化工过程爆炸灾害模拟评价及防灾决策支持系统研究绪论第3页
通部、交通发展中心、危险物质运输指导中心，nserc等机构、单位的资助下，在a.m.birk领导下进行了大量液化气储罐爆炸的实验，研究了bleve的爆炸冲击波、热辐射及抛射物的伤害，火焰对装有高压液化气的容器的作用，在火焰环境下的容器模拟，bleve的模拟及火球等内容，并据研究成果开发了“bleveincidentsimulator(bis)v1.0”软件系统，取得了较好的成绩。同时国外也开发了一些故障诊断和评价系统，见表1.1。表1.1国外已开发的故障诊断与评价系统
table1.1faultdiagnosisandevaluationsystemdevelopedabroad3国内研究现状与进展
3.1蒸气云爆炸研究进展近些年来，国内部分高校和科研单位相继开展了此方面的研究工作，取得了一定的进展。我国自20世纪80年代开始进行可燃气体爆炸方面的研究，但主要是针对可燃气体爆炸极限、密闭空间气相爆炸及安全泄放等方面进行的研究工作；关于气云爆炸的研究也是针对以炸药点燃空气炸药而形成爆轰气云进行的实验及数值模拟，而通常的气云爆炸并不会产生爆轰波。北京理工大学、化工部劳动保护研究所及劳动部劳动保护科学院等单位合作，在危险源评价、宏观控制技术研究方面取得了较好的成果，建立了定量与定性相结合评价方法，并开发了事故后果分析的计算机软件系统。“爆炸灾害预防与控制国家重点实验室”利用80米长水平管道，进行了蒸气云爆炸规律的初步研究，如障碍物对蒸气云燃烧转爆轰的影响。宇德明在“重大危险源的评价及火灾爆炸事故严重度的若干研究”博士论文中对蒸气云爆炸伤害机理及后果评价方面进行了研究[20]。国内少量文献对蒸气云爆炸数值模拟进行了研究，但实验研究，国内较少。例如:徐胜利，糜仲春，汤明均进行了“有限释放能速率可燃气云爆炸场的研究”[22]；丁信伟，李志义，李应博进行了“可燃气体云爆燃场数值模拟”；江昀，江佩兰进行了“蒸气云火灾爆炸破坏作用预测方法的研究”。毕明树等人也进行了“无约束气云弱点火爆炸压力实验研究”，实验用聚乙烯薄膜形成半球形限制膜，向球内充入按化学计量配比的乙炔与空气的混合物，从而形成半球形气云，在半球形气云的中心设置有点火电极，实验研究表明：气云爆炸的最大压力基本上发生在距爆源中心距离为气云初始半径的2倍左右之处，是因为气云最终半径将增大初始半径的1.8-2.2倍；并且开敞空间气云爆炸的威力与气云体积的2/3次方成正比，与离开爆源中心的距离成反比。
3.2沸腾液体扩展蒸气爆炸研究进展国内对该领域的研究起步较晚，其投入力量尚不多，从目前的文献资料及学术交流情况可知，北京科技大学自1992年开始对火焰包围环境下水平圆柱容器内液化气介质的传热传质机理进行分析研究，建立了相应的数值模拟模型，并与加拿大queen’s大学合作，相继对容器壁裂缝以及机械振动冲击等引起的液化气容器爆炸机理进行了研究，开发了相应的数值模拟模型，同时提出了“冷爆炸”概念。此外武汉交通科技大学在交通部资助下，积极进行了液化气及石油运输过程中突发性事故的机理研究与仿真[23]，主要针对液化气船和油船的典型结构型式建立了相应的数值模拟模型，开发了具有友好用户界面的仿真软件。宇德明在“重大危险源的评价及火灾爆炸事故严重度的若干研究”博士论文中对沸腾液体扩展蒸气爆炸伤害机理进行了一些研究。同时国内也有少量文献报道了国内学者利用国外研究成果应用于实际工程灾害评价中的研究，例如刘茂，杜雅萍等在文献中对液化石油气罐区危险性进行了定量评价；王铁民开发了“液化石油气罐区安全评价和紧急防灾系统”。国内已开发的诊断与评价系统[24]，见表1.2。
表1-2国内已开发的故障诊断与评价系统
table1-2faultdiagnosisandevaluationsystemdevelopedhome由于投入不足，国内尚未开展实验研究，大多数机理探讨及数值研究工作均是在国外公开发表的实验数据基础上进行的。
4论文的研究目的与主要研究内容在有大量易燃、易爆危险物质的生产或储存装置中，一旦物质或能量的正常运行状态遭到破坏，装置发生爆炸，便会导致灾难性的后果，不仅厂区内部，而且邻近地区人员的生命、财产和环境都将遭受巨大的损失。以往发生的灾害性事故案例的严酷事实表明了爆炸灾害防治已刻不容缓。随着石油化工行业的发展，装置的高度自动化、连续化、大型化及高温、高压、高能量储备的特点，也使得爆炸事故更具有突发性、灾难性、复杂性和社会性。因此，加强典型化工过程爆炸灾害的发生、发展和防治机理研究，加强典型装置爆炸灾害的预测、预防和控制技术的研究，是建立和完善社会防灾体系及做好城市减灾工作的重要内容之一，此项课题的研究不仅具有重要的理论价值，而且具有很高的经济和社会现实意义。
当前我国正处于社会经济高速发展时期，灾害事故及其造成的损失呈现上升趋势，因而更应重视此领域的研究工作。加上国内目前尚未有较通用和完善的灾害模拟与评价及防灾决策支持软件系统。
本文的研究工作包括以下几方面：
1.利用事故致因理论，对大量石油化工过程中的典型爆炸灾害事故案例进行剖析、归纳，提出蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气爆炸事故的事故机理、相关条件、事故特性和影响因素，并建立典型事故案例数据库。
2.建立典型化工过程爆炸灾害防灾预案知识库和危险品物性数据库。
3.利用系统模式识别理论来提取蒸气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气爆炸事故在各种条件下的灾害事故模式，建立典型化工过程爆炸灾害事故模式知识库。
4.建立uvce、bleve的事故后果及严重度模拟评价理论模型，包括爆炸冲击波时间-空间分布及伤害模型，热辐射通量空间分布及伤害模型，热辐射剂量空间分布及伤害模型，爆炸火球模型，死亡半径、重伤半径、轻伤半径及财产损失半径评价模型，人员伤亡及财产损失数量评价模型。
5.利用人工神经网络技术对典型化工过程爆炸灾害事故案例记录数据进行整理、分析和归纳，并将其应用于修正灾害模拟评价理论模型。
6.在对已有的系统安全评价技术方法对比研究的基础上，提出和建立基于人工神经网络的系统安全评价技术方法。
7.应用面向对象编程开发技术、数据结构与算法、数据库技术、软件工程理论和方法和人工智能等技术用于研制开发“化工过程灾害模拟与评价及防灾决策支持系统”软件系统。
8.将开发的防灾决策支持系统与工程实践结合来检验软件系统的可行性和可靠性，并根据检验结果进行修改和完善系统，以保证此软件系统的可行性和实用性。
本章阐述了本论文的研究意义和价值，以及课题的研究背景和来源；对蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气爆炸灾害的实验、理论和数值模拟计算等方面研究工作的国内外现状进行了概括和总结，继而提出了本篇论文的主要研究目的和内容。
参考文献：
1.j.a.davenport.asurveyofvaporcloudincidents.chemicalengineeringprocess.1977，73:54
2.dr.michael,c.parnarouskis.vaporcloudeplosionstudy.6thinternationalconferenceonliquefiednaturalgas
3.j.h.pickles,s.h.bittleston.unconfinedvaporcloudeplosions-theasymmetricalblastfromanelongatedcloud.combustionandflame,1983,51:45-53
4.d.j.kielec,a.m.birk.analysisoffire-inducedrupturesof400-lpropanetanks.journalofpressurevesseltechnology,vol.119(1997)
5.g.purdy,riskanalysisofthetransportationofdangerousgoodsbyroadandrail,j.ofhazardousmaterials,1993，33:229-259
6.c.m.pietersen.consequencesofaccidentalreleaseofhazardousmaterial,j.lossprev.processind.,1990，3:136-141
7.tno.methodsforcalculationofthephysicaleffectsoftheescapeofdangerousmaterials(liquidsandgases),1980
8.a.f.roberts.thermalradiationhazardsfromreleasesoflpgfrompressurizedstorage,firesafetyj.,1981/1982：197-212
9.c.d.lind.whatcausesvaporcloudeplosions?lossprevention,aiche,vol.9,1975
10.b.j.wiekema,vaporcloudeplosionmodel,j.haz.mat.,vol.3,1980
11.a.c.vandenberg,c.j.m.vanwingerdenandg.opschoor.vaporcloudeplosionblastprediction,plant/operationprogress,vol.8,no.4,aiche,1989
12.a.c.vandenberganda.lannoy.methodsforvaporcloudeplosionblastmodeling,j.haz.mat.,vol.34,1993
13.g.munday.unconfinedvaporcloudeplosions.chemicalengineer,1976,308(4):179
14.b.j.wiekeam.vaporcloudeplosionmodel.journalofhazardmaterials,1976,3:221
15.i.r.m.leslie,a.m.birk.stateoftheartreviewofpressureliquefiedgascontainerfailuremodesandassociatedprojectilehazards.journalofhazardmaterials,1991(28)
16.t.a.kletz.unconfinedvaporcloudeplosions.lossprevention,1977，11(1）：50
17.w.l.walls.justwhatisableve?firesafetyjournal,1978，72：46
18.am.birk.theboilingliquidepandingvaporeplosion.j.lossprevention.processindustry,1994(7):474-480
19.r.merrifield,t.a.roberts.thermalradiationhazardsandseparationdistancesforindustrialcellulosenitrate.j.losspreprocessindustry,1992,5(5)
20.宇德明.重大危险源的评价及火灾爆炸事故严重度的若干研究，[博士学位本项研究].北京：北京理工大学，1997
21.毕明树，王淑兰，丁信伟.可燃气云爆炸强度计算综述.化工机械，1999,26(6):357-359
22.徐胜利，靡仲春，汤明均.有限释能速率可燃气云爆炸场的研究.燃烧科学与技术，1997,3(2):156-158
23.俞昌铭，钱耀南，肖金生.液化气储运过程中突发事故机理研究进展.武汉交通科技大学学报.1998,22(5):472-474
24.杨军，曾隽方.通用化工过程实时故障诊断专家系统.化工自动化及仪表，1998,25(2):6-10