低压天然气管道在有限空间中泄漏计算研究.pdf

第 4 4卷第 3期 2 0 1 5年 3月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e m i c a ]I n d u s t r y V O ] ． 4 4．N O ． 3 M a r c h 。2 0 I 5 低压天然气管道在有 限空间中泄漏计算研究 张佳兴，马贵阳，王 新 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院， 辽宁 抚顺 1 1 3 0 0 1 摘 要在有限空间内，可燃气体泄漏扩散极其危险，甚至会引起火灾，因此对低压天然气管道在有限空 间中泄漏进行计算研究意义非常重大。存在障碍物的有限空间中，气体泄漏后，在有限空间内形成的危险区域 会受到风速和障碍物的影响。用流体力学软件模拟泄漏后气体形成的危险区域浓度分布情况，对模拟结果进行 分析可知，危险气体扩散受到障碍物的阻碍 ，会在障碍物周围形成不规则的危险区域，风速不同，危险区域的 大小也不同。泄漏 口位置对危险区域的大小也有影响，离障碍物近的泄漏口附近，气体容易堆积，危险系数相 对较高 。 关键词有限空间；障碍物；低压天然气；泄漏 中图分类号T Q 0 1 8 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 一 【 】 4 6 0 2 0 1 5 0 3 0 6 0 5 0 3 Co mpu t i ng Re s e a r c h o n Lo w Pr e s s u r e Na t ur a l Ga s Pi pe l i ne Le a k i n t he Li mi t e d S pa c e Z NG J i a - xi n g． A Gui - y an g。 NG Xi n Co l l e g e o f Pe t r o l e u m a n dNa t u r a l Ga s E n g i n e e r i n g ， L i a o n i n g S h i h u a Un i v e r s i t y , L i a o n i n g F u s h u n l 1 3 0 0 1 ， Ch i n a Ab s t r a c t 、 ， i t h i n t h e l i mi t e d s p a c e ， c o mb u s t i b l e g a s l e a k a g e a n d d i f f u s i o n i s e x t r e me l y d a n g e r o u s ， e v e n c a u s e s fi r e ， s o i t i s v e r y s i g n i fi c a n t t o c a l c u l a t e a n d r e s e a r c h t h e l o w p r e s s u r e g a s p i p e l i n e l e a k i n t h e l i mi t e d s p a c e ．T h e r e a r e o b s t a c l e s i n t h e l i mi t e d s p a c e ， a f t e r the g a s l e a k ， d a n g e r z o n e c a n b e f o r me d i n t h e l i m i t e d s p a c e ， a n d i t wi l l b e a ffe c t e d b y wi n d s p e e d a n d o b s t a c l e s ． I n t h i s P a D e r , flu i d me c h a n i c s s o f t wa r e wa s u s e d t o s i mu l a t e c o n c e n t r a t i o n d i s t r i b u t i o n o f l e a k g a s wh i c h f o r me d a d a n g e r o u s z o n e ．By t h e a n a l y s i s o f s i mu l a t i o n r e s u l t s ，i t ’ s f o u n d t h a t t h e h a z a r d o u s g a s d i ffu s i o n wi l l b e h i n d e r e d b y o b s t a c l e s t o f o r m i r r e g u l a r d a n g e r o u s z o n e a r o u n d t h e o b s t a c l e ． Al o n g wi t h d i ffe r e n t wi n d s p e e d ．t h e d a n g e r o u s z o n e wi l l b e d i ffe r e n t ．T h e l o c a t i o n o f t h e l e a k p o i n t wi l l a l s o a ffe c t t h e s i z e o f t h e d a n g e r o u s z o n e ． I f t h e l e a k p o i n t i s n e ar the o b s t a c l e ， t h e l e a k g a s i s e a s y t o a c c u mu l a t e ， t h e r i s k i s r e l a t i v e h i g h e r ． Ke y wo r d s Li mi t e d s p a c e ； Ob s t a c l e； Lo w p r e s s u r e g a s； Le a k 在建筑物密集的城市里，天然气管道泄漏事故 时常发生。我国每年都会有多起天然气管道爆炸事 故发生n ，严重威胁了我 国的经济发展 ，和人 民生 命财产安全 ，因此很有必要对泄漏扩散这个 问题进 行研究。国内外很多学者都对此进行过研究，建立 了一些泄漏模型，得到了部分在不同因素影响下的 泄漏扩撒规律 。在障碍物存在 的情况下 ，有 限 空间内泄漏的气体不能及时扩散 ，气体淤滞 区域形 成爆炸区，这种情况非常危险 。国内也有学者针 对存在障碍物情况下的泄漏进行过研究 ，其 中大连 理工大学 的学者曾经对较小尺寸障碍物周围的二维 湍流风场风洞试验和危险气体泄漏扩散进行 了一系 列的研究 ， 研究表明障碍物和风速的确对气体泄漏 有一定的影响” 。 。 。这种研究多在楼群中，架空等 室外条件下进行的，对于室 内的研究相对较少。本 文进行了室 内泄漏模拟研究 ，同时变换风速和泄漏 口位置， 研究其存在障碍物时危险区域变化情况。 研究结果可为天然气管道的设计和气体泄漏爆炸的 预防提供参考 ，减少爆炸事故的发生 ，有效避免人 员伤亡和财产损失。 1 计算方程 1 ． 1 数学模型 该泄漏可以认定为多组分气体的湍流运动 ，甲 烷和硫化氢气体与空气混合形成易燃易爆的混合气 体 ，混合气体之间不发生化学反映。采用 一湍流 模型和组分运输模型来模拟有 限空间内存在障碍物 的情况下 ，气体泄漏扩散的过程 ，控制方程如下 连续方程 O p． a “ 』 一 n 1 。 收稿 日期 2 0 1 4 - 1 O 一 3 1 作者简介 张佳兴 1 9 8 8 一 ， 女， 辽宁盘锦人， 硕士研究生， 2 0 1 2 年毕业于辽 宁石油化工大学油气储运专业， 研究方向 天然气管道泄漏。 E - m a i l 5 7 5 5 9 9 5 2 8 q q ． c o m。 第 4 4 卷第3 期 何 沫，等输气管道潜在影响区模型关键参数取值讨论 6 l 1 2 结 论 本文通过对 A S ME B 3 1 ． 8 S中气体管道衰减因子 的取值方法的研究 ，采用相同的方法对不同管道条 件下衰减因子的值进行计算 ，得出以下结论 1 管道的泄漏速率衰减因子不随管道压力变 化， 但随管径的减小而减小。 2 不同管径管道泄漏速率衰减因子的计算值 在 0 ． 1 4 0 ． 3 2之间，将所有管径管道统一取为 0 ． 3 3 可以较为保守的满足安全管理要求，但对于小口径 管道而言， 会造成潜在影响区半径计算值过于保守。 3 在实际工程运用中， 对于 口径较小的管道 ， 可根据表 2中提供 的公式计算潜在影响区半径 ，以 达到降低安全管理成本的目的。 参考文献 [ 1 ] 严大凡， 等油气长输管道风险评价与完整性管理[ M] ．北京 化学工 业出版社案例科学与工程 出版中心， 2 0 0 5 ． [ 2]霍春勇， 董玉华，余大涛， 等． 长输管线气体泄漏率的计算方法研 究[ J ] l 石油学报， 2 0 0 4 ， 2 5 1 1 0 1 - 1 0 5 ． [ 3]s a f e t y s t u d y o n t h e t r a n s p o r t a t i o n o f n a t u r a l g a s a n d L P G b y U n d e r g r o u n d P i p e l i n e i n t h e Ne t h e r l a n d s ． Ne t h e r l a n d s Or g a n i z a t i o n f o r Ap p li e d S c i e n t i fi c R e s e r c h ， T NO[ R ] ． 1 9 8 2 ． 1 4 j AS ME B 3 1 ． 8 S 1 0 1 0 ， Ma n a g i n g S y s t e m I n t e g r i ty o f G a s P i p e l i n e s [ S ] ． [ 5]S t e p h e n s M J ， L e e wi s K ，Mo o r e D K．A mo d e l f o r s i z i n g h i g h c o n s e q u e n c e a r e a s a s s o c i a t e d wi t h n a tur a l g a s p i p e 1 i n e s [ C ] ， ／ 2 0 0 2 4 t h I n t e r n a t i o n a l P i p e l i n e Co n f e r e n c e ．Ame r i c an S o c i e t y o f Me c h a n i c a l En g i n e e r s ， 2 0 0 2 7 5 9 - 7 6 7 ． 1 6 J B i l o M。 K i n s ma n P R． T h e r ma l r a d i a t i o n c ri t e r i a u s e d i n p ip e l i n e r i s k ass e s s me n t [ J ] ． P i p e s p i p e l i n e s i n t e r n a t i o n a l ， 1 9 9 7 ， 4 2 6 1 7 - 2 5 ． 1 7 j Hi l l R L C a t mu r J R ． R i s k s f r o m h a z a r d o u s p i p e l in e s i n the Un i t e d Kin g d o m[ R ] ． HS E C O NT R AC T R E S E A R C H R E P OR T , 1 9 9 4 ． [ 8 ] 曹斌，刘志福， 等．基于 P HA S T 软件的净化器泄漏扩散研究分析[ J ] ． 西部探矿工程， 2 0 1 0 ， 2 6 3 7 5 - 7 7 ． [ 9 ] 潘鹏． D NV P HA S T 软件在气体扩散模拟分析中的应用[ J ] l 石油化 工设计， 2 0 0 6 ， 2 3 2 6 1 ． 6 2 ． [ 1 O] 李长俊． 天然气管道输送[ M] ，北京 石油工业出版社， 2 0 0 0 ． 1 1 1 J Wi t l o x H W M， Ha r p e r M， Ok e A， e t a 1 ． P h ast v a l i d a t i o n o f d i s c h ar g e a n d a t mo s p h e r i c d i s p e r s i o n for c a r b o n d i o x i d e r e l e a s e s [ C ] ／ ／ 1 5 t h An n u a l S y mp o s i u m，Ma r y Ka y O’ Co nn o r P r o c e s s S a f e ty Ce n t r e ， T e x a s AM Un i v e r s i ty, Co l l e g e S t a t i o n ． T e x a s 2 0 1 2 2 3 - 2 5 ． 1 1 2 J Wi t l o x H W M． O v e r v i e w o f c o n s e q u e n c e mo d e l l i n g i n t h e h a z a r d ass e s s m[ R ] ． 上接第 6 0 7页 [ 6]孟志鹏，王淑兰， 丁信伟． 障碍物附近可燃性气体泄漏扩散的三维 数值模拟町 化工装备技术 ，2 0 0 7 ，2 8 2 7 4 7 8 ． [ 7] 马世海． 城区天然气管道泄漏数值模拟与爆炸危害分析[ J ] ．中国安 全生产科学技术 ，2 0 1 1 ，7 7 2 6 3 0 ． [ 8] D O N G Y U H U A ，G A O H U I L I N ， Z H O U J I N G ，e t a 1 ．Ma t h e ma t i c a l m o d e l i n g o f g a s r e l e a s e t h r o u g h h o l e s i n p i p e l i n e s [ J ] ．C h e m i c a l E n g in e e r i n g J o u r n a l ， 2 0 0 3 ，9 2 1 ／ 3 2 3 7 2 4 1 ． [ 9 ]常亮． 天然气长输管道泄漏爆炸后果评价l J 1 _ 油气储运 ，2 0 1 1 ，3 0 3 ； 1 6 1 1 6 3 ． [ 1 0 ]柴建设， 赵秀雯．城市埋地天然气管道系统的脆弱性评价模型及 其实例应用f J ] ． 中国安全科学学报 ，2 0 1 0 ，7 9 - 1 3 ． [ 1 1 ]于力 ，柴建设 ，史强． 室内天然气中压输气管道泄漏扩散数值 模拟研究l J 1 _安全科学技术． 2 0 1 3 3 5 8 ． [ 1 2 ]王国磊 ，田贯三 ，张增刚，贾文磊． 燃气泄漏扩散过程的模拟 过程的模拟研究『J 1 ． 山东建筑大学学报．2 0 1 0 ， 1 2 6 5 7 6 6 1 2 ． 春节后耐碱性分散染料或继续涨价 分散染料是一类水溶性较低的非离子型染料 。此前，宁夏中卫工业园区被曝光有 “ 水库晾晒”高浓度工业废水的情况 存在，而耐碱性分散染料中间体还原物的生产龙头宁夏明盛新厂便坐落在该工业园区内。 虽然宁夏当地媒体随后便发文称 ， 中卫将严格整治企业非法排污， 中卫工业园区蒸发池废水也将在 6 月前回抽处理完毕， 但业 内预计，该问题在短期内仍难得到解决，宁夏明盛新厂投产还有难度 ， 还原物供应紧张趋势不变。近年来，环保压力加 大、原料成本增加，印染企业利润有所收窄，一些小企业甚至因为环保压力而倒闭。宁夏明盛新厂能否逆流而上，一定程度 上还得由市场情况来决定。“ 从年前的情况看 ，下游染厂的生意好于此前预期，其中对活性染料的需求尤其要好，因此初步 预计元宵节前后染料价格就会全面上调。 ”来 自染料企业的内部人士说。一位染料经销商肯定了上述说法，他并表示，届时 分散染料可能会在目前 5 ～ 5 ． 5万元／ 吨的价位上继续涨价 5 0 0 0 元／ 吨以上。而从染厂人士处了解到的信息则显示，今年春节后 染厂开工普遍要稍晚于去年，整个行业仍略显萧条， 究其原因，这或与环保压力等多方面因素皆有关。“ 虽然企业开工晚了， 但也不能说行情不好，因为从目前的订单情况来看，下游需求维持稳定，并没有大起大落。 ”浙江省印染行业协会的一位相 关人士表示。据数位业内人士表示 ，由于货源紧张，春节后活性染料涨价基本已成定局，而在上游中间体还原物供应紧张的 压力下，耐碱性分散染料继续涨价的可能性亦 比较大。 ．