工业使用的丙烷气体泄漏扩散模拟分析与应用研究

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随着工业化、城市化进程的加快,现代工业领域越来越多的使用气体辅助生产,多数为易燃、易爆和有毒物质,使用、储存这些气体的条件较为苛刻,倘若泄漏,未能及时控制,不仅仅会夺去人们的生命,还会造成环境污染和毒性伤害,间接威胁人类的健康。丙烷气体作为基本化工原料和新型燃料,被广泛应用。然而其易燃易爆性,泄漏后沿地面蔓延扩散,易积聚,遇火源会发生火灾、爆炸事故,因此有必要对其泄漏后的扩散进行探讨,研究贴合丙烷泄漏扩散的模拟方法、模型,从而为企业工业布局、应急措施的制定、事后危害程度的评估等提供参考依据。  本文以某光纤企业丙烷汇流排为例,针对企业的实际情况,对丙烷供气设备所存在的危险性进行了分析。根据丙烷的物理化学特性及危险性,结合丙烷的泄漏方式及模型,对丙烷泄漏事故的危害进行分析,同时对影响丙烷扩散的各种因素进行了总结。  在比较各种大气扩散模型优劣性及适用性的基础上,确定本文选用Fluent进行丙烷扩散规律的探究,采用箱模型预测丙烷气体扩散造成的环境污染范围。  运用Fluent软件对丙烷泄漏后丙烷气的扩散进行仿真模拟,得到其在速度、温度、密度及质量浓度上的分布规律。利用平板模型针对该企业的丙烷汇流排连续泄漏扩散机制进行了建模,并通过计算丙烷的泄漏量、大气稳定度、平均风速等参数,对丙烷泄漏事故对相关作业人员的伤害范围进行了估算。通过计算可知,平均风速条件下,泄漏源下风向52.35m的扩散区域内,丙烷气体将对车间人员产生不同程度健康危害;静风条件下,泄漏源下风向约11.98m的区域内,丙烷气云达到爆炸浓度下限,若有火源易发生爆炸。  然后利用盒子模型,对丙烷瞬时泄漏进行了模拟。可得到丙烷云团扩散45s后能造成409.23m的危害区,故不可小觑其危害。风速影响丙烷泄漏的扩散轨迹、距离、范围等。风速越大,同一时段内的最大浓度值越低;对于相同泄漏现场情况,适当增大风速有利于降低风险。另外,为了保证储存气体设备的安全使用从泄漏扩散应急处置、设备、环境以及管理等四个方面提出了相对应的措施,从而起到减轻生命财产安全损失、减少环境污染的目的。
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