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基于CFD模拟粗苯储罐区的安全评估与应急预防的研究

作　者: 许洁
导　师: 张树海
学　校: 中北大学
专　业: 安全技术与工程
关键词: 粗苯储罐区泄漏 CFD软件安全评估防控措施
分类号: TQ086
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

近年来，随着化工行业的迅猛发展，焦化企业在安全方面存在的危险因素日益增多。在焦化企业中，粗苯储罐区存在着发生火灾、爆炸事故的可能性。由储罐意外破损引起的粗苯泄漏如未能及时采取补救措施或应急预案，则可能会引起重大的安全事故。粗苯属于甲类危险性液体，在发生泄漏后，会对人民生命安全和社会经济造成严重的威胁。因此，针对焦化企业进行安全评估，对企业的安全生产和事故发生后的应急预防有十分重要的意义。安全评估在焦化企业的生产中占据着十分重要的地位。焦化企业的生产工艺是极为复杂的，存在着许多不确定因素，这样给安全评估工作造成了一定的困扰。目前，国内外的研究人员已经研究出一些关于焦化行业的安全评估方法，而这些方法普遍运用经验公式、采用静态分析，很少可以动态分析事故发生的过程。因此，本文提出了基于CFD模拟粗苯储罐区的安全评估方法来弥补这方面的不足。本文通过事故树分析，道化学火灾、爆炸指数评价法，事故后果模拟分析三种安全评价方法和CFD模拟得出以下结论：1.粗苯挥发性气体的积聚和罐区内通风不畅是造成粗苯储罐发生爆炸事故的两个主要因素。确保储罐密封严密和罐区通风良好是防止事故发生的重要环节。如遇火源，在3988.46m2的暴露范围内将有81%的区域因火灾遭到破坏，甚至发生爆炸和中毒等重大事故。粗苯连续泄漏超过10min，若发生火灾、爆炸事故，整个罐区将成为一片火海；由于死亡半径为21.64m，重伤半径为59.02m，轻伤半径为105.71m，整个粗苯储罐区内的绝大多数人员在重伤范围之内，使得罐区内的多数人员难以幸免。2.设泄漏口在粗苯储罐的底部，粗苯由泄漏口流出，连续泄漏超过50s，将形成46.1m×42.2m的液池，与事故后果模拟分析的液池直径Φ50.6m大致相同。蒸气云随泄漏时间的增加而扩大，蒸气的质量分数随高度的升高而降低，当泄漏时间达到0.3s时，接近地面的苯的质量分数在2.90%-3.05%的范围内，一旦有人员吸入便会发生中毒伤亡事故。粗苯储罐区内距离火源越近的位置温度越高，在横向30m-50m的位置，温度一直处于高温状态，55m以后，几乎与环境温度相同，55m以外为安全区域；压力的数值一直都保持在一定的安全范围内，所以可以忽略压力的影响。3.在对该焦化企业粗苯储罐区泄漏事故应急预防的研究中，建立了层次型灾害防护体系。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-10
1 绪论  10-14
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 课题研究国内外现状  11-13
  1.3 研究意义  13
  1.4 研究目的与内容  13-14
2 粗苯储罐区的安全评估  14-34
  2.1 安全评估的相关理论  14-16
    2.1.1 安全评估的目的  14
    2.1.2 安全评估的内容  14-15
    2.1.3 安全评估的程序  15-16
  2.2 常用安全评价方法简介  16-19
  2.3 应用实例  19-34
    2.3.1 焦化企业粗苯储罐区的概况  19
    2.3.2 事故树安全评价  19-22
    2.3.3 道化学火灾、爆炸危险指数评价法  22-29
    2.3.4 事故后果模拟分析  29-34
3 基于 CFD 模拟粗苯储罐区的安全评估  34-54
  3.1 CFD 技术简介  34-37
    3.1.1 目前 CFD 软件的模拟方法  34-35
    3.1.2 CFD 软件的结构  35
    3.1.3 CFD 软件的模拟过程  35-37
    3.1.4 FLUENT 软件简介  37
  3.2 粗苯泄漏的计算模型  37-39
    3.2.1 基本假设  37-38
    3.2.2 基本方程  38-39
  3.3 基于 FLUENT 粗苯储罐区的数值模拟  39-54
    3.3.1 泄漏  39-44
    3.3.2 蒸气云  44-48
    3.3.3 燃烧  48-54
4 粗苯泄漏的应急预防措施  54-65
  4.1 粗苯的基本特性  54-55
    4.1.1 粗苯的物理性质  54-55
    4.1.2 粗苯的危害性  55
  4.2 粗苯泄漏事故原因分析的必要性  55
  4.3 粗苯泄漏事故原因分析  55-57
  4.4 粗苯泄漏事故的疏散区设定  57-59
    4.4.1 粗苯泄漏事故疏散区设定的必要性  57
    4.4.2 粗苯泄漏疏散区域的设定  57-59
  4.5 粗苯储罐区泄漏事故的预防措施  59-60
  4.6 粗苯储罐区泄漏事故的应急对策  60-62
    4.6.1 粗苯泄漏后的应急对策  61-62
    4.6.2 抢险行动要求  62
  4.7 建立灾害防护体系  62-65
    4.7.1 层次型灾害防护体系  62-63
    4.7.2 层次型灾害防护体系的实施过程  63-65
5 结论与展望  65-67
  5.1 结论  65-66
  5.2 展望  66-67
参考文献  67-71
攻读硕士期间发表的论文  71-72
致谢  72-73

基于CFD模拟粗苯储罐区的安全评估与应急预防的研究

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