架空含硫天然气管道泄漏扩散数值模拟研究

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1、第40卷第1O期当代化工Vo1．40，No．102011年10月ContemporaryChemicalIndustryOctober，201l架空含硫天然气管道泄漏扩散数值模拟研究付吉强，熊新强，王芸，杨志超，程磊(1．中国石油工程设计有限责任公司华北分公司，河北任丘062552：2．中石化胜利石油有限公司现河采油厂采油二矿王岗联合站，山东东营257000)摘要：建立了架空管道泄漏扩散过程控制方程，并对架空管道发生穿孑L时的稳定泄漏和非稳定泄漏过程进行数值模拟，分析了泄漏VI流速，及风速对气体扩散规律的影响，并给出了不同工况下甲烷的爆炸极限范围及硫化氢中

2、毒范围，确定了实施营救的最佳时间。关键词：天然气；管道；泄漏；数值模拟中图分类号：TQ019文献标识码：A文章编号：1671—0460(2011)10—1079—05NumericalSimulationofLeakageandDiffusion0foverheadSourGasPipelinesFUJi．qiang1，XloNGXin—qiang1，WANGYunL，YANGZhi．chao1，CHENGLei(1．ChinaPertoleumEngineeringNorthChinaCompany,HebeiRenqiu062552．China；2．S

3、inopecShengliOilfieldLimitedCompanyXianheOilProductionPlant，ShandongDongying257000，China)Abstract：Aleakageanddifusionequationofoverheadpipelineswasestablished，andstableandunstableleakageprocesseswhengaspipelineperforatedweresimulated．Theflowrateofleakagewasanalyzedaswellasefectofw

4、indspeedonthegasdifusion．Theexplosionlimitofmethaneandpoisonrangeofhydrogensulfideunderdifferentconditionsweregiven．whichisbeneficialtodeterminetheoptimaltimetoimplementrescue．Keywords：Naturalgas；Pipe；Leakage；Numericalsimulation管线腐蚀穿孑L是天然气管道泄漏最常见的工况0()+div()=div(Fgrad)+(1)—：f之一。原因

5、在于管线外部常使用多孔易吸水的保温其中：一变通变量；材料，致使水分与钢管进行长期电化学作用，表面厂一扩散系数；出现锈蚀。加之天然气成分中含有少量的硫化氢和水蒸气，造成管道内壁化学腐蚀。长期的内外腐蚀一速度矢量；使管壁变薄不能承受管内的高压作用而出现穿孔泄一源项。漏卜。(注意这里的厂和是对应特定的变量来说的)在通用的上面公式中，从左到右的4项分别本章主要以含硫天然气管道为例，对短时稳定是时间项、对流项、扩散项和源项。将驭为不同泄漏及切断气源的非稳定泄漏过程进行数值计算，的变量，并取扩散系数和源项为适当的表达式，就分析了地表风速，管内压力对扩散过程的影响，通可

6、以得到，对应着连续方程、方向动量方程、y过数值计算，得出模拟区域内天然气云团的扩散特方向动量方程、湍流脉动动能方程、湍流能量耗散性。对有效预测出甲烷爆炸危险区及硫化氢中毒危率方程、能量方程和组分方程，具体如表1嘲。险区域范围应对方案提出了理论依据。表中：F，F一x，Y方向上的质量力分量；1架空输气管道稳定泄漏数学模型一动力粘性系数；输气管道泄漏后，天然气的扩散可认为是多组P一压力；分气体相互作用的湍流。综合考虑计算条件和工P一密度；程要求，采用耦合隐式求解器，基本方程为定常Jp一湍动能生成项；Reynolds时均方程，湍流模型为标准模型。其控，—涡粘性系数

7、；制方程可以给出一个统一的表达式：一温度；，，O-，。和C一湍流模型经验系数。需要收稿日期：2011—08—17作者简介：付吉强(1987一)，男，黑龙江牡丹江人，助理工程师，硕士研究生，2011年毕业于辽宁石油化工大学油气储运工程专业，研究方向：天然气管道泄漏数值模拟。E-mail：fjqi27@I26．corn。第40卷第1O期付吉强，等：架空含硫天然气管道泄漏扩散数值模拟研究1083(上接第1072页)[11]BatistaMS，SantosRKS，AssafEM．Characterizati0noftheactivityand[6]霍猛．生物制乙烯

8、技术浅析阴．化工进展，2009(09)：48—49．stabili