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天然氣長輸管道失效着火對相鄰管道影響研究

來源:http://www.x5o.net/news12635.html   發布時間:2018/8/23 11:23:00

天然氣長輸管道失效着火對相鄰管道影響研究

1 天然氣管道失效着火燃燒過程研究
1.1 燃燒産值計算
天然氣在燃燒的過程中,一般會使得天然氣中的可燃成分與氧化劑發生氧化反應。在燃燒的過程中,如果天然氣中的 H 和 O 能夠完全氧化,那麼其就會完全的生成水,所有的C 與 O 生成二氧化碳,所有的 S 與 O 燃燒生成二氧化硫。如果天然氣不完全燃燒,就會在天然氣的燃燒物中出現一氧化碳、二氧化氫等。在天然氣長輸管道失效着火後,我們一般将其看作是完全燃燒的過程,在這種情況下是比較危險的。
1.2 燃燒溫度計算
天然氣燃燒的過程中煙氣所達到的溫度我們将其稱作燃燒溫度。在燃燒的過程中,系統的能量處于總體平衡。在不同的條件下,天然氣的燃燒溫度是可以用一般方式來進行計算的。本文所研究的天然氣洩漏中的燃燒溫度,一般要求滿足量熱計溫度的要求。完全燃燒的情況下可以組成燃氣的成分計算。在計算天然氣燃燒溫度的過程中,關鍵問題是需要我們計算出煙氣的熱容或者煙氣的平均定壓比熱。主要的求解方法包括直接求解法,疊代法以及比熱近似法。
1.3 火焰形狀計算
天然氣管道洩漏的過程通常噴火主要是噴射火,因為長輸天然氣管道額壓力較高,一旦發生洩漏,就會以氣體的形式進入大氣中國。常見的描述噴射火形貌的模型主要有三種類型,主要是單點源模型、多點源模型以及固體火焰模型。單點源模型是将噴射火焰看作一個自内向外噴射能量的,或者可以将其描述為能量集中于一點然後對周圍進行輻射能量的。多點模型是對火焰噴射情況看作火焰中心線上的各點之間的輻射總和,固體火焰被看做是由火焰中心線上的若幹點組成的,其對外界的噴射可以看作是倒置的平截頭圓錐體。經過大量的實驗,我們得出,在無風的條件下,火焰的傾斜角是0度。下圖1為固體火焰的模型圖:


在這裡,我們通過采用固體的火焰模型對天然氣管道洩露過程進行分析,計算的流程如圖 2 所示:
2 管道失效着火對周邊環境的影響
在管道沿線環境較為複雜的情況下,管道發生洩漏、火災、爆炸等事故時,可能造成周邊建構築物如圈占地、村莊、居民區、學校等乃至行人等人員傷亡、周邊道路堵塞、車輛受到傷害、管道相鄰企業人員傷亡的危險,甚至造成環境污染等不良後果。
3 天然氣火焰與相鄰管道換熱過程研究
3.1 火焰未直接沖刷管道
火焰未直接沖刷管道時,天然氣火焰與相鄰的管道之間所進行的換熱方式主要是輻射換熱。針對噴射火焰對相鄰管道的熱輻射量,固體火焰模型仍舊是比較符合實際情況的模型,在一般的實際工程中,通過掌握火焰某一處的熱輻射量,從而對其計算公式得到。火焰未直接沖刷管道雖然影響力不是過于大,但是需要得到我們的重視。
3.2 火焰直接沖刷管道
天然氣火焰與相鄰管道進行沖刷時,他們之間的換熱方式不僅是輻射換熱,但是同樣不能對其進行忽視。當火焰直接沖刷相鄰管道時,其換熱的方式主要是對流換熱和輻射換熱。天然氣是由于管道失效而洩漏到空氣中的,這個過程我們可以看作是射流。
天然氣管道失效洩漏所形成射流,它的洩漏口可以看作是圓形,非圓形孔口可以根據相應的系數進行改正,氣體在洩漏口的附近我們可以将其看作是非常均勻的,在離開管壁厚,和周圍的分子進行交換,包括能量和質量的交換,使得射流的直徑不斷的變大。在這種情況下,空氣會發生卷吸的情況,使射流區域的速度比周圍大。如果相鄰管道暴露在空氣中,火焰就會直接沖刷管道進行對流換熱。我們将管道所受到影響的區域稱作是滞止區,射流中心局部最大的系數點稱作是滞止點,在這個範圍内,通常以滞止點為中心,r 為半徑。有時,由于管道口無法真正确定,因此,有可能射流口的形狀也有可能是狹縫類的,在寬度為 2x 的範圍内,其平均的表面傳熱系數實驗關聯比較統一。

4 結語
天然氣長輸管道一旦失效着火,就會對相鄰管道産生非常大的影響,深刻影響着相鄰管道的運輸安全。對天然氣管道失火因素進行研究,可以幫助我們更好的認識天然氣長輸管道,從而在運行的過程中更加安全有效,推動天然氣企業的發展。

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