海底输气管道气体泄漏扩散模拟及影响因素研究

为研究泄漏孔径、泄漏点水深以及外部风速对海底输气管道泄漏后果的影响,以某海底输气管道为研究对象,选取两种泄漏孔径,两种泄漏水深,9种风速进行泄漏扩散的模拟计算。计算包含泄漏模拟、气体水中扩散计算及气体在空气中扩散的CFD模拟。最终得到各泄漏工况条件下可燃气体云团体积及影响范围。通过对数据进行归纳分析,得到气云扩散及影响距离的变化规律。结果表明,泄漏速率和泄漏水深会影响海底管道泄漏后气体到达海面的气体释放面积和气体垂直流速,进而影响气云在海面的扩散后果,风速会影响气云扩散的范围和浓度分布。泄漏孔径、泄漏点水深以及外部风速是进行海底管道泄漏扩散分析的关键因素,需要在分析中进行系统性考虑以全面反映海底管道的风险水平。当前分析方法能够较全面地分析以上关键因素对后果的影响,为现场抢险、应急响应等提供判据和输入,有助于完善应急准备分析和制定更加有针对性的应急处置方案。      

基于MATLAB大型LNG储罐泄漏模拟分析

天然气作为清洁能源,日益受到世界各国青睐,天然气液化可以大大节省储存空间和运输成本,但也因此增加了天然气泄漏风险。概括介绍了国内液化天然气(LNG)发展现状,基于MATLAB软件对大型LNG储罐泄漏事故后果进行模拟和分析,并依此提出了相关安全对策。结果表明:LNG在泄漏形成蒸气云团并发生扩散时,在拟定的条件下,其扩散范围较广,影响范围很大。LNG泄漏后蒸气云扩散范围随泄漏速率、风速和泄漏点高度增大而增大,因此有必要从多方面制定措施保证LNG存储安全。     

有障碍物空间可燃气体扩散规律的数值模拟

有限空间内可燃气体泄漏扩散容易引发危险事故,而对于有限空间障碍物存在时气体泄漏扩散规律的研究较少。为此,针对有限空间障碍物对可燃气体泄漏扩散的影响,采用雷诺平均的N-S方程,湍流模型以及无反应多组分输运方程,对障碍物影响下可燃气体泄漏扩散进行了数值模拟,并进一步分析了泄漏位置和障碍物高度对可燃气体泄漏扩散的影响。结果表明:障碍物对可燃气体扩散过程有阻碍作用;障碍物影响下不同位置泄漏扩散形成的浓度场不同,泄漏口与出口异侧,距离障碍物越近,房间内形成的爆炸区域越大;障碍物高度越高,有限空间内形成的爆炸区域越大,增大了危险事故发生的可能性。该模拟结果有助于室内燃气管道安全设计,可为制订室内可燃气体爆炸事故的预防措施提供参考。     

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可燃气体在运输、储存、加工和使用过程中，因可燃气体泄漏而形成的气云爆炸事故，常常会造成巨大的人员伤亡和财产损失。研究气云爆炸的特性和威力，可防范事故，减小损失。中采用有限差分方法编制了求解可燃气云爆炸过程的定解方程的数值模拟程序。方程组中的源项由能量均匀加入法处理，爆炸场中的间断问题通过人工黏性模型处理。经开敞空间乙炔——空气气云爆炸实验结果检验，数值计算结果的偏差在13％以内。计算结果表明，气云半径越大，爆炸最大压力和压力增加速率越大；气云爆热越大，爆炸最大压力和压力增加速率越大。     

浮式生产系统泄漏天然气扩散规律与危险区域

考虑到浮式生产系统(FPSO)作业过程中存在的油气泄漏及火灾、爆炸等连锁风险,为了科学评估FPSO天然气泄漏风险,基于计算流体动力学理论,采用通用CFD软件Fluent建立FPSO关键系统泄漏天然气的扩散行为预测与评估模型,分析、判断可燃气体运动特点及危险区域的分布规律。根据仿真结果和对比分析,研究了泄漏可燃气体的扩散过程、行为特点以及风向、风速和泄漏速率等关键因素对可燃气体扩散危险区域的影响规律,综合考虑仿真结果与相关标准的要求,合理确定FPSO上部模块的一级2区IIA组危险区。结合FPSO油气泄漏风险特点,从工程应用角度提出应对措施与建议。     

液化石油气储罐水雾灭火系统的设计与应用

液化石油气主要由丙烷、丁烷、丁烯、戊烷等烃类组成,为了便于储存和输送,通常进行加压和冷却使其液化后,储存在密闭的压力储罐内。石化企业普遍采用卧式圆罐和球形罐做为储存液化气的压力容器。由于可燃气体泄漏出来与空气混合达到一定比例,遇明火就会发生爆炸,因此,控制液化气球罐火灾的根本措施是切断气源和紧急放空。在完成放空之前应维持其稳定燃烧,同时对着火罐及相邻罐进行水喷雾冷却保护,使储罐不会因受热发生损坏。     

液化天然气储罐泄漏扩散模拟研究

液化天然气(LNG)多为低温、低压储存,LNG储罐内存在酸性腐蚀环境,一旦泄漏容易引起大面积火灾。针对该问题,以LNG储罐为例,采用DNV Phast软件模拟泄漏扩散情况,分析不同工况条件下LNG的气体扩散、闪燃范围、喷射火危害、爆炸超压等。通过分析发现风向对蒸气云团的扩散有直接影响,研究结果可为LNG储气站的选址、站内布局和储罐泄漏应急处置提供理论依据和支撑。     

水幕抑制泄漏液化天然气扩散模拟试验研究

水幕可以用于可燃气体在意外泄漏后的稀释,可以防止泄漏的可燃性气体处于爆炸极限,降低可燃气体泄漏的燃烧爆炸风险。采用液氮代替液化天然气(LNG),通过试验模拟研究了水幕架设距离、水幕架设高度、水幕形状及环境风速对水幕防护效果的影响。研究结果表明,向下喷射水幕具有的动能能与周围空气形成向上气流将LNG蒸气云团抬起,改变LNG蒸气云团的扩散路径。水幕相对泄漏源的架设距离不宜过小,约0.35 m的水幕距离可产生明显的稀释效果。环境风速超过1 m/s时会在水幕内部造成湍流,加快蒸气云向上扩散,抑制蒸气云沿地面扩散。研究结果对LNG泄漏防护水幕装置的设计和使用有一定的参考意义。     

东海某平台可燃气体冷放空扩散安全评估研究

以东海某平台为例，采用数值模拟的方法研究不同工况条件下可燃气体冷放空的扩散规律，选用k-epsilon模型和Species Transport模型分别描述气相湍流运动和可燃气体扩散过程。结果表明：冷放空排放气体扩散受环境风向影响较小；冷放空排放气体扩散受风速条件和泄放放空速率的影响明显，随着环境风速的变大，火炬头上方形成的可燃气体团越小，可燃气体团中心距离火炬头越来越近；随着放空速率的变大，火炬头上方形成的可燃气体团越大，可燃气体团中心距离火炬头越来越远；意外熄灭工况、火灾工况和阻塞工况条件下，对应的最大扩散距离分别为15.69 m、20.62 m和28.48 m；直升机远离火炬头安全飞行的距离分别为16 m、21 m和29 m。建议平台加强可燃气体探测系统维护，确保能够及时探测到冷放空气体。     

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密闭空间可燃气体爆炸一直是化工、石油、矿业、冶金等行业的重大灾害之一。由于可燃性气体燃料与空气混合物爆源具有能量密度小、爆源体积大、能量释放时问长等特点，所以点源强爆炸近似不再成立。章从流体力学和化学反应动力学守恒方程出发，对管道内可燃气体爆燃进行了数值模拟，获得了不同时刻爆燃的压力场、温度场、密度场，讨论了可燃气体活性、组分以及管道长度对爆燃压力和压力上升速率的影响，为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据。     

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LNG作为一种清洁、优质燃料已广泛应用生产与生活，但作为一种深冷液体，人们对LNG的低温安全性能却了解不多。为此，阐述了LNG的密度、温度、蒸发以及溢出与扩散等特性；列举了来自LNG的危险性：①储存过程中的沸腾与翻滚；②低温冻伤；③泄露；④低温麻醉；⑤窒息；⑥冷爆炸；⑦火灾。最后从工艺装置安全设计、可燃气体探测设施、事故切断系统（ESD）、消防水系统、使用泡沫控制蒸气扩散及辐射、人身安全保护、低温冻伤急救等方面，探讨了安全防护的方法与措施。     

HDHQ-200Ⅱ型钻井液气分离器点火器的研制

为了解决目前国内在石油和天然气钻井过程中,钻井液气分离器分离出来的有毒可燃气体需要点火燃烧的问题,研制了HDHQ-200Ⅱ型钻井液气分离器点火器。该点火器主要由点火器控制箱、点火器高压发生箱、连接电缆、高压点火线、高压点火电极、点火火炬管、点火控制箱连接短节和遥控器等组成,具有自动点火、手动点火和遥控点火3种点火方式,气压高或气压低时都能将分离出来的可燃气体点火燃烧掉,完全满足钻井现场的使用要求。试验与现场应用情况表明,在雨天、大雪天、大雾天和6级大风条件下,用石油液化气各进行了5次以上的试验,每次都能点燃。3种点火方式的现场试验也完全满足现场使用要求。     

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液化气体必须依赖高压或低温才得以维持其液态,因而其面临的安全性问题比通常的液体或气体更为严峻。文章回顾了世界上液化气体储运安全领域已有的研究成果,分析了液化石油气和液化天然气等可燃液化气体在其储运过程中存在多种安全性问题,重点介绍了容器破裂前的热响应,沸腾液体膨胀蒸汽爆炸（BLEVE）,燃气在空气中的扩散和液化气体燃烧等方面的研究进展和取得的成果,以及根据这些成果为理论依据提出的可燃液化气体储运的安全措施。     

基于双位Langmuir模型活性炭的CH_4吸附特征

较之于压缩天然气存储和液化天然气存储,天然气吸附存储(ANG)方式具有能显著降低储存压力和运行成本的优点,然而,要将测定的吸附量转化为绝对吸附量,需要采用合适的模型。为了准确预测活性炭上甲烷的总储存量,采用双位Langmuir模型描述并准确预测了甲烷在活性炭上的吸附行为,误差在5%以内;进而解释了温度介于283.15～323.15 K、压力介于0.1～14.0 MPa条件下,活性炭上甲烷吸附平衡的临界点。研究结果表明:①在过剩吸附量超过极大值后,不同温度下的吸附等温线将出现交叉现象,在交叉点后,温度越高过剩吸附量越大;②甲烷的吸附相体积和气相密度,随平衡温度和压力的变化而变化,随着温度的升高,体积密度项对于绝对吸附量的贡献逐渐减小;③在343.15 K和14 MPa以下,实际吸附甲烷量超过86.9%,游离甲烷相含量低于13.1%,游离甲烷相含量的贡献率随温度的升高而逐渐增大。结论认为,该模型能快速、准确地预测真实的甲烷存储量,可以为大型天然气吸附存储技术的研究和开发提供帮助。     

Oil Import and Export in China

Domestic economic growth slowed down and supply exceeded demand in oil market in 2015, so the growth of refineries' processing volume was limited. Nevertheless, the gradual decontrol of market and the storage requirement under low oil price, crude oil imports hit a record high of 335.5 million tons, with the growth rate approximating 9%. Refined oil exports soared and imports decreased, which made China become a net refined oil exporter for the first time for 24 years, and net imports reached 6.22 million tons. Robust requirement on chemical raw materials propelled imported liquefied petroleum gas market to go on expanding. Imports exceeded 12 million tons in 2015, thus China leaped into the world's largest liquefied petroleum gas importer. In 2016, oil consumption growth would be kept at lower level. However, China would further decontrol crude oil import and refined oil export permits and put incremental storage capacity into use. Therefore, crude oil imports would continue to rise up, and refined oil exports may hit a new historic high. Imported liquefied petroleum gas market will enter into a stage of stable growth after two years' rapid development.     

全压力式液化烃储罐注水措施设计

全压力式液化烃储罐增加注水措施是处置液化烃泄漏事故的有效办法之一,尽管它不能从根本上解决液化烃储罐泄漏,但可为暂时切断或减少泄漏、处置泄漏储罐、彻底封堵漏点提供安全保障,这在液化烃泄漏事故处置上已有多个成功案例,事实证明行之有效,将该内容写入规范是对液化烃储罐安全设计的重要贡献,但规范仅给出了原则的要求,工程设计上差异很大。结合设计经验,阐述了注水机理和注水条件,从水源、水质、流量、压力、管路和接口等方面论述了如何更好地完成液化烃储罐注水措施设计,指出了增加注水措施是针对常温全压力式液化烃储罐而言的,且液化烃应不溶或微溶于水、密度比水小,并提出了对《石油化工企业设计防火规范》的修订建议。     

内河LNG船舶气体扩散、火灾和爆炸后果模拟

为了验证LNG作为内河船舶燃料的安全性,利用基于N-S方程的CFD计算软件对内河LNG船舶LNG泄漏后的扩散、火灾和爆炸后果进行了数值模拟。计算了不同工况下气体云团的扩散行为,得到了不同工况下最大液池面积、最大液池质量、平均蒸发率、气云最大扩散距离、最大气云体积等结果。比较了风速、风向、大气稳定度等不同环境因素对气体扩散行为的影响,并定量分析了池火灾和气体云团爆炸后对周边的影响。结果表明:①在LNG泄漏阶段,气体扩散表现为重气扩散的特征;②风速对可燃气体云团的扩散有明显影响;③通过设置围堰,能够在一定程度上减轻LNG泄漏对周边造成的不利影响;④若LNG泄漏后发生池火灾,船上大部分结构都会处于37.5 kW/m~2热辐射强度影响范围下,周边船舶和人员应迅速撤离至着火船舶35 m范围外以确保安全;⑤一旦可燃气体云团发生爆炸,爆炸产生的超压为1.4 kPa,主要后果为玻璃破碎,不足以对岸上设施造成严重破坏。     

凝析天然气处理工艺方案研究

针对给定的天然气组成和工艺条件 ,通过大量的工艺计算 ,研究了天然气液化率与冷凝压力、冷凝温度之间的关系 ,确定了适宜的冷凝压力和温度范围。冷凝压力和冷凝温度与原料气气质条件、制冷工艺、干气外输压力等因素有关 ,需通过具体的参数研究 ,才能优选具体的取值。通过工艺计算和方案比较 ,提出了合理的天然气处理方案—压缩与膨胀机制冷相结合的工艺。该方案具有对天然气气质变化适应性强、丙烷收率高、流程简单和投资效益好等优点。     

沉积盆地异常低压的成因

将异常低压的形成机制归纳为4大类:1)构造抬升和地层剥蚀、孔隙水化学作用引起的孔隙体积增大;2)封闭层压力的释放、物性差异引起的非均匀流、渗析作用和轻烃扩散作用等流体排出造成的压力降低;3)饱和天然气藏的深埋;4)承压面低于地表。分析了每一类成因机制对形成异常低压的贡献大小。其中,构造抬升引起一定程度的孔隙回弹和温度降低,从而导致地层压力下降,是构造抬升强烈的沉积盆地中形成异常低压的主要原因。而在抬升幅度较小的地区,低压的形成则常与轻烃扩散和饱和天然气藏的深埋有关。孔隙水的化学作用和渗析作用受自身因素的制约,对异常低压贡献不大。除物性差异引起的非均匀流外,其它的低压形成机制都需要以好的封闭条件为前提,否则地层压力将衰减至常压。在中国西部盆地,因地形起伏较大,承压面低于地表,使得地层压力偏低,但并非真正意义上的低压,只是由于表达方式(起算深度是否等于地表)的原因而造成。