天然气储罐泄漏扩散危险性分析及数值模拟

摘要

天然气目前已经广泛用于居民的生活当中，其储存的安全性也日益成为关注的焦点，对天然气泄漏事故进行理论分析和数值模拟研究，可以掌握其扩散过程、规律和危害范围，为消防减灾提供一些指导依据。　　本文主要运用理论分析和数值模拟结合的方法进行分析，理论上分析了储罐区的危险性，并利用道化学指数评价法进行储罐区安全评价，分析可能存在的事故以及事故的影响因素，结合实际情况，确定相关参数，利用高斯烟羽模型计算出不同泄漏孔径下的天然气危害范围；文章根据分析出的影响因素，采用FLACS软件模拟对比不同泄漏速率、不同温度和不同风速情况下，得出天然气储罐泄漏扩散的变化情况以及天然气泄漏扩散的完整过程，选定事故场景，得出泄漏扩散的危害范围和爆炸超压的变化，并针对特定场景提供应急处置方案。　　文章根据天然气的理化性质进行危险性分析危险源辨识，确定该储罐区已构成重大危险源，运用火灾、爆炸危险指数法对储罐区进行安全评价，得出储罐区发生灾害后的后果，计算得出储罐区的危害半径为54.8m，危害面积为9439.5m2。分析影响泄漏扩散的因素，并根据实际情况，选取长方形泄漏孔，泄漏位置为罐底H=2.5m处，根据大气稳定度选定扩散系数，代入高斯烟羽模型，得到在泄漏孔径为101mm、80mm和20mm时，最大危害距离分别为15m、9m和5m。软件模拟得出不同时刻天然气泄漏的状态，分析出天然气扩散过程主要包括紊流喷射、浮力上升和湍流扩散。以天然气爆炸下限5%作为危险边界，在典型气象条件下，气体危害区域最高可达56m，在风向方向，逆风方向最大可达7.5m，顺风方向最大可达46.5m，危险面积为1591m2，同时得到整个空间的危害体积为40462m3；在夏季气象条件下，气体危害区域最高可达34m，危险面积为949m2，同时得到整个空间的危害体积为18997m3；在冬季条件下，云团宽度最大值为30m，最长长度为28m，顺风方向1.5m，逆风方向13m，气体危害区域最高可达38m，最大危害体积为26847m3。通过在不同时间和不同地点进行点火，得到超压低于储罐的工作压力1Mpa，同时低于可对人体造成伤害的100Kpa，在该模拟条件下，不会引起周围储罐破裂，从而引起更大的事故。

目录

1绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容和技术路线

2天然气储罐区危险性分析及安全评价

2.1工程介绍

2.2天然气理化性质

2.3重大危险源辨识

2.4天然气储罐区安全评价

2.5本章小结

3天然气储罐区泄漏扩散模型

3.1泄漏扩散的基础理论

3.2不同泄漏扩散事故类型分析

3.3天然气储罐泄漏扩散原因分析

3.4气体泄漏扩散影响因素

3.5天然气泄漏扩散模型

3.6本章小结

4天然气储罐区泄漏扩散影响因素数值分析

4.1软件介绍

4.2基本假设

4.3三维几何模型

4.4泄漏扩散影响因素模拟

4.5储罐泄漏扩散过程模拟及分析

4.6本章小结

5天然气储罐泄漏扩散危害分析

5.1典型条件下的危害范围分析及处置依据

5.2夏季条件下的危害范围分析及处置依据

5.3冬季条件下的危害范围分析及处置依据

5.4天然气储罐气体爆炸危害分析

5.5本章小结

6结论与展望

6.1主要结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录