川渝地区含硫天然气管道泄漏事故后果模拟研究

【摘要】： 天然气是一种多组分组成的易燃、易爆混合气体,含硫原料气中还含有硫化氢等有毒物质,如果在管输系统中发生天然气泄漏或爆管等事故,可能造成人身伤害、设施破坏、环境污染等严重后果。在全球范围内,超过一半的长输管道已经进入老龄阶段,存在不少事故隐患,频繁发生事故。 本文利用UDM模型对不同的释放源在极端条件下(风速:1.5m/s;大气稳定度:F;破裂面积:100%A;地形地貌:平原)的天然气管道事故进行了模拟计算,结果得出: 对于1～7km长的中压、小管径的管道,硫化氢含量为15%时,管道泄漏后硫化氢中心浓度为300ppm的扩散距离在359m～586m,硫化氢地面浓度为300ppm的扩散距离在109m～199m;硫化氢含量为10%时,管道泄漏后硫化氢中心浓度为300ppm的扩散距离在246m～481m,硫化氢地面浓度为300ppm的扩散距离在72m～149m;硫化氢含量为2%时,管道泄漏后硫化氢中心浓度为300ppm的扩散距离在103m～171m,硫化氢地面浓度为300ppm的扩散距离在57m～97m;对于1～7km长的高压、小管径的管道,硫化氢含量为10%时,管道泄漏后硫化氢中心浓度为300ppm的扩散距离在340m～566m,硫化氢地面浓度为300ppm的扩散距离在102m～175m;对于1～7km长的高压、中管径的管道,硫化氢含量为10%时,管道泄漏后硫化氢中心浓度为300ppm的扩散距离在654m～1273m,硫化氢地面浓度为300ppm的扩散距离在181m～385m。 4km长的中压、小管径的管道,气体泄漏后硫化氢地面浓度为300ppm的扩散距离在79m～167m,到达该范围所需的时间是一分钟左右。H2S地面浓度为100ppm的毒性云团将出现在距泄漏点178m以内;高压、小管径的管道,气体泄漏后硫化氢地面浓度为300ppm的扩散距离在150m～336m。 对于1～7km长的中压、小管径的管道,硫化氢含量为15%时,管道喷射燃烧4.0kw/m~2影响距离77m～129m。;硫化氢含量为10%时,管道喷射燃烧4.0kw/m~2影响距离80m～161m。;硫化氢含量为2%时,管道喷射燃烧4.0kw/m~2影响距离77m～132m;对于1～7km长的高压、中管径的管道,硫化氢含量为10%时,管道喷射燃烧4.0kw/m~2影响距离220m～444m;对于1～7km长的高压、小管径的管道,硫化氢含量为10%时,管道喷射燃烧4.0kw/m~2影响距离106m～182m。 对于1～7km长的中压、小管径的管道,硫化氢含量为15%时,可爆云团爆炸死亡半径113m～190m,重伤半径120m～202m,轻伤半径137m～227m;硫化氢含量为10%时,可爆云团爆炸死亡半径92m～204m,重伤半径99m～218m,轻伤半径114m～248m;硫化氢含量为2%时,可爆云团爆炸死亡半径102m～162m,重伤半径110m～128m,轻伤半径127m～205m。对于1～7km长的高压、中管径的管道,硫化氢含量为10%时,可爆云团爆炸死亡半径271m～519m,重伤半径289m～545m,轻伤半径328m～610m;对于1～7km长的高压、小管径的管道,硫化氢含量为10%时,可爆云团爆炸死亡半径137m～229m,重伤半径147m～245m,轻伤半径168m～280m。 本文利用UDM模型对不同的释放源在不同条件下的天然气管道事故进行了模拟计算,为安全预评价和现状评价提供了手段和方法,并为应急预案的制定及事故决策提供了科学依据,以减小事故的影响。 【关键词】：含硫天然气 管道泄露 UDM模型 模拟研究
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TE88
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 选题的目的和意义12-14
• 1.2 国内外研究进展14-17
• 第2章 天然气管道事故概述17-26
• 2.1 天然气管道统计17-18
• 2.2 天然气管道事故统计18-26
• 2.2.1 欧洲输气管道(B.W Williams, S.B.Lambert, 2004)18-19
• 2.2.2 美国输气管道(H. Castaneda and M. Urquidi-Macdonald, 2004)19-21
• 2.2.3 加拿大输气管道(H. Castaneda, J.Alanulla and R.Perez，2004 )21-25
• 2.2.4 前苏联输气管道(Al-Ansary M.D.,1997)25-26
• 第3章 气体泄漏事故模拟理论简介26-61
• 3.1 天然气管道泄漏26-27
• 3.1.1 泄漏源的分类26
• 3.1.2 泄漏速度的计算（张平生，1996）26-27
• 3.2 气体扩散模型（John F.Kiefer, Partrick H.Vieth,1990）27-50
• 3.2.1 UDM 扩散模拟简介28
• 3.2.2 扩散模型28-41
• 3.2.3 热力学模型（蔡常丰,1995）41-43
• 3.2.4 验证实验简介（邓聚龙,1988）43-48
• 3.2.5 扩散模型比较48-49
• 3.2.6 喷射扩散模拟（刘思锋邓聚龙，2000）49-50
• 3.3 喷射燃烧模型50-56
• 3.3.1 Shell 模式和API RP521 模式50-54
• 3.3.2 喷射燃烧模拟54-56
• 3.4 爆炸模型56-61
• 3.4.1 TNO 损害半径法56-57
• 3.4.2 TNT 当量法57-61
• 第4章 天然气管道事故后果模拟61-159
• 4.1 天然气泄漏扩散影响因素分析61-64
• 4.2 计算模拟模式及模拟条件64-66
• 4.2.1 模拟模式64
• 4.2.2 模拟条件64-66
• 4.3 硫化氢毒性扩散模拟66-101
• 4.3.1 不同管长的管道67-82
• 4.3.2 不同管径的管道82-92
• 4.3.3 不同压力的管道92-101
• 4.4 喷射燃烧模拟101-124
• 4.4.1 不同管长的管道101-111
• 4.4.2 不同管径的管道111-118
• 4.4.3 不同压力的管道118-124
• 4.5 可爆云团爆炸模拟124-159
• 4.5.1 不同管长的管道124-141
• 4.5.2 不同管径的管道141-152
• 4.5.3 不同压力的管道152-159
• 第5章 事故模拟应用及应对159-168
• 5.1 为安全预评价提供方法159
• 5.2 为安全现状评价提供手段159-160
• 5.3 为事故应急预案制定提供科学依据160
• 5.4 案例应用160-167
• 5.4.1 模拟参数160-162
• 5.4.2 模拟计算内容162-166
• 5.4.3 模拟计算结果166-167
• 5.4.4 应急预案建议167
• 5.5 小结167-168
• 第6章 结论与建议168-171
• 6.1 主要结论168-170
• 6.2 进一步研究的建议170-171
• 致谢171-172
• 参考文献172-179
• 个人简介179

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