输气管线失效的闪燃火灾风险分析

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1、第27卷第1期天然气与石油Vo1．27．No．12009年2月NaturalGasAndOilFeb．2o09输号管线失效的闪燃火灾风险分析王大庆(大庆油田工程有限公司，黑龙江大庆163712)摘要：输气管线失效产生的闪燃火灾严重威胁到其所覆盖区域内人和建筑物的安全，对闪燃火灾风险进行分析，可为工作人员确定火灾辐射区域，及时疏散人员提供参考依据。结合高斯模型推导了表征闪燃火灾风险的关系式。通过实例分析表明，闪燃火灾危害范围与泄漏气体燃烧极限浓度、管线失效模式、风速以及大气稳定类别直接相关；在相同风速下，闪燃火

2、灾危害范围随着泄漏孔径的增加而明显扩大；而在相同失效模式下，风速的增大却使燃气云在下风向的燃烧极限距离和半宽在减小，可见低风速，尤其是静风条件危害区域面积达到最大。此外，地形地貌对危害范围的影响也不容忽视，尚待进一步研究。关键词：输气管线；闪燃火灾；高斯模型；燃烧极限浓度文章编号：1006-5539(2009)01-0028-03文献标识码：A生闪燃火灾。1闪燃火灾特性规律闪火是一种非爆炸性的燃烧过程⋯，燃烧速度虽然很快但比爆炸要慢得多，因此其危害后果主要输气管线失效发生泄漏扩散时，附近大量的空是热辐射而没有

3、冲击波，即产生大面积的火灾直接气被卷吸到气体中，形成易燃混合气云。当混合气烧毁财产和对人灼烧伤害。由于是延迟点燃，在点云浓度处于燃烧极限范围内遇火源才能被点燃。若燃处于燃烧极限范围内的混合气云之前，混合气云从发生气体泄漏到被点燃存在一定的时间延滞，且已飘移一段距离，因而通常将气体燃烧极限上、下限不存在封闭空间或受局部约束的条件，那么就会发浓度之间的范围称为闪燃火灾的作用范围。闪火危4讨论裹，2：9油污染及治·沿海企业与科风险评价标准应该是防止出现超过最大可接受[2]李巍，张震·油田生产环境安全评价与管理(第一

4、风，蓑曼暨鲁L／IIt3HMLIU^II~2UIIII75-R76．一一_二：，『风险评价制定必须是科m。[A]：Pr。in⋯gs。Ufll：二学、实用的，即在技术上是可行的，在应用中有较强dOfshor。stmtc。gre[c]．Nagsaki，J印不断变动的。原来代价巨大的风险减少措施的成本[4]顾祥柏．石油化工安全分析方法及应用(第一版)[M1收稿日期：2008—1l-17作者简介：王大庆(1980．)，男，重庆潼南人，助理工程师，硕士，毕业于西安石油大学油气储运专业，主要从事油田地面工程规划工作。电话

5、：(0459)5903647。第27卷第1期王大庆：输气管线失效的闪燃火灾风险分析29害范围与易燃混合气云的大小直接相关，而云团的果中最常见的射流火灾其热辐射就可以采用固体火大小则主要取决于扩散和泄漏条件。因此，这里可焰模型来描述。但对于闪燃火灾而言，考虑到泄漏以利用描述气体泄漏扩散的高斯模型来估算下风向气云在延迟点燃前已经发生漂移，且闪燃火灾的特任意点(，y，。)处气体的浓度值。高斯模型浓度分点是燃烧持续时间较短，与射流火灾相比，目标从火布计算式如下J：焰中所接收的热辐射剂量也是十分有限的。因此，连续泄漏：

6、在风险分析中可不考虑闪燃火灾对外界的热辐射效c=Qor应，只需考虑其作用范围以内的热辐射伤害。通常7rM·exp‘[L一z(＼薹+奏or)，]Jc)可以保守地认为，处于气体燃烧极限范围内的室外其中：or=1，orT2人员将全部烧死，建筑物内将有部分人被烧死。在瞬态泄漏：缺乏资料时，可以认为室内的死亡概率为零。c=[+善+卸3闪燃火灾风险的实例分析其中：or=式中，c表示下风向某点(，，)处泄漏气体的平均已知某输气管线因腐蚀穿孔而发生连续性泄浓度，kg／m；Q。，表示气体泄漏率，kg／s；“表示平均漏，两种不同

7、失效模式下的泄漏率Q。分别为：孔隙风速，m／s；，or，or分别表示下风向、横风向和垂泄漏(d。，=15him)时，Q。，=1．78kg／s；大孔泄漏(d。直方向上的扩散参数，m；表示下风向距离，m；y表=100ram)时，Q。=75．60kgJs。管内气体的燃烧示横风向距离，m；z表示离地面的高度，131；t表示泄极限范围为5．1％～14．6％，换算成质量浓度在漏时间，S；Q表示t时问内的泄漏量，kg；a。，分别35．8～107．5g／m之问。本地区大气稳定类级别为横向和垂直方向扩散参数回归指数，，分别为A

8、级，根据式(3)计算得到不同失效模式、不同风为横向和垂直方向扩散参数回归系数。速条件下泄漏气体连续扩散的等浓度曲线如图1所据实验研究表明，浓度越稀，火焰越低，处于燃示。图1中曲线1和2分别表示气体的燃烧极限上烧极限范围内的混合物，其火焰平均高度约为1～2限浓度和下限浓度线，两条等浓度曲线之问形成的m。因此，在给定气体燃烧极限上、下限浓度值的条区域即为闪燃火灾危害区域。件下，可直接利用闪燃火灾的二维轮