高压氢气储运设施泄漏喷射火过程预测模型及其验证

• 作者: 王振华 蒋军成 尤飞 李刚 庄陈浩 赵耀鹏 倪磊 潘勇 李丹
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 高压氢气 储运设施 喷射火 火焰长度 热辐射 安全 热力学 流体力学
• 年，卷（期）: 2021,（10）
• 所属期刊栏目: 过程安全
• 页码范围: 5412-5423
• 页数: 11页
• 分类号: TK91
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20210672

摘要

近年氢能已迅速成为能源领域“新宠”，正在迎来快速发展的战略机遇期，但氢安全问题仍然是制约其发展的关键，尤以高压氢气储运设施泄漏后引发喷射火灾害较为突出。为了探究高压氢气泄漏过程并对其引发喷射火灾特性参数变化进行评估，本文采用理论分析和实例验证相结合的方法对两起高压氢气泄漏实验案例(90MPa氢气瓶和6MPa氢气管道)进行了研究。结果表明：通过模型精度检验，Abel-Nobel气体状态方程适用于当前常用的多种高压氢气储运设施泄漏过程的描述。基于Abel-Nobel气体状态方程、火焰尺寸模型、辐射分数模型和热辐射模型构建的高压氢气泄漏喷射火过程预测模型对实验案例中的泄漏出口气体质量流量、氢喷射火焰长度和辐射热场等的模拟计算结果与实验测量数据基本一致，验证了模型有效性及所含假设合理性。另外在计算中还需要结合实际情况充分考虑高压氢气储运设施发生泄漏时产生的能量损失以及等温流动过程，从而对模型预测精度进行修正。上述结论对于工程实际、氢能安全利用以及灾害预防等具有重要现实意义。