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2016年
天然气技术与经济
Vol 10. No.1
第10卷?第1期
Natural Gas Technology and Eeonomy
Feb.2016
doi:10.3969/j.issn.2095-1132.2016.01.017
输气管道站场放空管扩散事故模拟分祈
王坤
(中国石油大学(北京)机械与储运工程学院,北京102249)
摘要针对如何确定羭气管道站场放空管内天然气燃烧时释放的辐射量对周边环境的影响程度,建立了放空管
扩散事故模型,使用安全评估软件 PHAST6.51模拟计算出在不同放空速率下的事故影响范及变化特点,定量分析
了不同放空速率对放空扩散范围、燃燒热辐射及爆炸超压后果的影响程度,以及大气稳定度对天然气扩散和对射火
热辐射范的影响,得出了模拟分析结论;随着放空速率的增大,天然气扩散范国遂步增加,热辐射及爆炸的影响范
围也大幅增加;随着大气稳定度的増加,天然气扩散越因难,大气稳定度对喷射火热辐射范围无影响。
关键词气管道站场放空系统放空封散事放摸拟放空速率
文献标识码:B
文章编号:2095-1132(2016)01-0057-03
0引言
供参考。使用 PHAST软件的 longpipeline模块建立
起站场的放空扩散模型,选取甲烷作为模拟气体
输气管道站场放空系统是管道安全设施的重要站场的基础平均温度为20,平均风速为2m/s,
组成部分,主要作用是在管道检修或出现故障时放大气稳定度为D,起始放空压力为5.5MPa,放空管高
空管道内的天然气口,CB50183-2004石油天然气工度设置为20m,模拟过程分别选用了多种不同的放空
程设计规范规定火炬与天然气站场的防火距离应根速率,其中最小放空速率为2x10m/h,最大放空速
据热辐射量计算确定,以避免火炬燃烧释放的热辐率为200x10°m'/h,站场放空系统部分数据见表1。
射量对周边环境和居民造成伤害。因此,对输气
输入完计算所需参数后, PHAST软件根据建立
管道站场不同放空条件下进行后果模拟计算对于实的放空模型,计算出特定条件下的放空事故模拟结
际工程设计具有现实意义,笔者拟建立事故模型对果。
站场不同放空条件下的影响后果进行分析。
2模拟结果分析
模型描述
2.1扩散后果模拟
笔者使用国际公认的放空模拟安全评估软件
对8种不同放空速率造成的放空扩散后果分别进
PHAST6.51对管道放空后果工况进行模拟分析,模行模拟,得出甲烷浓度分别为2.2%和4.4%的最大影
拟计算了不同放空速率下放空量扩散影响、燃烧热响范围距离,模拟结果见表2。
辐射影响、爆炸影响和不同的放空环境条件对管道
从以上结果可以看出,天然气扩散范围跟放空
放空的影响,以分析不同放空速率及放空环境对放空速率有关,随着放空速率的增加,天然气扩散范围
后果的影响,为提高输气管道站场放空设计水平提逐步增加。放空速率从2x10°m/h增加到200x
表1放空管放空数据表
管道管径泄放管段长度初始放空压力放空管尺寸放空量最大瞬时放空速率平均放空速率
/mm
/MPA
/mm/10°
/(10m3·h-)/(10m2-h2)
711
32
5.5
DN200
40.3
6.44
修订回稿日期:206-02-05
作者简介:王坤(1992-),硕士研究生,研究方向为油气田完整性管理。E-mail:bibberwhut@163.com
天然气技术与经济/57
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第10卷
王坤:输气管道站场放空管扩散事故模拟分析
第1期
表2不同放空速率扩散影响范围表
放空速率
/(10m3h)
24102050
100150200
甲烷浓度2.2%范围距离
3.75.88.012.013.920.122.0
甲烷浓度4.4%范围距离
0.21.62.03.15.26.38.29.
10m2'/h时,甲烷浓度为4.4%的扩散范围距离从0.2
m增加到9.1m,浓度为2,2%的扩散范围距离从1D.2燃娆热辐射后果模拟
增加到22m。从设定条件的计算结果来看,天然气
模拟定义的热辐射值是根据美国工业卫生协会
放空速率增加,可燃气体的爆炸范围增加,但增加所指定的ERPG(紧急响应计划指南)标准得出,如
的幅度较小,当放空速率低于200×10°m/h时,可表3所示。不同放空速率燃烧时热辐射影响范围模
认为25m以外的地区是安全的。
拟结果见表4。
表3热辐射强度伤害一览表
辐射量
/(W?m
对人体的伤害
对设备的伤害
lmin内死亡率为
I0s内死亡率为10%
设备受严重损坏
12500Imin内死亡率为100%,无明火时木材长时间暴露被引燃所需的最小能量,
10s内严重烧伤
设备钢结构开始变形
95001min内死亡率为1%,
有明火时木材被点燃所需的最小能量
10s内一度烧伤
塑料管及合成材料熔化
超过20s引起疼痛
但不会起水泡
玻璃暴露30min后破裂
1600长时间暴露不会有不适感无伤害
表4不同放空速率燃烧时热辐射影响范围表
2.3爆炸后果影响模拟
放空速率
/(10fm2?h)
2025304050100150200
爆炸超压对人的伤害程度值见表56,模拟结果
4kW/m2的最大
见表6。
影响距离/m
384798123143
表5爆炸超压对人的伤害程度表
最大辐射强度
/(kW?m2
2.02.63.24.14.86.3728.1
超压/MPa
对人的伤害程度
0.02~0.03
最大辐射强度7083202528353940
轻徽挫伤
0.03~0.05
中等损伤(听觉器官损伤)
0.05~0.10
严重损伤(内脏严重损伤,可引起死亡)
从模拟结果看出,天然气热辐射影响范围跟放
>0.10
极严重,可能大部分死亡
空速率有关,随着放空速率的增加,影响范围增
大。在给定放空速率为200×104m3/h的工况下最远
表6不同放空速率对爆炸超压影响范围表
影响距离为143m。20×10-m3/h、25×10m3/k和
放空速率/(10m2h)
2050100150200
30×10m3/h的放空速率条件下,喷射火热辐射强
轻伤最远距离/m
22334247
度没有达到4kW/m2以上的结果,因此这3种放空
重伤最远距离/m
速率下发生喷射火对人体及设备没有伤害。
死亡最远距离/m
17
18
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