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天然气长输管道失效着火对相邻管道影响研究

来源:http://www.shandonghuihuang.cn/news12635.html   发布时间:2018/8/23 11:23:00

天然气长输管道失效着火对相邻管道影响研究

1 天然气管道失效着火燃烧过程研究
1.1 燃烧产值计算
天然气在燃烧的过程中,一般会使得天然气中的可燃成分与氧化剂发生氧化反应。在燃烧的过程中,如果天然气中的 H 和 O 能够完全氧化,那么其就会完全的生成水,所有的C 与 O 生成二氧化碳,所有的 S 与 O 燃烧生成二氧化硫。如果天然气不完全燃烧,就会在天然气的燃烧物中出现一氧化碳、二氧化氢等。在天然气长输管道失效着火后,我们一般将其看作是完全燃烧的过程,在这种情况下是比较危险的。
1.2 燃烧温度计算
天然气燃烧的过程中烟气所达到的温度我们将其称作燃烧温度。在燃烧的过程中,系统的能量处于总体平衡。在不同的条件下,天然气的燃烧温度是可以用一般方式来进行计算的。本文所研究的天然气泄漏中的燃烧温度,一般要求满足量热计温度的要求。完全燃烧的情况下可以组成燃气的成分计算。在计算天然气燃烧温度的过程中,关键问题是需要我们计算出烟气的热容或者烟气的平均定压比热。主要的求解方法包括直接求解法,迭代法以及比热近似法。
1.3 火焰形状计算
天然气管道泄漏的过程通常喷火主要是喷射火,因为长输天然气管道额压力较高,一旦发生泄漏,就会以气体的形式进入大气中国。常见的描述喷射火形貌的模型主要有三种类型,主要是单点源模型、多点源模型以及固体火焰模型。单点源模型是将喷射火焰看作一个自内向外喷射能量的,或者可以将其描述为能量集中于一点然后对周围进行辐射能量的。多点模型是对火焰喷射情况看作火焰中心线上的各点之间的辐射总和,固体火焰被看做是由火焰中心线上的若干点组成的,其对外界的喷射可以看作是倒置的平截头圆锥体。经过大量的实验,我们得出,在无风的条件下,火焰的倾斜角是0度。下图1为固体火焰的模型图:


在这里,我们通过采用固体的火焰模型对天然气管道泄露过程进行分析,计算的流程如图 2 所示:
2 管道失效着火对周边环境的影响
在管道沿线环境较为复杂的情况下,管道发生泄漏、火灾、爆炸等事故时,可能造成周边建构筑物如圈占地、村庄、居民区、学校等乃至行人等人员伤亡、周边道路堵塞、车辆受到伤害、管道相邻企业人员伤亡的危险,甚至造成环境污染等不良后果。
3 天然气火焰与相邻管道换热过程研究
3.1 火焰未直接冲刷管道
火焰未直接冲刷管道时,天然气火焰与相邻的管道之间所进行的换热方式主要是辐射换热。针对喷射火焰对相邻管道的热辐射量,固体火焰模型仍旧是比较符合实际情况的模型,在一般的实际工程中,通过掌握火焰某一处的热辐射量,从而对其计算公式得到。火焰未直接冲刷管道虽然影响力不是过于大,但是需要得到我们的重视。
3.2 火焰直接冲刷管道
天然气火焰与相邻管道进行冲刷时,他们之间的换热方式不仅是辐射换热,但是同样不能对其进行忽视。当火焰直接冲刷相邻管道时,其换热的方式主要是对流换热和辐射换热。天然气是由于管道失效而泄漏到空气中的,这个过程我们可以看作是射流。
天然气管道失效泄漏所形成射流,它的泄漏口可以看作是圆形,非圆形孔口可以根据相应的系数进行改正,气体在泄漏口的附近我们可以将其看作是非常均匀的,在离开管壁厚,和周围的分子进行交换,包括能量和质量的交换,使得射流的直径不断的变大。在这种情况下,空气会发生卷吸的情况,使射流区域的速度比周围大。如果相邻管道暴露在空气中,火焰就会直接冲刷管道进行对流换热。我们将管道所受到影响的区域称作是滞止区,射流中心局部最大的系数点称作是滞止点,在这个范围内,通常以滞止点为中心,r 为半径。有时,由于管道口无法真正确定,因此,有可能射流口的形状也有可能是狭缝类的,在宽度为 2x 的范围内,其平均的表面传热系数实验关联比较统一。

4 结语
天然气长输管道一旦失效着火,就会对相邻管道产生非常大的影响,深刻影响着相邻管道的运输安全。对天然气管道失火因素进行研究,可以帮助我们更好的认识天然气长输管道,从而在运行的过程中更加安全有效,推动天然气企业的发展。

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