氨氣泄漏擴(kuò)散過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、氨作為工業(yè)生產(chǎn)原料或最終產(chǎn)物，越來越多地出現(xiàn)在人們的視野里，但由于管理上的疏漏，員工的誤操作，以及外部不可抗拒因素，會(huì)造成氨氣的泄漏擴(kuò)散。氨氣在正常條件下具有易燃、易爆，中毒等危險(xiǎn)性質(zhì)，一旦發(fā)生事故，后果嚴(yán)重。
　　為了驗(yàn)證數(shù)值模擬的正確性，本文基于CFD軟件FLUEN T平臺(tái)，建立氣體泄漏擴(kuò)散三維數(shù)值模型，分析了C O2泄漏擴(kuò)散過程，對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果，瞬時(shí)濃度分布與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果吻合較好。在此基礎(chǔ)上考察了風(fēng)速、泄漏位置、

2、泄漏方向等因素對(duì)泄漏擴(kuò)散過程的影響。風(fēng)對(duì)泄漏氣體具有稀釋和輸運(yùn)作用，在風(fēng)的作用下，氣體向下風(fēng)向擴(kuò)散，隨著風(fēng)速的增大，氣體的濃度逐漸減小，危險(xiǎn)性也隨之減小。隨著風(fēng)速的增大，在水平方向上的泄漏對(duì)氣體擴(kuò)散區(qū)域的影響會(huì)減弱。垂直方向泄漏時(shí)，在重力作用下，氣體向地面沉積，近地面處氣體濃度較大，而水平方向泄漏，氣體分布較為均勻，氣體濃度較小,在垂直面上的泄漏危險(xiǎn)性較之水平方向泄漏時(shí)高。
　　結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)場(chǎng)所的氣象條件以及氨氣儲(chǔ)罐的布置情況，模

3、擬了氨氣泄漏擴(kuò)散的過程，繪制不同時(shí)刻氨氣的濃度區(qū)域圖，估算不同條件下，氣體泄漏的影響范圍，模擬結(jié)果顯示，在靜風(fēng)條件下，儲(chǔ)罐發(fā)生小孔泄漏，泄漏速度很大，泄漏氣體會(huì)沿著射流方向迅速噴出，并以射流線為對(duì)稱軸，均勻向周圍擴(kuò)散，逐漸充滿整個(gè)區(qū)域。當(dāng)泄漏方向與風(fēng)向相同時(shí)，上風(fēng)向區(qū)域的氣體濃度較高，屬于重度危害區(qū)域；當(dāng)泄漏口垂直于風(fēng)向時(shí)，警戒區(qū)應(yīng)設(shè)置在儲(chǔ)罐東南方位上，距離泄漏口30 m的范圍內(nèi)是高濃度危險(xiǎn)區(qū)，屬于重度危害區(qū)域，在下風(fēng)向80-120m的

4、區(qū)域范圍內(nèi)，隨著與泄漏口距離的減小，氣體的濃度有所減小，屬中度危險(xiǎn)區(qū)。當(dāng)泄漏方向與風(fēng)向相同時(shí)，下風(fēng)向80-120m的區(qū)域，屬于中度危險(xiǎn)區(qū)。在靜風(fēng)條件下，不利于危險(xiǎn)氣體的擴(kuò)散，危險(xiǎn)氣體擴(kuò)散區(qū)域較大，應(yīng)加強(qiáng)防范。廠區(qū)建設(shè)應(yīng)選擇在全年最小頻率風(fēng)向上風(fēng)側(cè)，廠區(qū)布置應(yīng)當(dāng)將風(fēng)險(xiǎn)較小的區(qū)域設(shè)置在風(fēng)險(xiǎn)較大區(qū)域的上風(fēng)側(cè)，泄漏源應(yīng)建造在辦公樓、員工宿舍和控制室等建筑的常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，同時(shí)要避開可能點(diǎn)火源的下風(fēng)側(cè)。
　　采用ICI蒙德法對(duì)廠區(qū)內(nèi)的

5、氨氣儲(chǔ)罐區(qū)進(jìn)行危險(xiǎn)性分析，得出工廠采取補(bǔ)償措施前單元的毒性指標(biāo)為“高”，主毒性指標(biāo)為“非常高”，爆炸指標(biāo)為“高”，氣體爆炸指標(biāo)為“中等”，全體危險(xiǎn)性為“中等”，氨氣儲(chǔ)罐區(qū)固有爆炸和中毒危險(xiǎn)性較大。采取補(bǔ)償措施后，爆炸指標(biāo)從“高”降到“低”，全體危險(xiǎn)性評(píng)分從“中等”降到“緩和”。評(píng)價(jià)單元的全體危險(xiǎn)性指標(biāo)處于“緩和”的狀態(tài)，但單元的毒性指標(biāo)、氣體爆炸指標(biāo)較高，仍需要采取有效的管理措施，制定完善的事故應(yīng)急預(yù)案，降低各個(gè)環(huán)節(jié)的危險(xiǎn)性系數(shù)，從而降