网络首发
二氧化硫脲热危险性与分解机理研究
汪金辉;徐乐;肖秋平;陈舒馨;舒耀皋;二氧化硫脲作为一种用途广泛的工业还原剂,在我国已形成庞大的生产与出口规模,并通过海洋运输的方式供应世界多个国家和地区。在《国际海运危险货物规则》(International Maritime Dangerous Goods Code,IMDG Code)中,二氧化硫脲被归类为4.2项自热物质,但其结构式中含有潜在自反应特性的磺酰基团(S=O),考虑其是否具有自反应特性对于海运过程中的安全防护至关重要。为此,本文首先使用差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimeter,DSC)对其热分解行为进行表征,发现其有氧和无氧环境下平均比放热量分别为834.27 J/g和1307.81 J/g,远超自反应物质初筛原则;其次通过动力学方法模拟预测其50 kg包装件的自加速分解温度(Self Accelerating Decomposition Temperature,SADT)为57 ℃,并通过热积累储存试验证实其SADT约为60 ℃,表明其热不稳定性满足自反应物质特征;最后为探究二氧化硫脲热解机理,使用热重分析-傅里叶变换红外光谱-气相色谱质谱联用技术(Thermgravimetric Analysis-Fourier Transform Infrared Spectroscopy-Gas Chromatography-Mass Spectrometry,TGA-FTIR-GC-MS)实时分析气态产物,证实其在无氧条件下发生多步自反应,生成CO2、SO2与NH3等气体,属于典型的自反应过程。本文的研究厘清了二氧化硫脲热危险性本质及其分解机制,为后续IMDG Code中二氧化硫脲的危险性分类修订与安全运输规范的制定提供了理论依据与试验支撑。
基于数据驱动的建筑施工安全事故致因差异化分析
苏义坤;胡永慧;为克服建筑施工安全管理对主观经验决策的依赖,揭示不同类型事故的差异化致因机理,研究以2759起事故的官方调查报告为样本,依据建筑施工人因分析与分类系统(Construction Safety Human Factors Analysis and Classification System, CS-HFACS)对事故致因进行标准化归类。采用随机欠采样技术处理数据不平衡问题,利用Apriori算法挖掘致因间的强关联规则,构建贝叶斯网络模型进行反向推理与敏感性分析,量化识别各类事故的关键致因路径。结果表明:CS-HFACS模型中各致因层级的重要性随事故类型动态变化。在高处坠落事故中,不安全行为层的重要性大于前提条件层;而在电气事故中,前提条件层则起决定性作用。这一发现证实了统一化的安全管理模式的局限性,表明安全资源配置需转向层级化的精准干预,为制定多层级、差异化预防控制措施提供了理论依据与数据支持。
基于SD的汽车制造业VOCs减排路径研究——以西安市为例
陆秋琴;杨静;随着大气污染防治工作的深入推进,挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)已成为影响区域空气质量的关键污染物。汽车制造业在生产过程中会排放大量的VOCs,是工业源中重要的固定排放源,其减排成效直接关系生态环境改善与产业绿色转型。因此,本文从生产、创新、技术、管理4个维度构建汽车制造业VOCs减排假设路径,即生产技术改造减排路径、创新驱动减排路径、信息技术减排路径以及绿色管理减排路径。在此基础上,以西安市汽车制造业为研究对象,构建减排路径系统动力学模型,引入“汽车制造业VOCs减排水平指数”作为核心评估指标,基于该指数对各路径的减排效果进行对比分析。结果显示,这4条减排路径均能实现VOCs减排。研究结果可为西安市制定汽车制造业VOCs减排方案提供参考,助力行业缓解内外部环保压力,同时为VOCs治理与制造业绿色高质量发展提供实践思路。
基于随机Petri网的埋地燃气管道火灾爆炸应急处置流程分析
姚一娜;李丽华;鲁一霏;巴锐;为提升埋地燃气管道火灾爆炸事故的应急处置效率与质量,本文分析了埋地燃气管道火灾爆炸事故应急处置的主体和任务,利用随机Petri网(Stochastic Petri Net, SPN)构建了埋地燃气管道火灾爆炸应急处置流程模型,利用同构马尔科夫链计算了应急处置流程中的定量指标,以某天然气管道火灾事故为例,对提出的全流程分析方法进行了验证与应用。结果表明:较大和一般级别的埋地燃气管道火灾爆炸应急处置流程按照时间顺序可以划分为“接警到场—检测关阀—灭火控制—维修清理”4个环节。利用随机Petri网构建的埋地燃气管道火灾爆炸应急处置流程模型具有较好的活性和有界性。同构马尔科夫链中的库所繁忙率、变迁利用率、系统平均延迟工作时间等指标能够表征应急处置过程中各执行阶段时间性能,实现对应急处置流程的定量评估和薄弱环节辨识。通过研究改变变迁发生速率对各标识稳定状态概率的影响,可以实现应急处置行为的动态分析,有助于针对性提出应急处置能力的提升改进建议。
军民融合区内燃气泄漏爆炸动态风险评估方法研究
孙占辉;成啸;潘睿;赵士铭;袁宏永;陈涛;殷松峰;章翔;城市军民融合区内公共建筑、民用住宅与军事区域相邻,区域内燃气管网空间复杂,燃气泄漏爆炸风险具有隐蔽性强、时变性显著等特征。针对现有研究中指标适用性不足及评估时效性滞后等问题,本文在“人-物-环-管”分析框架下,考虑该区域特有的伪装、专业素质低及军事打击等人员因素,构建了包含17 类致灾因子的燃气泄漏风险指标体系,并基于该体系利用贝叶斯网络建立燃气泄漏概率模型。在此基础上,融合燃气泄漏发生概率、单位影响权重与实时甲烷物质的量比数据,建立了燃气泄漏爆炸动态风险评估模型。以某军民融合区为研究对象,模拟三类燃气泄漏典型情形发现,泄漏0.5 h时刻的流量、风险面积及综合影响呈现显著量级差异;随时间推移至5.0 h,虽风险面积趋同(约2 000 m2),但综合影响仍具备明显区分度。基于评估与模拟结果,提出了探测器监测半径为3 m的最优布设方案,实现了100%监测覆盖率与超过83%的风险识别精确率,并确定了I级风险需配置超过70%总应急资源的调配策略,实现了从风险评估到监测预警及资源配置的闭环联动。
基于HACT的第三方施工致燃气管道泄漏风险演化模型研究
赵冬月;夏仕杰;陈乾;薛朔;为分析第三方施工扰动下城市燃气管道泄漏风险演化关键环节,引入海因里希事故因果连锁理论(Heinrich’sAccidentCausationChainTheory,HACT),分析燃气管道泄漏风险的多因素致因机制,构建燃气管道泄漏风险演化模型,并通过数值算例验证该模型的可行性。结果表明,燃气管道泄漏风险演化呈网络级联传递的动态特征,直接致因节点风险超过阈值即触发事故,外部治理与干预可有效缓解风险级联扩散并提升系统韧性;所建模型以HACT为约束,将风险沿致因链逐级传递并在直接致因节点跨阈值触发事故的过程进行动态刻画,通过风险度量与风险演化动力学两个子模块,描述节点风险水平及连接边传输特征的时序演化,从而实现对整体风险演化趋势及关键致因节点与连接边的识别;基于500次算例模拟的统计结果表明,直接致因节点16的平均相对风险(0.26)和事故触发频率(0.91)显著高于节点15,是关键的事故触发节点;间接致因节点10、13、9、4和14的风险水平均不低于0.10,成为关键间接致因节点;连接边a10(场站破坏)→a16(直接破坏)、a9(法制缺陷)→a13(企业管理失控)和a4(场站施工作业)→a10(场站破坏)的平均风险传输次数(3.36、2.62、2.34)及传输量(21.72、14.90、12.52)显著高于其他连接边,构成风险传播的关键通道。研究成果可为第三方施工致燃气管道泄漏风险防控提供方法参考。
H2S对气肥煤吸附CH4、CO2、N2的影响效应研究
曾明荣;路栋翔;周西华;白刚;白企慧;深入研究H2S对不同气体吸附特性的影响对含H2S煤层的H2S治理具有重要意义。采用巨正则蒙特卡罗(Grand Canonical Monte Carlo,GCMC)模拟方法,利用材料科学模拟软件(Materials Studio,MS)研究鸡西(JX)气肥煤对单组分H2S、CH4、CO2、N2及双组分H2S/CH4、H2S/CO2、H2S/N2的吸附特性。通过构建含不同质量分数H2S的JX气肥煤分子模型,研究在H2S作用下JX气肥煤对单组分CH4、CO2和N2吸附特性影响。结果表明,JX气肥煤对各气体的吸附性能差异较大,吸附能力从大到小依次为H2S、CO2、CH4和N2;T由273.15 K上升至333.15 K,H2S、CH4、CO2和N2吸附量分别下降5.13%、22.62%、14.88%和29.15%,T对H2S影响最小,均为物理吸附。双组分竞争吸附中H2S展现出优先吸附性,H2S的饱和吸附量分别约为CH4、N2和CO2的10.28倍、12.55倍和1.77倍;20 MPa时,煤中H2S质量分数从0上升至2%使CH4、CO2、N2吸附量分别下降24.77%、18.66%、21.9%,H2S的存在对CO2吸附量影响最小。煤对CH4与N2相互作用能以范德华能为主,CO2以范德华能和静电能为主。
不同宽度条件下初始线性火源秸秆燃烧特性数值模拟与试验研究
许文博;于振江;李聪;盛泓皓;王益锋;李隆浩;生物质秸秆是引发野火等大规模火灾的主要可燃物之一。本文以水稻秸秆为研究对象,开展了不同宽度(0.1~1.8 m)条件下初始线性火源秸秆燃烧特性模拟与试验研究,分析了秸秆燃烧火线形态、火蔓延速率、火焰长度以及火线强度等燃烧特性。结果表明:在秸秆宽度0.1~1.8 m范围内,初始线性火源秸秆火焰蔓延趋势基本一致,火线形态呈现直线形(点火初期)-轴对称弧形(稳定阶段)-离散断裂(燃烧末期)的演化过程。受侧向空气卷吸与热损失耦合作用火线在稳定燃烧阶段呈现轴对称弧形。秸秆火蔓延速率呈现明显的宽度效应,提出了适用于宽度0.1~1.8 m的初始线性火源秸秆火蔓延速率与宽度的经验模型。秸秆火焰长度与火线强度与宽度呈正相关,拟合得到了宽度0.1~1.8 m范围内初始线性火源秸秆燃烧火线强度与火焰长度的定量关系式。研究结论可为野火灾害防控提供理论支持。
环境风-烟囱效应对高层建筑竖向通道火灾烟气行为耦合影响
谭清岚;郭志国;陈荣芳;周令剑;杨雨润;为探究高层建筑竖向通道火灾烟气在环境风与烟囱效应耦合下的输运行为,以赣州市某高层建筑的竖向通道为研究对象,采用Pyrosim建立4种火灾场景的物理仿真模型,并运用FDS模拟分析环境风与烟囱效应耦合作用下竖向通道火灾烟气的蔓延行为。结果表明:环境风和烟囱效应单因素作用下,竖向通道中的烟气蔓延速度与CO体积分数均上升;环境风速越大,对竖向通道内火灾烟气温升的抑制效果越强;而在环境风与烟囱效应双因素耦合作用下,竖向通道中火灾烟气的相关行为特征更加显著,烟气到达竖向通道顶部时长最大缩减44.5 s,同高度CO体积分数最大涨幅达到0.13%,竖向通道内温升则出现明显削弱现象。研究结果可为高层建筑竖向通道防火及排烟设计提供理论依据。