加氢站高压储氢容器气体泄漏扩散定量计算方法研究
氢能源具有来源多样、清洁低碳、灵活高效、应用广泛等诸多特点，然而足够的安全可靠性是氢能开发利用的重要前提。氢燃料电池技术的飞速发展，诞生了为其供给的基础设施，即加氢站。本课题以加氢站为分析对象进行定性、定量安全评估、事故后果计算，并对加氢站高压储氢容器泄漏事故进行定量计算，旨在为事故预防提供参考建议。 首先通过有害因素辨识，以国内加氢站为研究对象分别进行了事故树定性风险评估与道化学指数定量安全风险评估，通过建立加氢站火灾、爆炸事故树，得到基本事件共38项，最小径集数共6个，氢气泄漏方面各项基本事件的结构重要度最大。进行道化学指数分析，加氢站单元破坏系数为0.70，火灾、爆炸危险指数为96.81，安全措施补偿系数为0.48，经过安全措施补偿后，火灾、爆炸危险指数降至46.47，安全风险评级从“中等”降至“最轻”，可见经过安全措施，加氢站事故风险可大幅降低。 然后对喷射火与蒸气云爆炸两种典型事故进行了后果计算，通过喷射火入射通量值推出暴露距离37.98m，通过TNT当量法计算蒸气云爆炸事故后果，通过爆炸能量推出暴露半径38.76m，根据计算结果给出建议预留距离。 此外通过建立高压储氢容器泄漏模型，使用FLUENT软件进行仿真分析，分别以风速、泄漏孔径、泄漏位置等作为变量进行了6项模拟实验，总结出低空易形成湍流区，上风区域也有爆炸危险。随着环境风速的增加，氢气云扩散速率提高。当风速升高或孔径扩大时，泄漏初期危险区域扩大，氢泄漏浓度增大。对于立式储氢容器，与顶部泄漏相比，侧底部泄漏对于人员危险区域的危险性更大。 最后对安全风险评估、事故后果计算与仿真实验结果进行总结归纳，从减少事故发生可能性角度给出了2类共11条安全措施，从降低事故危害角度给出了4条安全措施，总共为加氢站提出了15条安全措施与建议。
加氢站;氢气泄漏;扩散行为;定量计算
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
周俊波
2021
中文
TE88
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）