试论LNG泄露后果的预测模型

随着液化天然气开采活动的不断增多,液化天然气储罐研制行为不断跟进,根据气体性质以及存储、运输需要,确保所研制的储罐能够充分发挥应用性能,以免气体运输过程中出现泄漏现象,减少液化天然气浪费。本文首先对液化天然气做了基本介绍,然后运用燃气浓度扩散模型、计算流体动力模型进行泄漏后果预测、分析,最后对其进行模型验证、探索发展方向。     

化学试验室有毒有害气体泄漏监测方法研究

为了实现对化学试验室泄漏气体的实时监测,降低由于气体泄漏造成的安全事故发生概率,开展了化学试验室有毒有害气体泄漏监测方法研究。引进无线传输技术,将前端传感器获取的现场气体浓度信号转换为电信号,对应的信号通过传感器内部单片机结构进行模数转换,将数值进行量化与编码后,获取气体泄漏信号;根据《化工常见可燃气体使用标准》文件,设定化学试验室常见有毒有害气体爆炸界限;开启传感器运行开关,实时监测化工试验区有毒有害气体泄漏浓度,若泄漏浓度超出限值,传感器产生报警信号,实现对异常泄漏量的预警。试验结果表明,设计的监测方法,可以实现对室内环境中有毒有害气体浓度进行持续监测,可以达到对泄漏事故事前控制的目的。     

海洋油气平台甲烷气体扩散模拟及监测效果分析

海洋油气平台上的设备及管线之间的连接存在大量密封点,由于设备安装不当、老化、腐蚀等原因极易发生有害气体泄漏,平台设置的气体监测仪有时并不能有效地报警。除了系统自身故障,主要是由于气体监测设备并没有检测到泄漏气体,这种情况给平台带来了极大的安全隐患。如何保证有害气体探测器合理布置,最大限度减小泄漏风险是一个亟待解决的问题。在充分研究某海上油气平台主工艺流程的设备设施布局及运行工况后,运用CFD软件建立平台三维模型,进行不同泄漏条件及风况下的甲烷气体扩散仿真,得到气体受到平台结构及设备布局影响后的浓度分布。根据仿真得到的气体扩散特点及当前监测设备分布情况,给出了改进建议。     

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。     

LNG储罐罐表系统设计

液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)的主要成分是甲烷，是地球上最清洁的化石能源，液化天然气主要的存储方式是LNG储罐，是液化天然气工业中的核心设备，因此LNG储罐的安全是工厂安全运营的重中之重。其中LNG储罐中容易发生“翻滚”的现象，因为储罐内液化天然气的大量蒸发进而引发非常严重的事故，所以需要预防和消除“翻滚”现象。因此可通过对LNG储罐设置罐表系统，来检测储罐的温度、压力、液位及防止储罐“翻滚”等，并设置泄漏报警系统、消防灭火系统、可燃有毒报警系统，保障储罐的安全稳定运行。本论文主要研究和设计了罐表系统组成及防“翻滚”系统，为罐表系统在LNG储罐中安全运营及管理提供指导。     

一种可燃气体探测器的结构研究

随着国内天然气输量的不断增加,在天然气输送过程中一旦发生泄漏,极易造成重大事故。为了减少此类事故的发生,就必须对可燃性气体浓度进行实时监测,及时发现天然气泄漏。传统的可燃气体探测器的结构复杂,安装和维检修不便,严重影响工作效率。在输气场站设备厂房顶部安装可燃气体探测器时,通常使用脚手架和便携式梯子,提高了作业难度,增加了风险程度。     

氮封内浮顶石脑油储罐气相空间气体浓度分布特性研究

为了掌握采用氮封的内浮顶石脑油储罐气相空间气体浓度的变化趋势和规律,为内浮顶储罐氮封技术提供技术支持,从而避免硫铁化合物自燃、硫化氢中毒及可燃气体闪爆等事故的发生。对三个不同储罐中石脑油样品在不同温度条件下的的饱和蒸气压进行测试;利用CHEMCAD软件对不同温度下储罐气相空间可燃气体和H2S平衡浓度进行计算;在此基础上,利用Fluent13.0软件对静止、收油和付油三种不同状态石脑油储罐浮盘与拱顶间气相空间中可燃气体、氮气、硫化氢和氧气等气体浓度变化及分布情况进行模拟计算。计算结果表明:静止状态,从浮盘至拱顶可燃气体和硫化氢浓度呈现由高至低的变化趋势,氮气则相反;在收油状态,储罐外呼吸阀排气口附近易形成燃爆性混合性气体,存在燃爆危险;在付油状态下,氮封失效时储罐罐顶气相空间一定区域内将形成爆炸性混合气体,存在燃爆风险。     

基于高斯烟羽模型的山区含硫天然气泄漏扩散研究

为了预测含硫天然气泄漏后危险气体的扩散浓度和地形对气体扩散的影响,以高斯烟羽模型为基础,结合当地的实际环境,开展了含硫天然气在不同地形条件下连续泄漏的模型分析,并利用MATLAB对该气体的扩散进行计算,得出了相应的下风向气体的扩散浓度及其危害距离。结果表明:不同的地形条件下,含硫天然气扩散的距离和浓度不同。在下降地形中,气体浓度不会太高,但是泄漏范围较大;在上升地形中,泄漏气体易于在山体前聚集,少数气体绕山泄漏,但浓度急剧降低;在先下降后上升地形中,泄漏气体易于在下降地形和山体链接处聚集。     

液化天然气水平连续泄漏重气的扩散过程

结合SLAB稳态烟羽模型,针对液化天然气(LNG)连续泄漏、水平喷射源的重气扩散过程进行了模拟研究,分析了液化天然气泄漏后混合云团扩散形成的浓度场、温度场和其它特征参数。利用MATLAB语言编制液化天然气连续泄漏扩散模拟程序,对两种试验环境条件(不同风速、大气温度、大气稳定度、相对湿度和地表粗糙度等环境参数)下扩散云团的特性参数进行模拟计算,得到各云团参数随下风向距离的变化规律。     

波导杆辅助声发射检测承压管道泄漏实验研究

在实验室将3根波导杆焊在实验用承压管道上,建立了声发射检测系统。通过对承压管道泄漏过程的声发射在线监测,分析了在不同压力、不同泄漏孔径情况下,波导杆上传感器所接收的信号幅度的规律,得出了波导杆可以应用于特殊工况下管道气体泄漏声发射检测的结论。     

Research on the LNG dense gas diffusion: A continuous horizontal jet release

结合SLAB稳态烟羽模型,针对液化天然气（LNG）连续泄漏、水平喷射源的重气扩散过程进行了模拟研究,分析了液化天然气泄漏后混合云团扩散形成的浓度场、温度场和其它特征参数。利用MATLAB语言编制液化天然气连续泄漏扩散模拟程序,对两种试验环境条件（不同风速、大气温度、大气稳定度、相对湿度和地表粗糙度等环境参数）下扩散云团的特性参数进行模拟计算,得到各云团参数随下风向距离的变化规律。     

道化学公司火灾爆炸危险指数法在LNG加气站储罐安全评价中的应用

液化天然气是天然气的一种独特的储存和运输形式,它有利于天然气的远距离运输、降低天然气的储存成本。但液化天然气储罐一旦发生泄露可能引发多种事故,其中爆炸可能引起人员伤亡,设备财产损失,后果严重。笔者以道化学公司火灾爆炸危险指数法,对60m3液化天然气储罐发生泄漏事故的后果进行模拟,为今后液化天然气储罐定性定量评价提供参考依据。     

水泥和混凝土在超低温环境下的 性能变化及其应用要求

超低温混凝土目前主要应用于液化天然气(LNG)储罐的外部保护层,当内罐出现泄漏时,水泥混凝土保护层可以缓存液化天然气,防止液化天然气泄漏到外界造成各类危害。通过研究总结国内外超低温环境下水泥和混凝土各种性能变化,分析超低温混凝土的使用条件,为其推广应用提供参考和借鉴。     

湍流状态下化学品扩散溯源中不同目标函数的影响分析

化学气体泄漏会对生命财产安全及环境造成重大破坏，建立有效的监测装置及评估系统能够在发生泄漏事故时为应急救援提供辅助决策，有效降低泄漏带来的潜在风险。通常会通过在风险区域排布的气体浓度传感器检测气体浓度，根据气象条件及气体扩散前向分布模型来进行泄漏估计。由于泄漏场景数据不易获得，因此本文基于fires dynamics simulator(FDS)的大涡模拟方法模拟含湍流下的泄漏扩散场景获取数据，在此基础上研究了目标函数对于建模过程及溯源结果的影响。通过溯源结果发现，以浓度偏差平方和为目标函数的溯源结果从总体效果来看比其他目标函数更优，但其仍不能避免受湍流影响在某些场景的溯源指标远离平均值，而综合考虑不同目标的溯源结果在一定程度上能改善该情况。     

LNG垂直喷射源连续泄漏扩散的模拟

对液化天然气(LNG)扩散的物理过程进行了理论分析。针对垂直喷射源连续泄漏扩散特点,将液化天然气扩散过程分为重气扩散与被动扩散两个阶段。结合烟羽抬升计算,在两个阶段分别采用SLAB稳态烟羽模型与高斯烟羽模型,建立了液化天然气扩散过程数学模型。研究了垂直喷射源泄漏形式和不同环境条件下的扩散情形。对液化天然气泄漏后混合云团扩散形成的浓度场、温度场和其他特征参数进行了模拟。得到重气扩散阶段随下风向距离增大,扩散云团高度、宽度、温度、密度、云团中液化天然气蒸气含量、水含量的变化规律,被动扩散阶段云团中液化天然气质量分数的变化情况。可以为事故危害范围的测定、事故后人员的疏通和补救工作的指导提供帮助。     

可燃和有毒气体检测器在聚丙烯装置中的应用

为保障聚丙烯装置的生产安全和人身安全,检测泄漏的可燃气体和有毒气体的浓度并及时报警以预防火灾与爆炸和人身事故的发生。在聚丙烯装置中设置了以下四种固定式可燃和有毒气体检测器,根据聚丙烯装置需要检测的气体的介质不同,聚丙烯装置中设置了碳氢气体检测器、氢气气体检测器、氧气气体检测器、一氧化碳气体检测器,根据聚丙烯装置需要检测的气体释放源的不同位置在全厂不同位置,进行合理的整合及布置不同数量的可燃和有毒气体检测器,以保证在装置运行期间及时发现并处理危险气体的泄漏问题,保证全厂装置的正常运行。     

可远距离检测可燃气体的TDLAS检测仪在西气东输的应用

可调谐二极管激光吸收光谱(简称TDLAS)可燃气体检测仪检测精度高,可快速精确地探测几十米距离内的可燃气体泄漏,可用于架空管道、埋地管道以及天然气站场等的天然气泄漏检测。对比天然气分输站场使用的传统的可燃气体检测仪,能更好地满足西气东输管道公司"集中巡检"、"集中监视"、"区域化无人值守"等生产模式下可燃气体泄漏监测。     

基于FLUENT的海上平台天然气储罐泄漏扩散研究

针对海上石油平台天然气储罐泄漏扩散问题,基于计算流体动力学软件FLUENT,参照某海洋平台,建立海上平台的二维模型。模拟得到不同风速、泄漏孔径和泄漏速度条件下天然气在海上平台的泄漏扩散分布规律,并根据天然气5%~15%的爆炸极限模拟出天然气泄漏后的危险区域。模拟结果表明不同风速、泄漏孔径和泄漏速度与天然气泄漏扩散之间的规律并以此预测天然气泄漏扩散危险区域。为此类事故的预防、控制以及海上平台人员应急逃生方面均提供了参考。     

高压天然气管道泄漏及事故危害规律研究

天然气长输管道泄漏扩散的基本理论,全面分析了影响天然气泄漏扩散的因素;建立了天然气长输管道泄漏模型,对不同影响因素下天然气泄漏的压力场、速度场、浓度场以及危险区域进行了模拟分析,阐述了不同工况下天然气长输管道泄漏的规律;通过模拟对比分析了不同泄漏孔径、不同泄漏压力对泄漏区域的影响;模拟分析了气体中含硫化氢和泄漏区域有建筑物时的泄漏规律。     

液化天然气储罐顶部进液管的有限元分析

低温管道系统结构复杂,在工作时承受内压、温差及重力载荷,且承载时系统内各部件又相互影响和制约,采用传统材料力学或结构力学很难分析该系统内各部件应力情况。应用ANSYS软件对某液化天然气储罐的顶部进液管进行了结构强度分析,分析得到了顶部进液管在承受内压、自身重力以及温差应力作用下的变形和应力分布情况,基于此对进液管的布置进行结构调整。研究结果表明:优化设计后进液管道最大主应力小于原设计进液管最大主应力的1/6,极大地保证了储罐在使用过程中的安全性。