输气管道灾害情景构建与事故后果分析

发布时间：2020-07-18 17:59

【摘要】：随着天然气行业的快速发展,天然气使用量不断增长,输气管道里程也随之增加。但由于输气管道所处环境恶劣,且随着运行时间的增加,发生泄漏事故的可能性不断增高,一旦发生事故往往造成巨大灾害后果。因此,对输气管道的泄漏事故进行数值模拟,研究天然气的泄漏扩散规律和燃烧爆炸后果,为输气管道的事故预防和应急救援提供支持,对保障输气管道的安全运营和社会稳定具有重要意义。本文主要研究了两种场景下的泄漏事故:空旷区域的泄漏事故和人口密集区的泄漏事故,并分别选择相对应的工程实例进行灾害情景构建,并使用FLACS软件对灾害情景进行建模分析,模拟输气管道泄漏扩散、燃烧和爆炸的全过程,分析天然气在大气中以及从地下向大气中的扩散过程、天然气的燃烧后果和天然气在受限空间内的爆炸后果,与实际结果对比分析来验证模拟结果的准确性。根据模拟结果得出,天然气在空旷区域的扩散范围较小,但由于泄漏速率较大,燃烧热辐射值较高,辐射范围较大。空旷区域的爆炸超压很小,证明了天然气在完全敞开的空间燃烧基本上不会产生显著的超压。天然气在人口密集区的燃烧会危及周围建筑物和人员的生命安全,在受限空间内的爆炸产生的超压值巨大,能够造成楼房倒塌和人员伤亡。本文的模拟结果与事故调查报告结果一致,证明了FLACS软件模拟结果的准确性。所提出的研究方法为输气管道事故后果研究提供了一种分析思路,分析所得结果对输气管道的事故预防和应急响应提供支持,对保障输气管道的安全运营和天然气行业稳定发展具有重要意义。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE88
【图文】：

事故现场图

图 2.2 事故现场图Fig.2.2 Aerial view of accident site looking east2）环境条件发现场周围为野外空旷地区，而且事发区域为不对外开放地区。3）气象条件然气比空气轻，泄漏后向上扩散，遇到明火极易燃烧，密闭空间达到 5时易发生爆炸。当风速为 0~5 米/秒时，天然气最易集聚造成事故，燃烧速率越低。当地常年风速为 2m/s，风向为东南风。4）泄漏、扩散、燃烧和把爆炸模型据天然气的物理化学特性，参照地理和气象条件给出不同条件下天散、燃烧和爆炸模型。5）次生与耦合事件炸和燃烧易引起周围邻近管道的破损泄漏和爆炸，以及对桥梁的爆

现场图,天然气

图 2.3 事故发生前后现场图Fig.2.3 scene map before and after the accident（2）环境条件事发现场周围为建筑物聚集地区，建筑物内有供暖系统和民房。（3）气象条件天然气在比空气轻，泄漏后向上扩散，遇到明火极易燃烧，密闭空间达到5%~15%的范围时易发生爆炸。当风速为 0~5 米/秒时，天然气最易集聚造成事故，空气湿度越大燃烧速率越低。当地常年风速为 4m/s，风向为东北风。（4）泄漏、扩散、燃烧和把爆炸模型根据天然气的物理化学特性，参照地理和气象条件建立燃气管道的泄漏扩散、燃烧和爆炸模型。（5）次生与耦合事件爆炸和燃烧易引起周围邻近管道的破损泄漏和爆炸，以及对楼房和桥梁的爆炸冲击和燃烧热辐射破坏。

天然气管道,墨西哥,三维模型

图 3.2 新墨西哥州天然气管道三维模型图 New Mexico state gas pipeline three-dimensional model运算的基本单元，会影响模拟结果的准确程度和后，要先对模拟区域进行分区，然后对各个区域整，网格的设定既要符合数值模型的要求，也要模拟区域、建立网格后，FLACS 软件要先对几何孔隙率，然后才能模拟运算所构建的事故场景。协调，使每个物体都在网格区域内，保证运算过泄漏口泄漏后迅速与大气混合，泄漏口处压力梯要有足够密度的网格，以保证计算结果的准确性散，气体流速逐渐变小，为减少计算时间，在保渐降低网格密度。Mexico 州天然气管道事故场景时，沿着 X、Y、

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