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高架火炬气体扩散行为仿真分析 火灾系统的主要功能是石化公司在关闭和爆炸期间及时焚烧不同装置排放的烃类火灾气和h。 基于计算流体力学 ( CFD) 方法模拟扩散开发的模型主要有零方程模型、单方程模型和双方程模型等, 目前使用较多的是双方程模型, 该类模型有着不同的形式如k - ε、k - w、k - i模型等, 其中描述湍流动能的运输和湍流黏性系数的k - ε 模型应用最为广泛 1 不同排放工况下的影响 利用FLCAS ( Flame Accelerate Simulator) 软件对某石化厂高架火炬进行三维建模, 根据实际情况设定可能的排放气泄漏事故场景, 研究不同排放工况下对周边环境的影响。本研究采用的FLACS软件是基于CFD计算方法开发的, 可用于模拟复杂建筑和生产区域的通风、有毒气体扩散、蒸气云团爆炸和冲击波, 量化和管理建筑和生产区域的爆炸风险 该方法考虑了火焰与装置、管道、设备等的相互作用和影响, 可直接对气体爆炸冲击波进行计算。 2 高架火炬的主要泄放参数 为了精确计算高架火炬火炬头、塔架管廊、水封罐、分液罐等设备对气云扩散结果的影响, 采用三维激光扫描仪FARO Photon对某石化厂的高架火炬进行三维扫描 该高架火炬的主要泄放参数如表1 所示。天气条件选择年平均风速2. 2 m/s ( 地面10 m高处) , 风向选择当地风频最高的南风。湿度取平均相对湿度64% 。泄放时间设为1 200 s, 主要是根据SH3009 - 2013《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》提到最大持续排放时间通常不超过20~ 30 min进行的保守考虑。 3 结果表明，规划计算结果及分析 3.1 可燃气云团体积测定 模拟结果表明: 泄漏30 s后, 可燃气云团迅速形成, 其大小约为75 m ×30 m ×90 m; 泄漏100 s后, 可燃气云团体积趋于稳定, 其大小约为100 m ×40 m ×110 m。由于该可燃气云团位置在140 m高空, 因此发生点火的概率较低, 其主要后果是造成环境污染。 3.2 低压火炬气气云扩散 与高压火炬气云扩散情况类似, 可以得到低压火炬气气云扩散开始30 s、100 s、200 s后的气云分布。图2 是低压火炬气云扩散开始后200 s后的气云分布。 根据低压火炬气气云扩散开始30 s、100 s、200 s后的气云分布可以看出: 泄漏30 s后, 可燃气云团迅速形成, 其大小约70 m × 40 m × 70 m; 泄漏100 s后, 可燃气云团体积基本稳定, 其大小约为150 m × 60 m × 120 m。由于可燃气云团位置在140 m高空, 因此发生点火的概率较低, 其主要后果是造成环境污染。 3.3 酸性气云扩散 酸性气火炬主要泄放物质为H 图3 分别给出了酸性气气云扩散开始后100 s、300 s、600 s气云分布。 从图3 可以看出, 火炬未点燃发生泄漏后, 由于酸性气火炬头出口H 4 火炬可燃气云团 a) 由于烃类火炬气密度比空气低或者与空气相当, 当高压烃类火炬系统及低压烃类火炬系统发生事故泄放时, 如果火炬未成功点燃, 可燃气云主要向上扩散。由于低压烃类火炬气泄放速度比高压烃类火炬气快, 因此形成的可燃气云团体积也大。高压烃类火炬及低压烃类火炬可燃气云团的位置较高, 发生点燃的概率较低, 主要影响是环境污染。 b) 酸性火炬气密度比空气略重, 当发生酸性气泄放时, 如果酸性气未能及时点燃处理, 有毒气云会向下扩散, 造成环境污染及周边人员的中毒, 事故后果较为严重。 c) 基于FLACS的技术方法能预测高架火炬泄放气体未点燃后的气体扩散规律, 对于高架火炬安全及环保工作具有重要意义。计算结果可为紧急状态下的安全区域划分、应急响应制定预案等提供数据支撑。