FeS进行了热质量实验,通过TG曲线和DSC曲线分析了FeS粒径对其氧化性质的影响.结果表明,Fe3O4、Fe2O3、Fe(OH)3及其混合物经硫化所得FeS具有很强的自然氧化活性,Fe3O4硫化物的氧化速度最快,Fe2O3次之,混合物和Fe(OH)3较慢,温升速率分别达到0.64、0.45、0.34和0.11℃/s;TG曲线经历了质量增加和质量迅速损失的过程,DSC曲线上有明显的放热峰;粒径对FeS氧化性有明显影响,粒径越小,TG曲线向低温方向移动,氧化起始温度和氧化终止温度越低,DSC曲线上放热峰峰值温度越低.

硫化亚铁氧化热重实验及动力学分析

利用热重分析方法对化学纯FeS的氧化自燃性及其动力学规律进行了研究,分析了粒径178μm的FeS在室温~1 000℃温度范围内的热重曲线,考察了升温速率对热重曲线的影响,并采用FWO方法计算了FeS氧化自燃的活化能。结果表明,FeS与氧气发生化学反应时迅速失重,升温速率对TG曲线有明显影响,升温速率越大,TG曲线向高温方向移动,氧化速度减小;FeS氧化过程符合n=0.381 7的随机成核和随后生长动力学反应机理,动力学模型函数的积分形式g（α）=ln[-ln（1-α）]-0.381 7,粒径178μm的FeS氧化时的活化能约为133.45 kJ/mol,动力学指前因子A=1×106.065 9s-1。

连通装置气体爆炸特性实验

为了研究连通装置气体爆炸特性及其发生、发展规律,建立了气体爆炸测试系统,得到了密闭条件下连通装置气体爆炸特性,揭示了连通装置气体爆炸过程爆炸强度增加机理,为连通装置气体爆炸防爆安全设计提供参考。

二元有机混合液体闪点的实验研究

纯物质的闪点一般可通过查取文献获得,混合物的闪点则很难查到。由于混合液体在实际生产中有着广泛的应用,因此,掌握混合液体闪点的变化规律对于其在生产、储存和使用场所中的风险评估有重要意义。文中采用MINIFLASH FLPL全自动闪点测试仪,对由16种纯物质(包含醇类、酸类、酯类、酮类、醚类、烷烃类)组成的14组不同组成和配比的二元混合液体(含完全互溶和部分互溶)的闪点进行实验研究。用图示法分析了不同研究体系的二元有机混合物其闪点随配比和组分变化的经验规律,将二元混合液体闪点的变化规律大致划分为4类,并对每一类的闪点变化特征和机理进行了探讨。研究结果不仅为工程上提供了二元混合液体闪点的可靠实验数据,还为混合液体在生产、储存和使用过程中的火灾风险评估与安全管理提供了重要参考。

基于风险的化工企业安全监控系统布局研究

化工企业安全监控系统是进行化工装置事故预防和控制的重要措施。通过量化装置自身事故风险以及事故状态下装置间事故连锁效应引发的连锁事故风险,建立了综合两类事故的风险评价方法,获得企业的区域风险分布,提出基于风险分布确定监控系统布局设计的方法。

基于专家调查法的高层民用建筑火灾疏散改进灰关联安全评价模型

通过比较几种安全评价模型,并根据高层民用建筑火灾特点和建筑内部人员疏散特点,提出使用基于信息覆盖理论的灰关联评价方法建立高层民用建筑火灾疏散灰关联安全评价模型.进一步应用欧几里德贴近度和优属度方法改进一般灰关联方法在火灾疏散评价模型中的两处缺陷:整体性问题和关联度分析问题,建立了改进灰关联安全评价模型,计算分析得到建筑火灾疏散安全度和最需要改进的指标因素.为了改善和提高评价结果的准确性,通过专家调查法确定因素权重,避免了赋权过程的主观性,反映了现阶段在高层民用建筑消防疏散中最需要注意、最受重视的方面.最后通过实例验证了该模型的可行性.

储罐低温硫腐蚀产物氧化自燃的实验研究

为探明O2体积分数18.2%条件下储罐低温硫腐蚀产物SO2体积分数的变化规律,对铁锈模拟物进行3次硫化和氧化,对3次硫化再氧化进程中的动态温度特性和SO2气体释放规律进行考察。结果表明:随着硫化次数的增多,氧化反应最高温度以及SO2最高体积分数均下降;氧化反应初期均有SO2气体产生,表明其可作为氧化自燃监测预警中的标志性气体;通过考察缓慢氧化向加速氧化时SO2气体的体积分数变化即可判断硫腐蚀产物是否发生氧化自燃,与温度作为储罐硫腐蚀产物氧化自燃判据比较,具有一定的优越性。

设计初期化工过程本质安全化设计策略

该文提出了一种在设计初期进行化工过程本质安全化设计的策略。首先进行危险物质与危险能量两类共计11种危险类型的危险辨识。针对辨识出的危险类型,通过与相应的临界条件比较进行快速的危险评价,对于不可接受的危险必须采取本质安全化措施,可接受的危险可有选择性地进行本质安全化设计。在设计初期可以使用的本质安全化原则主要是消除、最小化、替代和缓和,针对11种危险类型可以应用不同的本质安全化设计模型,以使实际进行本质安全化设计时更加简单与快捷。该文把提出的本质安全化设计策略应用到一个甲苯硝化制硝基甲苯的工艺,形成了多种本质安全化措施,可以用来在设计初期消除或减少危险。

高层建筑火灾疏散的灰色欧几里德关联度安全评估模型与应用

高层建筑内人员集中、垂直疏散距离长、烟气垂直方向扩散快,火灾情况比一般建筑复杂,因此需要对高层建筑火灾时安全疏散进行评估。依据高层建筑火灾特点建立基于灰色欧几里德关联理论的疏散安全二级评估模型,分析并建立了适用于二类高层建筑火灾疏散的评估因素集、权重集和参考标准集。该模型通过比较样本序列与安全评估等级序列的灰关联度,得到样本的火灾疏散安全等级,并找出影响安全疏散的关键因素,指出薄弱环节。并通过实例验证了该模型的可行性。

浅谈物联网感知安全的关键技术

在认识物联网的特征和层次结构的基础上,介绍了物联网感知安全的应用研究现状,以及物联网感知安全行业所需的技术,着重分析了无线传感器网络技术、识别技术、信息传感核心材料等关键技术的研究内容和目标。运用物联网感知安全技术可以为公共安全和安全生产提供有效的保障。

基于本质安全的化工工艺物质危险指数研究

建立了基于本质安全的化工工艺物质危险性的评价体系,包括火灾危险性、爆炸危险性以及毒性等3个评价指数。基于风险的思想,各个评价指数均包括概率指标与后果指标。为了全面反映化工工艺的实际情况,在各个评价指数中均对所有物质的相应指数值加和。参数的取值以以往的指数法为基础,为了消除边界波动效应,取值采用内插法。由于各个指数的量纲不同,针对3个指数分别比较。以生产乙酸的3条工艺路线为例进行分析,结果表明,本法可用于工艺路线的物质危险性分级,以指导设计初期物质的本质安全化设计。