[发明专利]一种化工储罐蒸汽云爆炸事故模拟分析方法和系统

说明书

本发明公开了一种化工储罐蒸汽云爆炸事故模拟分析方法，包括：根据化工储罐储存物质的物化特性以及包括风向、地面热量在内的环境条件分析液池蒸发过程，根据分析结果建立地面与液池的传热模型，得出蒸汽云中的实际燃料量；基于蒸汽云中的实际燃料量，结合TNT当量法建立蒸汽云爆炸后果模型，化工储罐蒸汽云爆炸事故后果进行模拟分析。本发明能够使蒸汽云模型的分析结果更加准确，对化工储罐蒸汽云爆炸事故造成的生命财产的危害程度进行模拟解析，模拟结果精确度高；并且能够根据爆炸模拟结果和储罐区实际环境信息，快速规划出最佳逃生路径，在GIS地图上以动画形式展示，提示工作人员快速撤离险区，有效降低伤亡风险。

技术领域

本发明涉及化工储罐事故分析技术领域，具体而言涉及一种化工储罐蒸汽云爆炸事故模拟分析方法和系统。

背景技术

蒸汽云爆炸是由于气体或易挥发的液体燃料的大量泄漏、与周围空气混合，形成覆盖很大范围的可燃气体混合物，在点火能量作用下而产生的爆炸。与一般的燃烧和爆炸相比，气云爆炸的破坏范围要大得多，所造成的危害程度也要严重的多。事故后果模拟分析可以定性、定量地模拟出一个可能发生的事故对周围设施、人员和对环境造成危害的严重程度，为决策者和设计者提供应急救援和指挥的信息参考。

化工储罐储存物质通常液态存储，一旦发生泄漏，会在低洼处形成液池，很容易形成蒸汽云爆炸事故，而传统蒸汽云爆炸事故模拟往往忽略液池的蒸发过程，对于蒸汽云中的燃料总量往往直接将储罐的总容量用于数值计算，难免造成结果的偏差。

发明内容

本发明目的在于提供一种化工储罐蒸汽云爆炸事故模拟分析方法和系统，根据化工储罐储存物质的物化特性以及风向环境等条件分析液池蒸发过程，通过建立地面与液池的传热模型，得出蒸汽云中的实际燃料量，使得蒸汽云模型的分析结果更加准确；采用TNT当量法计算超压冲击波，建立蒸汽云爆炸模型，对化工储罐蒸汽云爆炸事故造成的生命财产的危害程度进行模拟解析，模拟结果精确度高；并且能够根据爆炸模拟结果和储罐区实际环境信息，快速规划出最佳逃生路径，在GIS地图上以动画形式展示，提示工作人员快速撤离险区，有效降低伤亡风险。

为达成上述目的，结合图1，本发明提出一种化工储罐蒸汽云爆炸事故模拟分析方法，所述模拟分析方法包括以下步骤：

S1，根据化工储罐储存物质的物化特性以及包括风向、地面热量在内的环境条件分析液池蒸发过程，根据分析结果建立地面与液池的传热模型，得出蒸汽云中的实际燃料量；

S2，基于蒸汽云中的实际燃料量，结合TNT当量法建立蒸汽云爆炸后果模型，化工储罐蒸汽云爆炸事故后果进行模拟分析。

作为其中的一种优选例，步骤S1中，所述根据化工储罐储存物质的物化特性以及包括风向、地面热量在内的环境条件分析液池蒸发过程，根据分析结果建立地面与液池的传热模型，得出蒸汽云中的实际燃料量的过程包括以下步骤：

S11，设化工储罐内储存的液态物质由泄漏孔泄漏时为低温液态，并且泄漏时储罐的压力与液面不变，由伯努利方程计算得到泄露速率为：

式中，Q为液态物质的泄漏速率，单位为kg/s；ρ_L为液态物质的密度，单位为kg/m³；A为泄漏孔的面积，单位为m²；p为容器内压力，单位为Pa；p₀为大气压力，单位为Pa；c_d表示流量系数；

S12，在连续性泄漏条件下，设液态物质从泄漏点开始向围堰边缘漫延，假设整个漫延过程中无障碍物阻挡，形成的液池半径与时间函数关系为：

式中，R(t)为液态物质液池半径，单位为m；v为液态物质的体积流率，单位为m³/s；t为泄漏时间，单位为s；