液化天然气场站LNG泄漏及蒸气云扩散危险域研究

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随着我国经济的快速发展以及国家节能、低碳、环保等政策的出台及实施,国家对不同燃气企业提出需承担储气、调峰责任的要求,液化天然气(简称LNG,以下同)场站的建设又迎来一黄金时代,如何保障LNG场站的安全性、可靠性作为一个重要问题也凸显出来。LNG场站主要储存、转运以及加工的介质为LNG,LNG易蒸发,一旦泄漏,蒸发后生成的天然气易燃易爆,若发生事故将对周边人群、财产及大气环境造成极大的危害。本论文根据工程需要,针对目前国内LNG场站相关规范提出的对LNG泄漏后的蒸气云扩散范围进行定量计算这一问题进行深入研究。论文首先对LNG场站LNG储罐和工艺管道的危险因素进行辨识,对泄漏事故类型进行预测;其次对LNG泄漏的物理过程进行分析;然后综合分析各种常用数学模型的特点,确定采用国际社会认可度高、计算精度好的UDM模型进行计算与分析;最后结合工程实际工况,对不同工作压力、泄漏孔径为50mm的LNG管道,内设不同排量LNG潜液泵的常压单容罐和全容罐,不同规格真空绝热储罐和罐组以及不同规格子母罐和罐组,在气象条件分别为2F、5D、7D条件下,LNG泄漏后形成的集液池和围堰的蒸气云扩散范围进行数值模拟计算与分析,形成若干数据表格和数据曲线,以便指导具体工程设计。研究显示,扩散隔离区的范围和LNG管道的工作压力、设计泄漏量、储罐的形式、LNG集液池和围堰的面积、风速及大气稳定度等因素有关。管道的工作压力越高,集液池尺寸越大,隔离区半径也越大;内设LNG潜液泵的常压储罐,泵排量越大,集液池的尺寸越大,扩散隔离区半径越大;全容罐集液池的隔离范围小于单容罐集液池的隔离范围;真空绝热罐、子母罐的接管管径越大,集液池的隔离区半径也越大。围堰内LNG的泄漏量和单个最大LNG储罐罐容有关,罐容越大、罐的个数越多,隔离区半径也越大;其他条件相同,2F条件下的LNG蒸发扩散隔离区半径要大于5D、7D条件下的LNG蒸发扩散隔离区半径,若大气稳定度也相同,隔离区半径整体趋势是随着风速的增大而减小。论文成果为具体项目设计过程中LNG储罐的选择、LNG场站选址、LNG储罐的布局、LNG集液池的设置以及工艺区管道布置提供较为可靠的理论依据。
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