Investigation of the effectiveness of a steam curtain as a mitigation barrier in case of an accidental release of a high-pressure methane jet: a CFD study

In industrial context, the risk of accidental release to the environment is an event which can occur in different chemical plant areas and cause serious consequences . One of the devices considered to mitigate such an accident is the vapor curtain, but nowadays the understanding of the variables involved in their effectiveness, especially how to manipulate them to achieve the best result, is still not entirely clear. The purpose of this work is to study the efficiency of steam curtains in diluting a high-pressure methane jet by conducting computational fluid dynamics simulations with ANSYS 19.1® software. In doing so, several evaluations were made on the impact that certain operational parameters may have on the efficiency of the system, such as the position of the vapor curtain along the axis of the release and the amount of the release. These assessments allowed the development of a criterion for the effective sizing of this mitigation device considering the evaluation of the dilution flowrate, then the configuration needed to achieve the dilution target. The work also considered a first evaluation of the consequences, problems, and risks associated with using the device on site in relation to temperature or noise.

Nel contesto industriale, il rischio di rilascio accidentale nell'ambiente è un evento che può verificarsi in diverse aree degli impianti chimici e causare gravi conseguenze. Uno dei dispositivi considerati per mitigare tale incidente è la cortina di vapore, ma al giorno d'oggi la comprensione delle variabili coinvolte nella loro efficacia, soprattutto come manipolarle per ottenere il miglior risultato, non è ancora del tutto chiara. Lo scopo di questo lavoro è studiare l'efficienza delle cortine di vapore nel diluire un getto di metano ad alta pressione, conducendo simulazioni di fluidodinamica computazionale con il software ANSYS 19.1®. A tal fine, sono state effettuate diverse valutazioni sull'impatto che alcuni parametri operativi possono avere sull'efficienza del sistema, come la posizione della cortina di vapore lungo l'asse del rilascio e la quantità del rilascio. Queste valutazioni hanno permesso di sviluppare un criterio per il dimensionamento efficace di questo dispositivo di mitigazione, considerando la valutazione della portata di diluizione, quindi la configurazione necessaria per raggiungere l'obiettivo di diluizione. Il lavoro ha anche considerato una prima valutazione delle conseguenze, dei problemi e dei rischi associati all'utilizzo del dispositivo in loco in relazione alla temperatura o al rumore