煉油裝置有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

章 博，王 磊，王志剛

（中國(guó)石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山東青島266580）

煉油裝置有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

章 博，王 磊，王志剛

（中國(guó)石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山東青島266580）

以典型場(chǎng)景為代表開(kāi)展的氣體泄漏擴(kuò)散模擬研究未能體現(xiàn)煉油裝置的真實(shí)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。提出一種基于泄漏場(chǎng)景集的煉油裝置有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分方法。融合泄漏源和風(fēng)場(chǎng)等重要隨機(jī)因素生成泄漏場(chǎng)景集，定量預(yù)測(cè)場(chǎng)景發(fā)生概率，采用計(jì)算流體力學(xué)方法（CFD）預(yù)測(cè)氣體泄漏擴(kuò)散體積分?jǐn)?shù)場(chǎng)?；趫?chǎng)景概率和泄漏后果，得到各場(chǎng)景有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)矩陣。結(jié)果表明：構(gòu)建的有害氣體泄漏場(chǎng)景集能夠定量預(yù)測(cè)場(chǎng)景發(fā)生概率；建立的煉油裝置有害氣體泄漏精細(xì)CFD模型能夠預(yù)測(cè)有害氣體泄漏場(chǎng)景后果；表征各場(chǎng)景有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)矩陣可以劃分符合真實(shí)情況的煉油裝置有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；計(jì)算流體力學(xué)；泄漏場(chǎng)景集；優(yōu)化布置；煉油裝置

石油煉制過(guò)程易產(chǎn)生硫化氫（H2S）、氫氣（H2）等多種有害氣體，有害氣體泄漏擴(kuò)散研究可采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬等方式，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和風(fēng)洞試驗(yàn)均因成本過(guò)高而難以普遍開(kāi)展。數(shù)值模擬因成本低且場(chǎng)景設(shè)置方便而成為研究氣云擴(kuò)散規(guī)律的重要手段［1］。目前Siddiqui等［2-10］用CFD模擬方法得到了有害氣體泄漏擴(kuò)散規(guī)律。柯道友等［11］提出了一種可迅速預(yù)測(cè)H2泄漏擴(kuò)散規(guī)律的模型，并以CFD模擬驗(yàn)證了該方法的正確性。Khan等［12］介紹了化工裝置的泄漏風(fēng)險(xiǎn)分析方法ORA（optimal risk analysis）。于立見(jiàn)等［13］提供了任意尺寸孔徑泄漏概率的計(jì)算方法。目前有害氣體泄漏風(fēng)險(xiǎn)研究均借助單一或較少典型泄漏場(chǎng)景進(jìn)行泄漏模擬定量分析，其泄漏概率大多只考慮煉化裝置本身的基礎(chǔ)泄漏概率，很少融合氣象條件概率，故結(jié)論難以代表真實(shí)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。筆者以實(shí)際生產(chǎn)中影響有害氣體泄漏擴(kuò)散的風(fēng)場(chǎng)條件和泄漏源工況為基礎(chǔ)，定量構(gòu)建煉油裝置有害氣體泄漏場(chǎng)景集。融合煉化裝置基礎(chǔ)泄漏概率與風(fēng)場(chǎng)聯(lián)合分布概率得到泄漏場(chǎng)景概率集，并結(jié)合CFD模擬計(jì)算，定量分析煉油裝置有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)，劃分有害氣體泄漏不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域，為裝置開(kāi)展氣體探測(cè)器優(yōu)化布置、區(qū)域分級(jí)管理、應(yīng)急決策等諸多領(lǐng)域提供基礎(chǔ)支持。

1　區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分概念和分析步驟

氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分是在構(gòu)建煉油裝置泄漏場(chǎng)景集基礎(chǔ)上借助CFD模擬和數(shù)據(jù)處理定量劃分有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的方法。推薦步驟如下：確定煉油裝置有害氣體泄漏場(chǎng)景集及其對(duì)應(yīng)的泄漏場(chǎng)景概率；建立有害氣體泄漏CFD模型，對(duì)泄漏場(chǎng)景進(jìn)行泄漏模擬計(jì)算，獲取不同泄漏場(chǎng)景中各位置氣體泄漏擴(kuò)散體積分?jǐn)?shù)值，據(jù)此預(yù)測(cè)有害氣體泄漏后果；基于場(chǎng)景概率和泄漏后果，得到表征各場(chǎng)景有害氣體泄漏不同區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，對(duì)各場(chǎng)景風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)累加，劃分出煉油裝置區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

2　區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分原理

煉油裝置有害氣體泄漏擴(kuò)散不僅受泄漏源影響，也受風(fēng)場(chǎng)影響。融合泄漏源集和風(fēng)場(chǎng)集構(gòu)建煉油裝置有害氣體泄漏場(chǎng)景集，通過(guò)在不同風(fēng)場(chǎng)下泄漏源發(fā)生泄漏的條件概率得出泄漏場(chǎng)景的發(fā)生概率。

2.1風(fēng)場(chǎng)集構(gòu)建

風(fēng)場(chǎng)主要受風(fēng)向和風(fēng)速影響，其中風(fēng)向決定泄漏氣體擴(kuò)散的主要方向，風(fēng)速影響泄漏氣體的擴(kuò)散速度和被空氣稀釋的速度［14］?？赏ㄟ^(guò)風(fēng)向和風(fēng)速構(gòu)建煉油裝置有害氣體泄漏風(fēng)場(chǎng)集。

按照風(fēng)向和風(fēng)速觀測(cè)相關(guān)規(guī)范，將風(fēng)向劃分為a個(gè)風(fēng)向，分別用1～a表示；對(duì)裝置所在地近十年間最大風(fēng)速取整值作為max（v）上限，以Δa為區(qū)間長(zhǎng)度，將0～max（v）分為b個(gè)子區(qū)間。將不同風(fēng)向與各風(fēng)速子區(qū)間進(jìn)行組合構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)集，表示為

式中，F(xiàn)表示風(fēng)場(chǎng)集；f?v表示風(fēng)向?yàn)?、風(fēng)速為v的風(fēng)場(chǎng)。

通過(guò)裝置所在地歷年來(lái)氣象數(shù)據(jù)可得各風(fēng)場(chǎng)出現(xiàn)的頻數(shù)。由大數(shù)定理推得風(fēng)場(chǎng)概率集［Pf?v］。

2.2泄漏源集構(gòu)建

2.2.1基于泄漏孔徑描述的泄漏源集

進(jìn)行煉油裝置泄漏概率分析，須首先辨識(shí)煉油裝置有害氣體泄漏危險(xiǎn)源，明確研究邊界。選取泄漏孔徑尺寸對(duì)泄漏事故進(jìn)行描述。以dHZ表示泄漏孔徑，可分為小孔泄漏（small）：1 mm＜dHZ＜10 mm；中孔泄漏（medium）：10 mm＜dHZ＜50 mm；大孔泄漏（large）：50 mm＜dHZ＜150 mm；災(zāi)難性破裂（catastrophic）dHZ＞150 mm四種情形，分別用數(shù)字1～4表示［15-16］。忽略多個(gè)設(shè)備同時(shí)泄漏的可能性，僅考慮單個(gè)設(shè)備發(fā)生泄漏的情況，則泄漏源集可表示為式中，L為泄漏源集；led為設(shè)備e以孔徑類(lèi)型d發(fā)生泄漏的泄漏源；h為可能發(fā)生泄漏的設(shè)備個(gè)數(shù)。

2.2.2泄漏源泄漏概率分析

預(yù)測(cè)泄漏源集中各場(chǎng)景發(fā)生概率，則可得出泄漏源概率集。根據(jù)挪威船級(jí)社公布的石化工藝過(guò)程裝置或部件的泄漏統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，推算裝置泄漏概率［13］為

式中，x為所要計(jì)算泄漏孔徑尺寸，mm；q、z分別為孔徑區(qū)間最小、最大孔徑尺寸，mm；Px為泄漏孔徑為x的泄漏源泄漏概率；Prq、Prz分別為孔徑大小為q、z的泄漏孔徑基礎(chǔ)泄漏概率；下標(biāo)r表示裝置或部件類(lèi)型，包括容器、管道、泵體、閥門(mén)等。

2.3基于風(fēng)場(chǎng)集和泄漏源集的泄漏場(chǎng)景集

根據(jù)煉油裝置泄漏源和風(fēng)場(chǎng)的相互獨(dú)立性，結(jié)合式（1）、（2）可得泄漏場(chǎng)景集：

式中，N表示泄漏場(chǎng)景集，其元素個(gè)數(shù)為泄漏源集與風(fēng)場(chǎng)集所有組合總數(shù)。

泄漏場(chǎng)景集中各場(chǎng)景發(fā)生概率為

式中，P（N?ved）為泄漏場(chǎng)景N?ved的發(fā)生概率。

2.4有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（QRA）一般僅考慮設(shè)備基礎(chǔ)泄漏概率。在事故場(chǎng)景概率中考慮風(fēng)場(chǎng)概率與設(shè)備泄漏基礎(chǔ)概率兩方面因素。借助CFD模擬獲得泄漏場(chǎng)景中不同監(jiān)測(cè)位置有害氣體擴(kuò)散體積分?jǐn)?shù)，表征不同監(jiān)測(cè)位置泄漏后果嚴(yán)重程度。通過(guò)無(wú)量綱化數(shù)據(jù)處理，將有害氣體擴(kuò)散體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為表征該監(jiān)測(cè)位置泄漏后果嚴(yán)重程度的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，通過(guò)泄漏場(chǎng)景概率和風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的綜合分析，確立該場(chǎng)景下煉油裝置區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分依據(jù)。

根據(jù)有害氣體監(jiān)測(cè)規(guī)范要求，在已建立的煉油裝置泄漏模型特定高度平面內(nèi)，按照一定的間隔有規(guī)律地設(shè)置一層監(jiān)測(cè)點(diǎn)并編號(hào)，組成一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)方陣。假設(shè)所建立的監(jiān)測(cè)點(diǎn)共有m行n列，則監(jiān)測(cè)點(diǎn)方陣中各監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)體積分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)可組成監(jiān)測(cè)體積分?jǐn)?shù)矩陣，以此表征各場(chǎng)景不同位置有害氣體泄漏后果嚴(yán)重程度，其形式為

式中，Co表示泄漏場(chǎng)景為o的泄漏模型監(jiān)測(cè)點(diǎn)體積分?jǐn)?shù)所構(gòu)成的監(jiān)測(cè)體積分?jǐn)?shù)矩陣；αij表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)體積分?jǐn)?shù)。

為了避免不同泄漏場(chǎng)景下氣體監(jiān)測(cè)體積分?jǐn)?shù)數(shù)量級(jí)之間的懸殊差別帶來(lái)的消極影響，對(duì)監(jiān)測(cè)體積分?jǐn)?shù)矩陣作無(wú)量綱化處理。無(wú)量綱化常用直線(xiàn)型、折線(xiàn)型和曲線(xiàn)形等方法，此處選取直線(xiàn)型無(wú)量綱化方法進(jìn)行處理［17］。即Co中各監(jiān)測(cè)點(diǎn)體積分?jǐn)?shù)均除以該場(chǎng)景下最大監(jiān)測(cè)體積分?jǐn)?shù)max（aij），得到風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)矩陣C′o。

基于場(chǎng)景發(fā)生概率以及泄漏風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)矩陣可得煉油裝置有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)矩陣，表示為

式中，R為累加后的煉油裝置整體區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)矩陣；Ro為泄漏場(chǎng)景為o的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)矩陣，表征了該場(chǎng)景下煉油裝置各個(gè)位置的相對(duì)泄漏風(fēng)險(xiǎn)大小，其值由有害氣體泄漏場(chǎng)景發(fā)生概率P與煉油裝置有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)矩陣C′o乘積表示；r為泄漏場(chǎng)景集元素個(gè)數(shù)。

由于泄漏場(chǎng)景集概率P（N?ved）數(shù)量級(jí)較小，為了直觀對(duì)比煉油裝置不同監(jiān)測(cè)位置相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)大小，將R做歸一化處理后作為煉油裝置區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分依據(jù)。

3　應(yīng) 用

3.1泄漏場(chǎng)景集

以某柴油加氫精制裝置H2S、H2泄漏為對(duì)象進(jìn)行區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分。該套裝置長(zhǎng)215 m，寬60 m，占地面積12900 m2，主要包括反應(yīng)器、換熱器、空冷器和加熱爐等設(shè)備。

通過(guò)硫化氫、氫氣泄漏危險(xiǎn)源辨識(shí)，該裝置共有17個(gè)可能發(fā)生硫化氫（H2S）、氫氣（H2）泄漏的設(shè)備?，F(xiàn)取其中4個(gè)發(fā)生H2S、H2泄漏可能性較大的設(shè)備作為泄漏源，分別是L1含硫污水罐（含66.29%H2S）、L2脫硫化氫汽提塔底管（含62.82% H2S、37.18%H2）、L3冷高壓分離器（含56.1% H2S）、L4循環(huán)氫壓縮機(jī)冷卻出口管線(xiàn)（含56.1% H2S、78.65%H2）。

本文理論上已提出完備泄漏場(chǎng)景集，工程計(jì)算中為兼顧計(jì)算經(jīng)濟(jì)性，在泄漏場(chǎng)景概率分析基礎(chǔ)上取其中可信度較大的泄漏場(chǎng)景，共構(gòu)建出包含16種工況的泄漏場(chǎng)景集。構(gòu)建過(guò)程如下：以裝置所在地東、南、西、北4個(gè)風(fēng)向、近十年平均風(fēng)速3 m/s構(gòu)建風(fēng)場(chǎng)集。根據(jù)該裝置所在地近十年氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出該地區(qū)4種風(fēng)向頻率，北風(fēng)：0.0638/a；南風(fēng)：0.1892/a；東風(fēng)：0.0386/a；西風(fēng)：0.0698/a。

由于設(shè)備發(fā)生災(zāi)難性破裂（dHZ＞150 mm）可能性較小，且在相同泄漏氣體流速下，泄漏口越大，單位時(shí)間內(nèi)泄漏量越大，則裝置各處有害氣體體積分?jǐn)?shù)越大，結(jié)果越直觀。故選取大孔泄漏（50 mm＜dHZ＜150 mm）描述設(shè)備泄漏情形。根據(jù)挪威船級(jí)社公布的石化泄漏數(shù)據(jù)，孔徑為50～100 mm的基礎(chǔ)泄漏概率為5×10-6/a。由式（3）可預(yù)測(cè)：L1含硫污水罐發(fā)生100 mm孔徑泄漏的概率為1.28×10-6/a；L2脫硫化氫汽提塔底管發(fā)生80 mm孔徑泄漏的概率為1.52×10-6/a；L3冷高壓分離器發(fā)生80 mm孔徑泄漏的概率為1.52×10-6/a；L4循環(huán)氫壓縮機(jī)冷卻出口管線(xiàn)發(fā)生70 mm孔徑泄漏的概率為1.75× 10-6/a。

由式（5）可得有害氣體泄漏場(chǎng)景概率集，表示為

3.2柴油加氫裝置CFD泄漏模擬

3.2.1裝置建模及網(wǎng)格劃分

為減少計(jì)算區(qū)域邊界對(duì)氣體流場(chǎng)的影響，設(shè)定計(jì)算區(qū)域長(zhǎng)306 m、寬110 m、高30 m，裝置模型位于計(jì)算域中心，在計(jì)算區(qū)域內(nèi)可認(rèn)為氣體流動(dòng)已充分發(fā)展，邊界不對(duì)區(qū)域內(nèi)氣體流動(dòng)造成影響［18］。依據(jù)裝置設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行簡(jiǎn)化后構(gòu)建裝置物理模型、劃分網(wǎng)格并按計(jì)算要求設(shè)置邊界條件。3.2.2 網(wǎng)格依賴(lài)性及風(fēng)場(chǎng)一致性分析

網(wǎng)格依賴(lài)性分析可保證在計(jì)算精度與計(jì)算成本之間獲得最佳平衡點(diǎn)。通過(guò)網(wǎng)格依賴(lài)性分析，在保證計(jì)算精度的前提下網(wǎng)格數(shù)量大幅減少，由最初的5.14×106降至1.32×106，網(wǎng)格如圖1所示。

圖1　柴油加氫裝置網(wǎng)格模型Fig.1 Grid model of diesel-hydrogenated unit

風(fēng)場(chǎng)一致性分析可保證計(jì)算中心區(qū)域風(fēng)速在設(shè)定范圍內(nèi)，以確信有害氣體在所設(shè)定風(fēng)速條件下泄漏，保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性［19-20］。對(duì)已確定的網(wǎng)格模型，在其上、中、下游設(shè)定3條風(fēng)速監(jiān)測(cè)線(xiàn)，通過(guò)采集對(duì)比風(fēng)速監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速在上、中、下游基本一致，可認(rèn)為整個(gè)計(jì)算域風(fēng)場(chǎng)均勻有效分布，可開(kāi)展工程模擬計(jì)算。

3.2.3監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置

為得到不同泄漏場(chǎng)景下裝置各區(qū)域H2S、H2泄漏擴(kuò)散體積分?jǐn)?shù)，須根據(jù)泄漏氣體不同的理化性質(zhì)，在不同高度設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)記錄下各位置氣體體積分?jǐn)?shù)。根據(jù)《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)有害氣體探測(cè)器設(shè)置的要求，以地面為基礎(chǔ)，分別在0.5 m高度和2.3 m高度平面中，以5 m×5 m的間隔各設(shè)置一層監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每層433個(gè)，總計(jì)866個(gè)，分別記錄H2S、H2擴(kuò)散體積分?jǐn)?shù)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖如圖2所示，圖中空白處為設(shè)備或廠(chǎng)房。

圖2　監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置Fig.2 Layout of monitoring points

4　計(jì)算結(jié)果及其分析

泄漏模擬采用Intel Core（TM）i7-2600@3.40 Ghz處理器計(jì)算機(jī)4核并行計(jì)算，步長(zhǎng)設(shè)定為0.5 s，每步計(jì)算耗時(shí)約10 min。根據(jù)已取得的16種工況，預(yù)測(cè)H2S、H2泄漏600 s后果，取得H2S、H2監(jiān)測(cè)點(diǎn)體積分?jǐn)?shù)。由式（7）可得出H2S、H2區(qū)域相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)矩陣，為方便表達(dá)，省略其中大部分?jǐn)?shù)據(jù)，顯示如下：

對(duì)RH2S和RH2做歸一化處理后，以裝置平面布置圖為基礎(chǔ)，疊加繪制H2S、H2的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布等值線(xiàn)圖，如圖3（a為中控室，b、e為人行道，c為壓縮機(jī)，d為維修場(chǎng)地，f為分餾區(qū)）所示。水平面的縱軸和橫軸分別代表該柴油加氫裝置邊界，根據(jù)H2S和H2區(qū)域相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)矩陣，按照?qǐng)D例所示，對(duì)應(yīng)值分別為該柴油加氫裝置不同位置H2S、H2泄漏的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。圖3中0級(jí)表示該區(qū)域基本不受H2S、H2泄漏擴(kuò)散影響，為安全區(qū)域；1級(jí)表示相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)最高，且隨著級(jí)別的升高，區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)隨之增大。

由圖3可見(jiàn)，H2S、H2泄漏高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域均主要集中在泄漏源附近的c區(qū)和f區(qū)，應(yīng)適當(dāng)增加該區(qū)域H2S、H2探測(cè)器布置數(shù)量。由于H2密度小，擴(kuò)散系數(shù)高，在發(fā)生泄漏的情況下，H2在空氣中可以向各個(gè)方向快速擴(kuò)散，體積分?jǐn)?shù)迅速降低［11］。在圖3中表現(xiàn)為除泄漏源附近區(qū)域，對(duì)其他區(qū)域影響較小。H2S密度大于空氣，泄漏階段受重力作用，H2S主要彌漫在地表［21］。H2S在地表擴(kuò)散會(huì)導(dǎo)致其泄漏影響區(qū)域較大，主要表現(xiàn)為裝置a區(qū)及b、e過(guò)道，且這些區(qū)域也均為人員流動(dòng)性較大區(qū)域，因此應(yīng)在該區(qū)域增設(shè)一定數(shù)量的H2S探測(cè)器。

圖3　H2S和H2區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等值線(xiàn)圖Fig.3 Area risk level contour maps for H2S and H2

5　結(jié) 論

（1）以實(shí)際生產(chǎn)中影響有害氣體泄漏擴(kuò)散的風(fēng)場(chǎng)條件和泄漏源工況為基礎(chǔ)，構(gòu)建的有害氣體泄漏場(chǎng)景集能夠定量預(yù)測(cè)場(chǎng)景發(fā)生概率。建立的煉油裝置有害氣體泄漏精細(xì)CFD模型能夠預(yù)測(cè)有害氣體泄漏場(chǎng)景后果。

（2）得到的表征各場(chǎng)景有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)矩陣可以劃分符合真實(shí)情況的煉油裝置有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

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（編輯 沈玉英）

Area risk level classification for hazardous gas release in petroleum refining installations

ZHANG Bo，WANG Lei，WANG Zhigang
（College of Mechanical and Electrical Engineering in China University of Petroleum，Qingdao 266580，China）

The prediction results obtained from simulation of typical release scenarios for petroleum refining installations have difficulties in reflecting the real risk of hazardous gas release.In order to solve this problem，a new method of area risk level classification for hazardous gas release was proposed.It combines wind filed set and release source set to build the release scenario set and predicts the probability of each release scenario.Computational fluid dynamics（CFD）method was used to predict the concentration field of gas leakage diffusion.Based on the leakage probability and consequences，the risk matrix of hazardous gas leakage area could be achieved.The research results indicate that the release scenario set for hazardous gas could predict the probability of each scenario quantitatively and the CFD model of hazardous gas leakage in a petroleum refining installation could predict its consequence.The risk matrix of hazardous gas leakage area would provide useful reference for classifying the area risk level in petroleum refining installations.

area risk level；CFD；release scenario set；optimization of placement；petroleum refining installation

X 928.03；X 928.5；X 937

A

1673-5005（2015）05-0144-06

10.3969/j.issn.1673-5005.2015.05.020

2014-12-28

山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ZR2012EEQ026）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)（13CX02079A）；2012年安全生產(chǎn)重大事故防治關(guān)鍵技術(shù)科技項(xiàng)目（2012-487）；山東省安全生產(chǎn)科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（LAK2012-6）

章博（1980-），男，副教授，博士，研究方向?yàn)橛蜌獍踩こ?、安全工程信息化技術(shù)、安全管理工程。E-mail：zhangbo@upc.edu.cn。

引用格式：章博，王磊，王志剛.煉油裝置有害氣體泄漏區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分［J］.中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，39（5）：144-149.

ZHANG Bo，WANG Lei，WANG Zhigang.Area risk level classification for hazardous gas release in petroleum refining installations［J］.Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science），2015，39（5）：144-149.