高含硫天然气管道泄漏数值模拟

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1、第39卷第7期化学工程Vol_39No．72011年7月CHEMICALENGINEERING(CHINA)Ju1．201l高含硫天然气管道泄漏数值模拟李朝阳，马贵阳(辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001)摘要：高含硫天然气管道经长期的内外腐蚀，经常发生泄漏事故。为了减少和降低天然气管道泄漏事故对人的危害，对甲烷及硫化氢的扩散规律进行研究日趋重要。利用计算流体力学的方法，采用仿真软件对高含硫天然气架空及埋地管道穿孔泄漏后的甲烷、硫化氢气体的扩散进行了数值模拟。架空管道泄漏初期为体积分数等值线呈对称分布的射流，泄漏至60S后无爆炸危险；泄漏90S

2、后地面硫化氢体积分数较大，180S后无中毒危险。埋地管道泄漏短时间内泄漏口地面附近聚集大量的高浓燃气，与架空管道泄漏相比地面其爆炸范围和中毒范围较低，但地面附近受危害的时间较长。为天然气管道的维修和安全输送提供了理论依据。关键词：天然气管道；泄漏；数值模拟中图分类号：TE88文献标识码：A文章编号：1005-9954(2011)07-0088-050fhigllsulfur—containednaturalgaspipelineleakageLIZhao-yang，MAGui-yang(CollegeofPetroleumEngineering，LiaoningS

3、hihuaUniversity，Fushun113001，LiaoningProvince，China)Abstract：Becauseoflong-terminternalandexternalcorrosiontothehighsulfur—contmnednaturalgaspipeline，theleakageaccidentsoftenoccur．Inordertoreducetheharmtopeopleduetogaspipelineleakageaccidents，theresearchonthediffusionofmethaneandhydro

4、gensulphideisbecomingmoreandmoreimportant．Methaneandhydrogensulfidegasdiffusionfromoverheadandundergroundpipelineswasnumericallysimulatedbyusingcomputationalfluiddynamics(CFD)methodandsimulationsoftware．Theresultshowsthatintheearlystageofoverheadpipelineleakage，thevolumefractionisolin

5、epresentsasymmetricaldistributingjet，andnoexplosiondangerafter60S；H2Svolumefractiononthegroundishigherafter90S，andnopoisoningdangerafter180S．Theleakageofburiedpipelinegathersalotofhighconcentrationgasnearthesurroundinggroundofleakagepointinashorttime，andtheexplosionrangeandpoisoningra

6、ngeofwhicharelowerthanthoseofoverheadpipeline，butthetimeofhazardtothesuroundinggroundlastslonger．Thissimulationprovidesthetheoreticalbasisfornaturalgaspipelinemaintenanceandgassafetytransportationaswellasenvironmentalprotection．Keywords：naturalgaspipeline；leakage；numericalsimulation天然

7、气主要成分为甲烷，含有少量的硫化氢气达到6．5×10。时对人体有毒害作用。天然气管道体，当硫化氢体积分数高于5％时就可称为高含硫发生泄漏时，有爆炸和中毒的危险，对人的生命财产天然气。硫化氢对管道内壁的化学腐蚀以及长期和安全构成了严重危害。因此，高含硫天然气泄漏的外界腐蚀，使管壁失效不能承受管内的高压作用规律的研究对于天然气的安全输送和环境保护具有而出现泄漏_lJ。管线腐蚀穿孔是天然气管道泄漏重要的现实意义。最常见的情况之一_2j。当空气中甲烷达到爆炸下目前主要利用半经验半理论计算公式对危险气限时遇明火引发爆炸；当空气中硫化氢体积分数体进行研究_5J。这些公式虽具有

8、计算快、编