[发明专利]一种基于液氨卧罐纯液体泄漏质量流率Qm

说明书

本发明公开一种基于液氨卧罐纯液体泄漏质量流率Q_m计算模型，本发明针对液氨泄漏闪蒸导致罐压的改变，对泄漏时罐内实时压力P进行修正以及在考虑卧罐的结构特征的基础上，提出液氨卧罐发生纯液体泄漏时，其质量流率与罐内液面高度之间的关系。本发明提出的液氨卧罐纯液体泄漏质量流率Q_m模型能够通过泄漏时罐内液面高度h，快速计算液氨卧罐纯液体泄漏质量流率Q_m，进而得到液氨卧罐纯液体泄漏最大质量流率Q_m(max)，为液氨卧罐纯液态连续泄漏事故定量风险评估提供有效的理论计算参考数据，同时也可为事故应急处置提供有效的借鉴，科学制定事故应急处置方案，最大程度的减少事故损失和人员伤亡。

技术领域

本发明属于储罐泄漏安全技术领域，具体涉及一种基于液氨卧罐纯液体泄漏质量流率Q_m计算模型。

背景技术

储罐发生泄漏后，其液体泄漏质量流率Q_m是分析储罐泄漏后造成的事故后果及波及范围的有力依据，泄漏质量流率Q_m的精确计算为预防和制定事故预防措施提供了科学有效的依据。

氨气，Ammonia，NH₃，无色气体，有强烈的刺激气味，相对密度0.5971(空气＝1.00)，易被液化成无色的液体，在常温下加压即可使其液化。在高温时会分解成氮气和氢气，有还原作用。有催化剂存在时可被氧化成一氧化氮。氨气能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜，人吸入过多，能引起肺肿胀，甚至死亡。氨广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维等领域：氨用于制造氨水、氮肥(尿素、碳铵等)、复合肥料、硝酸、铵盐、纯碱等，含氮无机盐及有机物中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料；此外，液氨常用作制冷剂，氨还可以作为生物燃料提供能源。

为便于运输及储存，通常将气态的氨通过加压或冷却(或两者兼有)得到液态氨储存在带压的储罐或钢瓶中。一旦泄漏将会造成严重的后果：液氨泄漏后闪蒸形成蒸气与空气的爆炸性混合气体，一旦达到爆炸极限，遇明火、高热就极有可能引起燃烧爆炸；且形成的氨蒸气，在风力作用下向环境中扩散，一旦人体接触或吸入，会影响人的正常生理功能，甚至会造成中毒死亡。

为液体经储罐孔洞或裂缝泄漏质量流率的经典计算模型，主要适用于常压立式储罐。对于卧式储罐，并未考虑泄漏时液氨闪蒸导致罐压的变化以及卧罐特殊的结构特征。然而立式储罐与卧式储罐在结构设计上存在较大差别，比如：立式容器要考虑风载，而卧式储罐却不需要；卧式储罐需要考虑储罐自重产生的弯矩，而立式储罐不需要；卧式储罐大部分液位高度较低，筒体设计压力稍微大些就可以按GB150.3-2011的规定计算压力，可以忽略液柱静压力，而立式储罐大部分液位高度较高，大多数情况下不能忽略液柱静压力。因此，需要针对立式储罐和卧式储罐各自的结构特点以及罐内气液两相压力平衡的差异，考虑压力储罐泄漏时压力实时变化以及卧罐特殊的结构特征，分别建立液氨卧罐液体泄漏质量流率的计算模型，才能准确地进行后续的泄漏范围及事故后果的评估分析。

目前对于立式储罐的液体泄漏质量流率的计算已经比较成熟和精准，而卧式储罐的液体泄漏质量流率常常是参照立式储罐的算法，得出的计算结果往往存在较大偏差，相应地风险评估结果偏差也较大，难以准确地进行事故防范，容易导致事故危害的扩大。因此，有必要针对液氨泄漏闪蒸导致罐内压力的改变及卧罐特殊的结构特征，探索一种卧式储罐低沸点液体泄漏质量流率的计算模型，为液氨卧罐纯液态连续泄漏事故定量风险评估提供有效的理论计算参考数据，同时也可为事故应急处置提供有效的借鉴。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种基于液氨卧罐纯液体泄漏质量流率Q_m计算模型，本发明针对液氨泄漏闪蒸导致罐压的改变，对泄漏时罐内实时压力P进行修正，并考虑卧罐的结构特征，得到的液氨卧罐纯液体泄漏质量流率Q_m模型能够对卧式储罐的液体泄漏质量流率进行精准计算，为液氨卧罐纯液态连续泄漏事故定量风险评估提供有效的理论计算参考数据。