[发明专利]一种基于蒙特卡罗模拟的粉尘二次爆炸风险预测方法

说明书

本发明公开了一种基于蒙特卡罗模拟的粉尘二次爆炸风险预测方法，具体包括：通过实验测试并分析粉尘的理化特性参数及粉尘爆炸参数，进而应用于设置仿真模拟所需的FUEL文件；利用仿真模拟软件FLACS的粉尘爆炸模块，模拟发生在受限空间内粉尘爆炸的流场结构的动态变化，结合粉尘点火特性参数分析粉尘爆炸的温度和粉尘浓度的分布情况，进而为风险表征提供风险因素数据；应用蒙特卡罗模拟对粉尘爆炸的风险因素数据进行概率分布拟合，通过构造预测变量函数对风险结果进行不确定性和敏感性分析，预测粉尘发生二次爆炸的不确定性风险及其概率分布。建立粉尘二次爆炸风险预测模型对控制粉尘爆炸和爆炸安全生产具有重要意义。

技术领域

本发明涉及粉尘爆炸风险预测技术领域，特别是提出了一种基于蒙特卡罗模拟的粉尘二次爆炸风险预测方法，可应用于工业生产中对于粉尘爆炸的预防和控制。

背景技术

粉体工业生产中，除尘系统与生产装置基本通过除尘管网连接，除尘器发生爆炸后会导致冲击波沿除尘管网传播，影响邻近单元形成多米诺事故，较为常见的是由初次粉尘爆炸引发的二次甚至多次粉尘连续爆炸，导致事故后果严重性扩大，形成环境和安全风险。

对于企业安全管理者来说，了解本企业的粉尘爆炸风险概况、何种风险因素影响粉尘爆炸的风险程度以及如何降低粉尘爆炸的风险等级，对企业安全生产管理工作有较好的推动作用。

现有研究粉尘爆炸特性的相关资料较成熟，也有部分关于爆炸能量对周围环境的机械设备、建筑物等产生的破坏作用以及使人员伤亡程度作出的风险评价，但建立多米诺效应的粉尘二次爆炸研究的风险概率评价模型较少，而建立这些灾害性事故的风险概率评价模型，对于科学预防事故灾害发生具有重要理论价值和实践意义。

发明内容

本发明的目的是要解决上述技术问题，为了克服现有技术中的不足，提供一种基于蒙特卡罗模拟的粉尘二次爆炸风险预测方法，利用Crystal Ball软件对风险结果进行不确定性和敏感性分析，预测粉尘发生二次爆炸的不确定性风险及其概率分布，为工业预防和控制粉尘爆炸提供科学指导。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：提供一种基于蒙特卡罗模拟的粉尘二次爆炸风险预测方法，包括以下步骤：

S1：实验测试，通过对粉尘进行实验测试，分析粉尘的理化特性以及粉尘爆炸参数，所述理化特性包括粒径、颗粒折射率和比表面积等，所述爆炸参数如爆炸压力和爆炸指数等，进而为仿真模拟所需的FUEL文件提供参数数据；

S2：仿真模拟，利用仿真模拟软件FLACS的粉尘爆炸模块，针对步骤S1得到的粉尘FUEL文件参数数据模拟发生在受限空间内粉尘爆炸的流场结构的动态变化，结合粉尘点火特性参数中的爆炸极限和最低着火温度分析粉尘爆炸的温度和粉尘浓度的分布情况，进而为风险表征提供风险因素数据；

所述研究粉尘包括各类可燃可爆粉尘，其中，FLACS模拟软件在粉尘爆炸的场景开发上已有大量的验证经验，尤其对亚麻、煤粉、淀粉等有机粉尘有较好的应用效果；

FLACS软件中的粉尘爆炸模块针对不同粉尘需要有相对应的FUEL文件，本发明中，根据步骤S1测试所得数据如粉尘密度、粒径、最大爆炸压力和爆炸指数以及查阅粉尘燃烧热、标准生成焓等文献数据，可定义用于模拟时的粉尘FUEL文件参数，FLACS软件在进行模拟时将自动读取相应粉尘的FUEL文件；

根据FLACS模拟输出的流速场矢量图，可以研究管道内冲击波的移动速度，包括其方向、大小和位置，结合温度场和粉尘浓度场的云图继而分析粉尘云在管道中的流动趋势，得出温度和粉尘浓度的变化数据；

S3：风险表征，利用基于蒙特卡罗模拟的Crystal Ball软件对粉尘爆炸的风险因素数据进行概率分布拟合，通过构造预测变量函数对风险结果进行不确定性和敏感性分析，预测粉尘发生二次爆炸的不确定性风险及其概率分布，具体包括：