[发明专利]基于CFD软件的原油储罐泄漏油气分布模拟方法

说明书

本发明提供一种原油储罐泄漏后蒸发油气扩散分布的模拟方法，针对原油储罐及罐组布置以及原油泄漏特性，综合考虑气象条件、地理几何环境、历史事故案例、原油流动挥发特性、工艺控制多种因素，运用Fluent、FLACS计算流体力学软件，首先通过Fluent计算储罐泄漏后在工艺控制条件下形成的原油液池，将稳定油池面积、分布位置输入到FLACS计算模型中得到原油挥发后的油气混合气体扩散分布状态，并通过改变大气稳定状态、风向风速等气象条件对比分析储罐原油泄漏后挥发油气的分布规律。本发明能够准确地反映原油泄漏后液池分布状态及挥发油气扩散后果，能够分析同一罐组不同泄漏场景、不同气象条件下的油气分布规律，为罐组装置布局、泄漏事故应急处置提供理论参考。

技术领域

本发明涉及一种原油储罐泄漏后液池流淌及蒸发油气扩散的模拟方法，具体是一种基于CFD软件Fluent、FLACS的原油储罐泄漏模拟方法，属于智能模拟技术领域。

背景技术

原油是一种危险物质，其本身是粘稠性油状液体，具有燃爆性，还会挥发出可燃性气体、硫化氢等有毒气体。原油库是原油储运的重要场所，储罐数量多、储量大、生产设施多，储存原油的储罐罐体一旦发生泄漏，原油流动到外界环境可能会引起中毒及火灾爆炸事故，造成严重后果。泄漏后原油液池及挥发蒸汽的扩散范围对事故后果有着重要的影响。

现储罐泄漏后果风险模拟的技术已较为成熟，但多为针对稳态泄漏大空间流动扩散，未考虑到实际工艺控制及储罐环境障碍对泄漏后原油液池及挥发蒸气分布的影响；其次忽略了原油泄漏后在地面首先形成液池再挥发油气的扩散特性，不能针对原油储罐泄漏后液池分布及挥发蒸气扩散范围进行动态分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术存在的问题，加强针对性，本发明提供一种基于CFD软件Fluent、FLACS的原油储罐泄漏油气分布模拟方法，能够根据原油储罐特定环境布置，模拟出原油储罐发生泄漏后，原油流淌过程及最终在隔堤内形成的液池，计算挥发油气的扩散范围，为原油储罐泄漏事故风险掌控提供理论依据。

本发明为了实现上述目的，采用的技术方案是：一种基于CFD软件的原油储罐泄漏油气分布模拟方法，包括以下步骤：

s1.确定原油罐区的相关参数；

s2.确定高风险泄漏场景，包括泄漏位置、泄漏孔径、原油粘度，计算管壁泄漏孔的泄漏速率；

s3.将管壁泄漏孔的泄漏速率输入Fluent模拟储罐泄漏原油液池流动扩散过程，得到原油液池面积及分布位置；

s4.根据原油及液池组分、原油液池面积及分布位置，计算热量蒸发的液体蒸发速率；

s5.将原油及液池组分、原油液池面积及分布位置以及液体蒸发速率输入FLACS计算蒸发油气的扩散分布；

s6.根据气象条件改变大气稳定度、风向风速，得到不同气象状态下蒸发油气的扩散分布范围以及形成可燃蒸气云的体积和位置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.基于原油储罐及罐组的布置特点和装置类型，可建立与实际罐组一致的三维模型，模拟计算结果有更强的针对性和准确性；

2本发明考虑实际工艺控制特点，能够模拟特定罐组的不同事故位置泄漏后的原油液池积累分布与挥发油气扩散影响范围；

3.本发明考虑不同气象条件对油气扩散的影响，可模拟任意气象条件下的分布范围，能够更加准确全面分析油气扩散规律与有燃爆风险的可燃蒸气云体积变化；

4.Fluent作为一款成熟的专业计算流体力学软件，丰富的计算模型使得结果可信度也更高，精确性更强；同时，降低了使用者的门槛，无需自行编写公式模型；

5.FLACS模拟软件在气体扩散的场景计算模型经过大量实验数据验证，对烷类气体应用效果更好，计算结果准确可信。