高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟

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1、万方数据2008年第32卷第2期中国石油大学学报(自然科学版)JournalofChinaUniversityofPetroleumV01．32No．2Apr．2008文章编号：1673-5005(2008)02-0119-04高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟于洪喜1，李振林1，张建2，张永学1(1．中国石油大学机电工程学院，北京102249；2。胜利油田胜利工程设计咨询有限公司，山东东营257026)摘要：利用CFD软件FLUENT对高含硫天然气集输管道破裂泄漏后的甲烷、硫化氢的扩散进行了数值模拟。结果表明，受重气扩散时沉积效应的影响，高含硫天然气泄漏扩散时近地面的横向污染范围比

2、普通天然气更大，烟云高度明显降低。在自然风速影响下，随海拔高度的增加，危险气体向下风向偏移明显。压力为3．5MPa、含硫化氢5％的高压天然气管道断裂泄漏2min后，在环境风速影响下爆炸危险范围为下风向150—290m，中毒范围为下风向0—270m。山顶地形条件下的扩散规律与平地类似，山谷地形条件下硫化氢将发生沉积而不利于扩散。关键词：高含硫天然气；集输管道；扩散；数值模拟中图分类号：TE86文献标识码：ANumericalsimulationofleakageanddispersionofacidgasingatheringpipelineYUHong—xil，LIZhen—linl，

3、ZHANGJian2，ZHANGYong—xuel(1．cD讹geofMechanicalandElectronicEngineeringinChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China；2．ShengliEngineering&ConsultingLimitedCompany，ShengliOilfield，Dongying257026，ShandongProvince，China)Abstract：ThecharacteristicsofthedispersionofH2Sandmethanewerefirstlysimulatedb

4、yFLUENTsoftwarewhiletheacidgasleaksfromagatheringpipeline．ItisfoundthattheH2SpollutionscopenearthegroundinhorizontaliswideandtheheightofH2Scloudislowbecauseoftheinfluenceofheavygaseous-deposition．TheexcursionofH2Sconcentrationincreasesinleewarddirectionwiththeelevationincreasingbecauseoftheinflu

5、enceofnaturalwind．Ifthepipeline．fortransportationofnaturalgascontaining5％H2Swithpressureof3．5MPa，leaksfor2minutes，theexplosionrangeisfrom150to290mandpoisonousrangeisfrom0to270minleewarddirection．TheH2Sdiffusioncharacteristicissimilartothatinplainareawhenagatheringpipelinebreaksdownathilltopterra

6、in．Keywords：acidgas；gatheringpipeline；dispersion；numericalsimulation‘高含硫天然气集输管道发生泄漏或断裂时，会形成中毒和燃烧爆炸危险区，进而可能引起重大人员伤亡事故及巨额财产损失，开展高含硫天然气泄漏后扩散规律的研究具有工程价值。目前，对有害气体扩散研究主要是结合有害气体扩散的一般规律和试验结果数据分析，拟合而给出具有工程使用价值的半经验半理论计算公式¨。

7、。这些公式的优点是编程相对简单、计算快，缺点是计算结果的准确性很大程度上依赖于实际有害气体扩散条件与模型假设相接近的程度。此外是利用现有的商业流动换热软件对泄漏的过

8、程进行数值模拟H引，但对于同时含有天然气和大量硫化氢的混合气体的模拟还未见报道。笔者利用软件FLUENT对不同风速和地形条件下高含硫天然气管道发生泄漏时的气体扩散规律进行研究，为有效预测气体泄漏危险范围及应急预案的制定提供依据。1控制方程组j高含硫天然气的扩散可认为是多组分气体相互作用的湍流。综合考虑计算条件和工程要求，采用耦合隐式求解器，基本方程为定常Reynolds时均方程№】，湍流模型为标准k-占模型¨1。收稿日期：2007一ll一24基