厭氧反應器中危險氣體泄漏擴散后果定量計算方法研究.pdf

1、厭氧反應器是沼氣工程中重要的反應設備，一旦發(fā)生泄漏會引起著火爆炸，在生產運行中若不及時對泄漏進行監(jiān)測預警，極易繼續(xù)惡化引發(fā)連環(huán)爆炸事故。由于沼氣的危險性和對環(huán)境的污染作用，利用實驗模擬事故后果不僅成本高而且耗時長，因此利用計算機模擬技術對反應器中危險氣體泄漏擴散后果定量計算更有優(yōu)勢。本文首先利用PHAST軟件對氣體泄漏擴散、著火和爆炸等事故后果進行定量計算，收集整理大量試驗數(shù)據，基于事故信息進行泄漏口徑、泄漏位置、天氣及環(huán)境等多因素耦合

2、致災機理關聯(lián)分析，挖掘導致厭氧反應器事故主因及其耦合關系;然后對大數(shù)據進行回歸擬合建立多參數(shù)耦合經驗公式，根據參數(shù)變化總結多種常見泄漏工況并計算出多場景下事故后果數(shù)據;利用FLUENT軟件對厭氧反應器的泄漏擴散過程進行補充量化驗證，彌補了UDM模型對于流場邊界效應的簡化，詳細觀察了危險氣體擴散后的速度場分布和濃度場分布，將反應器泄漏擴散后的流場變化情況進行可視化處理。最后，本文基于研究總結的事故后果多因素耦合經驗模型，結合安全管理和風險

3、辨識，開發(fā)厭氧反應器安全風險評估軟件，達到泄漏風險監(jiān)測。主要內容如下:
　　(1)利用PHAST軟件對厭氧反應器泄漏事件進行定量計算。對典型工況中的高程泄漏與地面泄漏進行了事故后果模擬，得到了事故后果影響范圍。利用數(shù)據挖掘方法對大量事故數(shù)據進行深入挖掘，確定主要影響因素為泄漏口徑和泄漏高度。通過回歸擬合的方法，在大量事故后果模擬結果中，分析得到了泄漏口徑和高度與各事故后果的多因素耦合經驗公式，并利用PHAST對數(shù)據進行驗證，為開發(fā)

4、反應器安全風險軟件提供理，論基礎。
　　(2)應用FLUENT軟件對厭氧反應器泄漏過程模擬進行補充量化驗證。以反應器中程泄漏工況條件為輸入，首先對反應器穩(wěn)定風場進行模擬，得到反應器周邊區(qū)域內風場對空氣流動造成的復雜流動。然后在穩(wěn)定風場的模擬條件下，進行了厭氧反應器中程泄漏的擴散模擬，對計算結果進行了分析。
　　(3)將FLUENT模擬結果與PHAST和經驗公式的計算結果進行對比，分析了各種模擬計算方法的最佳使用條件，構建了事

5、故后果多因素耦合經驗模型，可以預測反應器泄漏事故后果影響距離。
　　(4)基于本文研究總結的事故后果多因素耦合經驗模型，結合設備安全法律法規(guī)和設備安全管理體系，綜合開發(fā)一套厭氧反應器安全風險評估軟件，實現(xiàn)現(xiàn)場多工況事故后果計算，并根據廠區(qū)規(guī)劃給出安全建議，載入現(xiàn)場地圖進行危險半徑定位，從而達到泄漏風險監(jiān)測。
　　應用結果表明該模型和方法可應用于其他石化裝置，以此監(jiān)測生產運營中重要參數(shù)變化，預測潛在事故風險，制定多場景事故應急