地下综合管廊天然气管道火灾模拟及消防对策研究

发布时间：2020-05-15 02:20

【摘要】：随着我国城市化进程的加快,为了节约利用城市土地资源、提高城市工程管线使用效率、缓解城市的交通堵塞和改善城市的文明风貌和视觉景观,地下综合管廊在城市中应运而生。根据《城市综合管廊工程技术规范》GB50838-2015中规定天然气管线可以纳入地下综合管廊,但专门针对天然气管舱火灾规律尚未有相关文献,且现有规范中专门针对天然气管舱的探测器设置和灭火方式选择等设置均参考其他规范,其是否具有合理性有待进一步论证。本课题以西安市某地下综合管廊中的天然气管道作为研究对象,采用数值模拟的方法,对天然气发生火灾后在管舱中的烟气流动特性、温度场分布规律和气体泄漏后扩散规律进行了研究,在此基础上提出合理的消防对策措施,意在提出预防地下综合管廊天然气火灾的相关依据,确保天然气在管廊中输运的安全性,主要研究结论如下:(1)采用Fluent对天然气管舱中的火灾进行数值模拟,研究管舱中烟气温度和浓度的分布规律,结果表明,在天然气持续泄漏的情况下,200m长的封闭管舱中的空气仅能够维持火灾持续燃烧3分钟左右;天然气管舱内蔓延的烟气浓度和温度均出现“分区”现象,靠近火源处管舱顶部烟气温度均在2000K以上,对管舱结构造成破坏;随管舱末端烟气积聚,使末端的烟气温度略有升高,故天然气管舱的逃生口不应该设置在管舱两个端口处,建议将其设置在离末端5-8米处为宜;(2)利用高温对人体的伤害指标对管舱中危险区域进行划分,结果表明,管舱中的危险区域随火灾时间的增加而扩大,当火灾发生60s时,整个管舱均为危险区域,且已没有适合人体的安全区域;对天然气泄漏后的扩散规律分析知,泄漏压力相同时,气体扩散距离与时间呈正相关关系,即y=a+bx(x≥1),其曲线斜率表示气体在管舱中的扩散速度;利用可燃气体爆炸下限对管舱中泄漏气体危险区域进行划分,管舱的安全区域随泄漏时间的增大而缩小,危险区域随泄漏时间的增大而扩大,且管舱中的危险区域主要位于泄漏口下游方向;(3)基于天然气管舱中烟气流动特性和温度场分布规律,对消防措施进行分析研究,模拟结果表明,报警响应时间随着可燃气体泄漏压力的增大而减小,可燃气体报警探测器的响应浓度以爆炸下限的20%作为推荐值,事故状况下,管舱中应同时布置可燃气体探测器与感温探测器,共同监测管舱中发生的异常情况,干粉剂的灭火与降温效果优于细水雾,故在天然气管舱中选择干粉喷洒灭火装置更为合理。
【图文】：

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1 绪论1.1 研究背景随着我国城市化进程迅速的加快，城市各种地下管线不断更换、扩容愈加频繁，致使城市道路被频繁开挖，，造成开膛破肚现象，如图 1.1 所示；老城区中背街小巷的上空滞留的架空电线，造成蜘蛛网现象，如图 1.2 所示。为节约利用城市土地资源和有效地拓展城市地下空间、提高城市工程管线使用效率、缓解城市交通堵塞和改善城市的文明风貌和视觉景观，2015 年 8 月 10 日，国务院办公厅发布了《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》，因此，城市地下综合管廊应运而生，其中，图 1.3 和图 1.4 分别为西安市某地下综合管廊修建时施工现场图和模型图。

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1 绪论1.1 研究背景随着我国城市化进程迅速的加快，城市各种地下管线不断更换、扩容愈加频繁，致使城市道路被频繁开挖，造成开膛破肚现象，如图 1.1 所示；老城区中背街小巷的上空滞留的架空电线，造成蜘蛛网现象，如图 1.2 所示。为节约利用城市土地资源和有效地拓展城市地下空间、提高城市工程管线使用效率、缓解城市交通堵塞和改善城市的文明风貌和视觉景观，2015 年 8 月 10 日，国务院办公厅发布了《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》，因此，城市地下综合管廊应运而生，其中，图 1.3 和图 1.4 分别为西安市某地下综合管廊修建时施工现场图和模型图。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE88

【参考文献】