埋地高含硫天然氣管道泄漏擴(kuò)散數(shù)值研究

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1、第43卷第9期當(dāng)代化工Vo1．43，No．92014年9月ContemporaryChemica]IndustrySeptember，2014埋地高含硫天然氣管道泄漏擴(kuò)散數(shù)值研究付吉強(qiáng)，熊新強(qiáng)，李延宗，魏春日，王慶蕓(1．中國石油工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司華北分公司，河北任丘0625522．中國石化煉油銷售有限公司，上海200000)摘要：針對輸送高含硫天然氣埋地管道在發(fā)生穿孔泄漏后的擴(kuò)散過程進(jìn)行系統(tǒng)分析，建立了埋地天然氣管道泄漏擴(kuò)散控制方程，根據(jù)輸送高含硫天然氣管道在不同工況下的泄漏過程數(shù)值模擬，得出天然氣中主要成分甲烷

2、及高濃度硫化氫的擴(kuò)散規(guī)律，研究高含硫天然氣管道埋地后穿孔泄漏擴(kuò)散規(guī)律的差異，為埋地高含硫天然氣管道泄漏后避免意外事故發(fā)生及進(jìn)一步研究有毒氣體擴(kuò)散機(jī)理提供一定的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：天然氣；管道；泄漏；數(shù)值模擬中圖分類號：TE832文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671—0460(2014)09—1923—04NumericalStudyonLeakageandDiffusionofBuriedHighSulfurNaturalGasPipelinesFUJi—qiang，XIONGXin—qiang，LIYan-zong，WE

3、IChun—ri，WANGQing-yu(1．ChinaPetroleumEngineeringCo．，Ltd．HuabeiCompany,HebeiRenqiu062552，China；2．SinopecRefiningandMarketingCompany,Shanghai200000，China)Abstract：ThegoverningequationsofthedifusionofthegaswerepresentedbasedonthedifusionprocessofsoHrnaturalgasafte

4、rtheperforationleakageoftheburiedpipeline．Numericalsimulationoftheleakingprocessofthegasunderdifferentconditionswasdiscussed，andthedifusionlawsofhydrogensulfideandmethanewereobtained．Asystematicstudyonthedifferenceofthedifusionlawswasca~iedout，whichcouldprovide

5、theoreticalbasisforthefurtherstudyonthedifusionlawofleakedhazardousgas．Keywords：Naturalgas；Pipeline；Leakage；Numericalsimulation埋地長輸天然氣管道常用材質(zhì)為x或L系列的1埋地長輸天然氣管道非穩(wěn)定泄漏數(shù)直縫或螺旋焊鋼制管材，盡管在鋪設(shè)施工過程中會學(xué)模型采用減緩或防止管道被侵蝕和變質(zhì)的措施，但由于復(fù)雜的土壤環(huán)境以及輸送介質(zhì)的腐蝕性，會改變管長輸天然氣管道泄漏埋地與架空情況下不同，道結(jié)構(gòu)，減少管道的

6、使用年限，甚至發(fā)生管道穿孔土壤屬于多孔介質(zhì)，管道埋在土壤下泄漏后，天然泄漏，更嚴(yán)重會引發(fā)管道大面積的開裂泄漏、爆管、氣會滲入到多孔介質(zhì)中，同時作用在孔隙阻力和毛系統(tǒng)停輸?shù)戎卮笫鹿?。管壓力下，降低了氣體湍動能，所以天然氣在土壤在天然氣藏中，硫化氫含量超過5％時被稱為表面以下進(jìn)入大氣的過程表現(xiàn)為擴(kuò)散過程。高含硫天然氣，輸送高含硫天然氣埋地管道在發(fā)生1．1土壤多子L介質(zhì)內(nèi)擴(kuò)氣體非穩(wěn)定擴(kuò)散控制方程穿孔泄漏甚至開裂時，不僅會形成燃燒爆炸危險區(qū)1)組分輸運(yùn)守恒方程遇明火燃燒或爆炸，還會形成高濃度中毒危險區(qū)威皇+v(pu)：v(p

7、D脅人的生命，引起重大人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，故研i,．V)究輸送高含硫天然氣埋地管道泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬對式中：一介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；P一密度kg／m；甜一實(shí)際工程具有很大的價值。本文系統(tǒng)研究了埋地速度矢量，m／s；一為混合物中介質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)。高含硫輸氣管道穿孑L泄漏過程，基于組分傳輸理論2)動量守恒方程建立了氣體在土壤多孔介質(zhì)內(nèi)擴(kuò)散的控制方程，并a(pu)+V(zm)=分析了有風(fēng)條件下對埋地管道泄漏后天然氣擴(kuò)散規(guī)一+(pgradu)+“+c。1P]律的影響，計(jì)算結(jié)果可為進(jìn)一步研究危險氣體擴(kuò)散機(jī)理提供一定的理論基礎(chǔ)。Ot+v(

8、pvu)=一VP+v(+(v1PIvIv／]式中：一流體動力粘度，Pa·S；收稿日期：2014-03—30作者簡介：付吉強(qiáng)(1987一)，男，黑龍江牡丹江入，工程師，碩士研究生，2011年畢業(yè)干遼寧石油化工大學(xué)油氣儲運(yùn)工程專業(yè)，研究方向：天然氣管道數(shù)值模擬研究。E-mail：fjql27@126．corn。