埋地高含硫天然气管道泄漏扩散数值研究

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1、第43卷第9期当代化工Vo1．43，No．92014年9月ContemporaryChemica]IndustrySeptember，2014埋地高含硫天然气管道泄漏扩散数值研究付吉强，熊新强，李延宗，魏春日，王庆芸(1．中国石油工程设计有限责任公司华北分公司，河北任丘0625522．中国石化炼油销售有限公司，上海200000)摘要：针对输送高含硫天然气埋地管道在发生穿孔泄漏后的扩散过程进行系统分析，建立了埋地天然气管道泄漏扩散控制方程，根据输送高含硫天然气管道在不同工况下的泄漏过程数值模拟，得出天然气中主要成分甲烷

2、及高浓度硫化氢的扩散规律，研究高含硫天然气管道埋地后穿孔泄漏扩散规律的差异，为埋地高含硫天然气管道泄漏后避免意外事故发生及进一步研究有毒气体扩散机理提供一定的理论基础。关键词：天然气；管道；泄漏；数值模拟中图分类号：TE832文献标识码：A文章编号：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埋地长输天然气管道常用材质为x或L系列的1埋地长输天然气管道非稳定泄漏数直缝或螺旋焊钢制管材，尽管在铺设施工过程中会学模型采用减缓或防止管道被侵蚀和变质的措施，但由于复杂的土壤环境以及输送介质的腐蚀性，会改变管长输天然气管道泄漏埋地与架空情况下不同，道结构，减少管道的

6、使用年限，甚至发生管道穿孔土壤属于多孔介质，管道埋在土壤下泄漏后，天然泄漏，更严重会引发管道大面积的开裂泄漏、爆管、气会渗入到多孔介质中，同时作用在孔隙阻力和毛系统停输等重大事故。管压力下，降低了气体湍动能，所以天然气在土壤在天然气藏中，硫化氢含量超过5％时被称为表面以下进入大气的过程表现为扩散过程。高含硫天然气，输送高含硫天然气埋地管道在发生1．1土壤多子L介质内扩气体非稳定扩散控制方程穿孔泄漏甚至开裂时，不仅会形成燃烧爆炸危险区1)组分输运守恒方程遇明火燃烧或爆炸，还会形成高浓度中毒危险区威皇+v(pu)：v(p

7、D胁人的生命，引起重大人员伤亡及财产损失，故研i,．V)究输送高含硫天然气埋地管道泄漏扩散数值模拟对式中：一介质的质量分数；P一密度kg／m；甜一实际工程具有很大的价值。本文系统研究了埋地速度矢量，m／s；一为混合物中介质的扩散系数。高含硫输气管道穿孑L泄漏过程，基于组分传输理论2)动量守恒方程建立了气体在土壤多孔介质内扩散的控制方程，并a(pu)+V(zm)=分析了有风条件下对埋地管道泄漏后天然气扩散规一+(pgradu)+“+c。1P]律的影响，计算结果可为进一步研究危险气体扩散机理提供一定的理论基础。Ot+v(

8、pvu)=一VP+v(+(v1PIvIv／]式中：一流体动力粘度，Pa·S；收稿日期：2014-03—30作者简介：付吉强(1987一)，男，黑龙江牡丹江入，工程师，硕士研究生，2011年毕业干辽宁石油化工大学油气储运工程专业，研究方向：天然气管道数值模拟研究。E-mail：fjql27@126．corn。