烟囱防腐施工过程可燃气体挥发扩散模拟及安全措施研究

发布时间：2020-09-15 13:14

　　烟囱防腐施工过程涉及高空作业、有限空间作业、临时用电作业、使用危险化学品等作业。由于工程中使用的防腐涂料含有二甲苯等易挥发性物质,施工过程存在较大的火灾爆炸事故风险。以某实际烟囱防腐工程为研究对象,通过数值模拟方法分析了防腐涂料在不同施工条件下的可燃气体挥发扩散后果,并运用本质安全化设计(ISD)技术改进了该烟囱防腐工艺及设备安全性,提出了较为全面的、具有针对性和可行性的火灾爆炸事故风险管控措施,为烟囱防腐施工过程火灾爆炸事故风险预防及危害控制提供指引。研究成果如下:(1)烟囱防腐施工过程可燃气体挥发扩散模型建立与验证。结合某烟囱防腐工程火灾事故案例,运用CFD数值模拟方法建立了同时考虑两种可燃气体挥发源的烟囱防腐施工过程可燃气体(二甲苯)挥发扩散模型,并在事故工况条件下进行了模拟。将实验结果与模拟数值进行对比分析,平均相对误差低于3%,该数值模型可靠性良好。(2)不同施工条件下的烟囱内部可燃气体挥发扩散后果模拟分析。通过CFD数值模拟方法研究了烟囱进料口风速、烟囱内壁防腐涂料面积及通风等施工条件对烟囱内可燃气体挥发扩散后果的影响,结果表明除加强通风的施工条件外,施工过程中均有吊篮内形成爆炸浓度极限的情况出现,吊篮内可燃气体浓度在0-15min内可达到爆炸极限并呈迅速上升的趋势,15min以后浓度缓慢上升。(3)基于ISD技术的烟囱防腐工艺及设备安全性改进。考虑到ISD技术原则、施工效率及成本等因素,提出了应当采用增加通风设备、设置可燃气体浓度测定报警装置、并将两者联动的安全性改进方案,可控制吊篮内可燃气体浓度低于爆炸下限的5%,最低可降至下限的1%。运用本质安全指数评价法(ISI)对改进前后工艺及设备安全性进行了评价和对比,结果表明改进后总体本质安全程度提升约40%。(4)烟囱防腐工程火灾爆炸事故风险管控模型建立。基于多层次安全防护(LOP)和安全屏障(SB)理论,建立了包含3级安全防护层次及其下共20个子安全屏障的烟囱防腐工程火灾爆炸事故风险管控LOP-SBM模型,较全面地阐述了各安全屏障应包含的事故风险管控措施,评估了各级安全防护层次置信水平(LC),结果显示为LC3或LC4,该事故风险管控模型可靠性优良。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU761.13;X93
【部分图文】：

防腐施工,烟囱,内壁,可燃气体

华南理工大学工程硕士学位论文生于 2017 年 3 月 4 日广东某造纸厂 120m 砼砖砌烟囱防腐涂料挥发可燃气体并在作业平台——高空吊篮内大量致壁面大面积火灾，随后还引发了高处坠落事故，最终经济损失 1000 多万元，事故后果严重。另外还有如 20脱硫塔防腐施工过程着火、2017 年 8 月 4 日浙江嘉兴某都与防腐施工过程中的可燃气体挥发扩散有关。

防腐施工,内部环境,烟囱,吊篮

c）烟囱内壁 d）烟囱底部平台图 2-1 进行防腐施工的烟囱其外观及内部环境工作业平台——高空吊篮情况篮（以下简称吊篮，如图 2-2）使用 4 条直径为 1cm 的钢丝绳与承大梁连接，并通过电力运行，在吊篮内设置了配电箱、提升机备。长 3m、宽 0.6m、护栏高 1.1m，铁质，额定载重量 630kg， 1780kg，提升机额定提升力 6.3kN、功率 1.5kW，安全锁允许冲距离≤100mm，吊篮升降速度 9-11m/min，正常作业环境温度为力应≤8.2m/s。

防腐施工,吊篮,作业平台,烟囱

c）烟囱内壁 d）烟囱底部平台图 2-1 进行防腐施工的烟囱其外观及内部环境作业平台——高空吊篮情况以下简称吊篮，如图 2-2）使用 4 条直径为 1cm 的钢丝梁连接，并通过电力运行，在吊篮内设置了配电箱、提长 3m、宽 0.6m、护栏高 1.1m，铁质，额定载重量 630780kg，提升机额定提升力 6.3kN、功率 1.5kW，安全锁允≤100mm，吊篮升降速度 9-11m/min，正常作业环境温度≤8.2m/s。

【参考文献】