大庆油田天然气管道泄漏事故后果模拟

为防止天然气管道泄漏造成灾难性后果,采用蒸气云爆炸模型对天然气管道泄漏的火灾爆炸行为进行了模拟,计算出天然气管道泄漏后的死亡半径、重伤半径等,其结果可以为大庆油田天然气分公司应急救援提供技术支持。     

城市天然气管道动态泄漏扩散特性模拟分析

对城市天然气管道泄漏的动态特性进行研究,可以更好地预测泄漏气体的扩散危害后果和影响范围。通过对城市天然气管道动态泄漏过程及状态分析,建立了管道泄漏计算模型。根据动态泄漏速率的变化特征,将格林函数应用到流体扩散微分方程中,得到动态扩散的合成模型。结合实际案例进行数学模拟分析,得到不同条件和不同状态下的城市天然气泄漏扩散规律和危险区域。结果表明：管道泄漏比、风速及大气稳定度对城市天然气管道泄漏扩散均有影响,提高风速或增大泄漏比均会加大天然气泄漏扩散浓度分布范围,但当风速大于3m／s时,天然气向下风方向扩散范围反而减小;喷射火危害范围随风速的增大而增大,蒸汽云爆炸危害范围则随风速的增大而减小;风速较小时,蒸汽云爆炸伤害范围大于喷射火伤害范围,而当管道泄漏比较大、风速也较大时,喷射火伤害范围大于蒸汽云爆炸伤害范围,应根据不同情况确定应急疏散距离。（图6,表1,参11）     

天然气管道泄漏后果影响区域的计算

高压天然气管道泄漏危害和潜在影响区域取决于泄漏模式、气体释放、扩散条件和点燃方式等.以某城市在役燃气管道为例,针对燃烧和扩散两种情况对天然气管道泄漏的后果影响进行分析,计算15 cm孔洞泄漏、管道压力分别为3.5 MPa和4.0 MPa工况下的潜在影响区域、喷射火影响区域及蒸气云扩散影响区域.结果表明:对于15 cm孔洞泄漏,无论发生何种情况,距离管道200 m以外均安全,可以以此划定警戒区域,制定应急预案.     

室外高压天然气喷射火燃烧特性实验

高压下的天然气管道一旦发生泄漏,遇到明火极易形成喷射火,将会对管道周围人员人身及财产安全造成极大威胁。为了研究室外高压天然气喷射火火焰的燃烧特性,基于天然气喷射火影响机理,选取运行压力为5.8 MPa、管径为25 mm的天然气管道开展了室外高压天然气水平喷射火实验。结果表明：当天然气燃烧达到稳定时,在高温火焰导致的浮力作用下,火焰会产生11.3°±1.4°的倾角;当天然气喷射燃烧时,在泄漏孔的孔口处会形成未参与燃烧的喷射气流,此区域气流的喷射速度较快、不易燃烧,喷射火焰中心区域平均温度超过1 000℃,且火焰中心最高温度超过1 300℃;火焰水平长度为19～21 m,在距离火焰中心10 m处的热辐射强度达到最大值20 kW/m²。实验结果对高压天然气管道火灾事故处理及安全距离的制定具有参考价值。(图9,表5,参18)     

城市天然气管道泄漏燃爆灾害评价

针对天然气管道泄漏所产生的燃烧或爆炸对运营单位造成的危害和损失,建立了评价泄漏事故后果新模型,列出了计算天然气泄漏量的小孔泄漏模型和管道断裂模型,提出了天然气泄漏的三种后果影响模型,应用高斯扩散模型模拟了气体泄漏可燃浓度的分布范围,给出了火灾热辐射危害半径的计算公式,参考传统的TNT当量法,建立了一种新的TNT当量系数法,计算爆炸冲击波的破坏作用。所建立的输气管道泄漏事故评价模型有利于在事故抢险救援过程中划定安全距离,确定危险区域半径,将事故引发的火灾或爆炸危害降到最低。     

天然气长输管道泄漏爆炸后果评价

由于腐蚀、自然破坏、人为破坏及本身缺陷等因素,输气管道易发生泄漏事故,其中蒸气云爆炸造成的失效后果最严重。为了评估天然气长输管道泄漏爆炸造成的物料损失、人员伤亡及财产损失,结合工程实例,对3种定量失效后果评价方法进行对比分析,确定了它们的应用条件和适用范围。分析认为:API 581失效后果评价方法评估步骤清晰简明,考虑因素全,应用范围广,评估结果优于ASME B31.8S-2001失效后果评价方法和爆炸超压-冲量法。该结论可为管道风险评价和完整性管理提供参考依据。     

LPG球罐泄漏事故后果数值模拟

液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,LPG)中含有一定量的H_2O、HCl及H_2S等气体物质,在露点温度下会形成湿硫化氢环境,容易导致储罐罐体发生腐蚀开裂,具有极大的危险性。以中国南方某400 m~3的LPG球罐为研究对象,采用PHAST事故后果模拟软件,分别模拟泄漏孔径为50 mm、100 mm及150 mm的LPG球罐泄漏的危害和影响范围。模拟结果表明:在上述3种泄漏孔径下,蒸气云扩散的最大距离分别为16.0 m、29.5 m、42.0 m,喷射火影响的最大距离分别为20.0 m、37.5 m、53.5 m,闪燃影响最大距离分别为16.8 m、31.8 m、46.0 m,蒸气云爆炸影响距离为462.0 m。模拟得出的泄漏事故的危害和影响范围,可为今后不同泄漏区域的应急方案制订提供参考。     

FPSO蒸气云爆炸事故人员风险评估

为实现FPSO蒸气云爆炸事故中人员风险的定量评估,采用后果模型与仿真分析相结合的方法,以TNO多能法为基础,得到蒸气云爆炸事故中人员伤害半径与受限气云体积的关系式,并对其有效性进行论证。引入人员伤害无量纲概率模型,提出伤害半径-伤害率联合评估方法。以FPSO一级分离器(气)泄漏后遭遇延迟点火发生爆炸为例,研究冲击波超压随距离的变化关系,计算爆炸导致人员伤亡的伤害半径。以耳膜破裂的PROBIT模型为基础,计算人员伤害率,分析爆炸产生的个人风险值与社会风险值,得出人员风险处于可接受水平。运用CFD软件FLUENT对蒸气云爆炸流场进行仿真分析,得到超压-距离曲线与人员伤亡范围图,对联合评估方法计算结果进行验证。     

盐穴地下储气库井口破裂火灾事故危险分析

盐穴地下储气库井口设施一旦发生泄漏,即可能引发火灾或爆炸事故,因此研究盐穴地下储气库井口火灾事故危险具有重要意义.采用喷射火危害模型分析了盐穴地下储气库井口破裂火灾事故危险,建立了井口破裂模式下的气体泄漏率和损失气体体积的准瞬态计算模型,预测结果能够反映井口破裂泄漏的实际情况.同时,基于热通量伤害准则,给出了危害半径的计算公式,分析了危害半径与盐穴压力的关系,即灾害半径随盐穴运行压力的增加而增大,由此提出在储气库安全设计阶段需要留出必要的安全距离,并制定相应的防范措施.该研究结论可为盐穴地下储气库泄漏后果评估提供重要参数和技术支持,并可为减少事故损失提供理论指导.     

天然气泄漏扩散的三维数值模拟

采用FLUENT软件进行了山地地形条件下天然气泄漏扩散的三维数值模拟,考虑了风速随高度变化的情况,并编写UDF导入FLUENT对风速进行修正.考虑了天然气向下喷射的情况,与气体向上喷射情况做了不同风速条件下的对比,给出了在不同风速条件下天然气向下喷射时的爆炸下限浓度和警戒浓度的范围.泄漏孔气体向下喷射情况,在近地面天然气1%和5%浓度边界范围,无风时最大,可分别达到242 m×200 m和55 m×55 m;但天然气的可爆炸气团体积在5 m/s风速时最大,达到45 m×57 m×10 m.