撬装式LNG接收站泄漏扩散规律研究

摘要

LNG 作为一种极低温可燃物质，在储存运输过程中存在着巨大的危险性，一旦泄漏将迅速蒸发汽化，体积迅速膨胀，遇明火将极易发生爆燃事故。对LNG接受站内危险介质的泄漏风险及后果进行系统研究，对实际设计布局、泄漏风险控制及应急措施具有指导意义。 本文首先系统分析了LNG接收站的工艺流程，分析了各个环节可能存在的危险介质，又对比了不同的重气扩散模型，选定了CFD模型进行撬装式LNG接收站泄漏扩散分析，建立了数值模型，并对比选取了甲烷为研究介质，PR 方程为状态方程的物性处理方法；通过建立与 Falcon 实验相同几何模型进行模拟计算，对比了实验结果与模拟计算结果，验证了模型的可靠性。 针对典型撬装式LNG接收站，分析了高风险区，利用Fluent模型进行了危险位置的LNG泄漏后的天然气扩散数值模拟，得到了最终危险范围的概念，以及最终危险范围与风速、泄漏速率的关系；在相同位置进行了液态丙烷的泄漏模拟，对比了丙烷与甲烷的扩散范围，得出了丙烷的泄漏危险性比甲烷更大。针对不同风向的影响模拟，得出泄漏点下风向横向距离上浓度分布服从于高斯分布，靠近中心位置处浓度最大，两侧浓度逐渐减小；高斯模型预测结果与数值结果的比值仍然服从于高斯分布，且此比值随着下风向距离的增加而减小，随着高度的增加而减小。 在此基础上，对接收站布局提出了六种修改方案，分别改变了大型建筑物的格局以及增大了撬块间距，并分别进行了相同工况下的泄漏扩散模拟对比分析，得到了不同建筑物形式、不同撬块间距对泄漏后危险范围分布的影响关系。结果表明，减小站内大型建筑物的横截面积可以显著降低建筑物处于上风向时下风向的危险范围蔓延范围，而其他三个方向的蔓延距离则影响较小；当撬块间距增大到4m时，四个方向的蔓延距离均有所减小，但间距增大到3m则影响有限；最后本文建立了一种基于扩散分析的布局评价方法。 论文的研究结果对于撬装化小型LNG接收站的风险分析及安全布置具有指导意义。

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