天然气泄露及其扩散分析.doc

摘要:随着天然气管道工业的发展,天然气管网的不断建设,天然气已经成为人民日常生活中不可或缺的组成部分。但由于管道系统连接件之间密封不严,腐蚀穿孔、人为管理不善等因素,会引起天然气泄漏。天然气泄露后扩散到大气中,将会对人类健康和生态环境造成严重的影响,若与空气混合形成可燃预混气体,遇点火源可能引起火灾或者爆炸,严重威胁人民生命财产安全[1]。关键词:。田贯三[2]研究管道孔口或裂缝的泄漏问题,将燃气管道的泄漏过程视为可压缩气体孔口出流过程,推导出孔口条件下天然气泄漏量和泄漏速度的计算公式,并讨论和模拟分析了泄漏过程的衰减规律及浓度场变化。张启平[3]在考虑气团的初始密度、泄露模式、风速、大气稳定度、温度等因素影响下运用重气模型分析了重气团重气效应的行为过程。在考虑粘性力影响的情况下,袁秀玲等[4]提出一种气体通过小缝泄漏过程的数值计算模型,计算结果的准确度远比采用喷管流动模型和粘性流动模型时高。段卓平等[5]采用数值模拟的方法研究易燃易爆危险物在大气中的扩散过程,给出危险源周围任一点处危险物的浓度变化规律以及任一时刻空间危险物浓度分布。进入21世纪,我国在天然气管道泄漏扩散方面的研究已逐步增多。丁信伟等[6]运用气体动力学对气体微元进行质量平衡、动量平衡和能量平衡分析,提出了一种新的扩散模型,并通过设计简易风洞,验证该模型的合理性。何利民等[7]采用Flunt中无化学反应的燃烧模型对天然气管道泄漏扩散进行模拟,重点分析天然气管道泄漏时甲烷扩散的危险区域划分,以及风对泄漏扩散的影响。李又绿等[8]结合天然气管道泄漏扩散过程的特殊性,在综合考虑输气管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应,以及重力作用和水平风速对天然气扩散的影响效果之后,建立了适合天然气管道泄漏特点的扩散模型。侯庆民[9]采用Flunt模拟气体泄漏扩散,得到的天然气扩散与风速、泄漏孔径、压力以及障碍物之间的关系与用正态分布假设下的统计规律一致。蔺跃武[10]将泄漏过程中管道内的流动视为理想气体的绝热流动、泄露过程视为理想气体的等熵流动,建立了天然气输气管道破裂泄漏量计算的普遍化模型,指出该模型可以对不同泄露孔径的泄漏量进行分析和计算。潘旭海等[11]分析了描述易燃易爆及有毒有害气体泄漏扩散过程的数学模型,针对事故泄漏扩散过程的复杂性,讨论气象条件及地形条件对危险性物质泄漏扩散过程的影响,并且探讨了不确定参数的选取问题。王树乾等[12]利用Flunt软件的物质传输模型和湍流模型模拟了不同压力下天然气管道的泄漏扩散,通过对比分析模拟结果,得到不同泄漏压力对天然气扩散的影响效果。除此之外,国内还有其他学者及研究人员在这方面做了大量的研究,均为我国天然气管道泄漏扩散的研究做出了不可磨灭的贡献。天然气泄露模型建立物质的存储形式多种多样,漏源的大小、形状、位置以及泄漏介质本身的物理特性决定了泄漏形式的多样性和复杂性。影响泄漏扩散的因素很多,主要有介质的相态(气态或液态)、储存条件(压力液化储存、冷冻液化储存、常态液体储存和常态气体储存)、弥散限制(泄漏源周围有无防液堤)和泄放形式(连续泄漏、瞬时泄漏和有限时间泄漏)。若发生泄漏设备的裂口规则、裂口尺寸及泄漏物质的相关热力学、物理化学性质及参数已知,可根据流体力学理论