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原文传递撬装式加氢站氢气泄漏及爆炸事故安全分析

论文题名：	撬装式加氢站氢气泄漏及爆炸事故安全分析
关键词：	撬装式加氢站;氢气泄漏;爆炸事故;安全防护
摘要：	现今，由于人类大量使用化石能源，致使环境污染与资源短缺等问题日益加重，而氢能以其清洁、可持续和来源丰富等优点，成为化石.能源的理想替代品之一。随着世界各国氢能政策的落地，加氢站的建设也正加速进行。其中，撬装式加氢站具有占地面积小、建站时间短和成本低等优点，适合大规模示范推广。撬装式加氢站的组件都放置在集装箱体内，工作时箱体为半封闭状态。氢气具有易燃易爆、密度小和氢脆等特点，氢气泄漏后易在受限空间内聚集形成可燃云团，一旦点燃将有可能发生爆燃爆炸事故，对人员和设施造成严重的伤害。因此对撬装式加氢站内高压储氢罐氢气泄漏爆炸事故进行研究，了解事故发生的过程以及影响范围，有针对性地采取相关防控措施，对相关建站规范的制定和安全距离的设置具有重要的参考意义。本文基于加氢站安全设计理念，针对撬装式加氢站开展了一系列定性分析、数值模拟和防控措施等氢安全相关的研究。　　本文采用了事故树分析法对撬装式加氢站氢气事故危险性进行定性分析。首先对事故发生原因进行逻辑推理，并根据事件间的逻辑关系构建撬装式加氢站氢气泄漏爆炸事故树，得到引发该事故的35个基本事件和连接事件的23个逻辑门。通过对事故树进行布尔运算共得到918个最小割集和13个最小径集，因此可能引发事故的途径有918种，而预防事故发生的方法有13种。最后分析了基本事件的结构重要度，结果表明“氢气检测装置故障”和“未安装氢气检测装置”这两个基本事件在引起事故发生的重要度最大。综合以上结果得到了撬装式加氢站氢气爆燃爆炸事故树的定性分析结果，并提出了相关事故预防控制措施。　　本文使用FLACS软件建立了撬装式加氢站的实际尺寸模型，通过数值模拟的方法对比了不同泄漏方向以及泄漏孔径发生事故后可燃氢气云团的扩散情况，以及不同泄漏时间发生点燃后箱内及箱外超压和高温火焰分布情况。氢气扩散结果表明，当储氢罐泄漏方向为水平+X时可燃氢气云团范围最大，可燃云团扩散最远距离为11.9m;储氢罐区和天花板附近容易发生氢气聚集，但泄漏过程中人员操作区域氢气摩尔浓度相对较低。氢气爆炸计算结果表明，可燃云团中氢气摩尔浓度越接近最佳燃烧比时爆炸超压值越大，随着氢气摩尔浓度进一步升高，超压影响减小但火焰范围增大。为减少爆炸对箱内及周围人员及设备的伤害，选取了防护墙和泄爆口两种防护措施，分别计算了两种保护措施对撬装式加氢站及其周围的防护效果。分析不同距离防护墙发现，设置6m距离的防护墙能够较好地保护周围人员同时避免箱体受到二次超压伤害。对比不同布置方式的泄爆口可以发现，同等泄爆面积对箱体的防护效果相同，都能使箱内超压降低50％以上。本研究可以为撬装式加氢站防护措施的设计及其规范的制定提供参考。
作者：	赵泽滢
专业：	动力工程
导师：	李雪芳
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2022