高后果区天然气管道泄漏扩散的数值模拟

高后果区具有人口密度大及建构筑物集中的特点,其内的天然气管道一旦发生泄漏,人员伤亡及财产损失相对于其他地区更为严重。应用Fluent软件对某高后果区天然气管道泄漏扩散进行二维稳态数值模拟,分析了天然气管道在不同风速、不同泄漏位置以及不同输气压力时的泄漏扩散情况。模拟结果表明,风速对甲烷的扩散有较大的影响,随风速增大,甲烷爆炸范围有先增大后减小的趋势,甲烷扩散的敏感风速为3～5 m/s。管道的泄漏位置对甲烷的扩散影响也较大,管道背风侧泄漏时,两建筑物均处于爆炸范围内,危险性较大;管顶泄漏时,建筑物周围甲烷体积分数较高,易使人窒息;管底泄漏时,大量甲烷聚积在泄漏口附近,爆炸范围较小。甲烷泄漏扩散时,爆炸下限高度随管道输气压力的增大而升高,甲烷扩散的敏感压力为5～6 MPa。     

基于蒙特卡罗的天然气长输管道泄漏范围预测

为定量研究天然气管道泄漏危险区域范围,采用蒙特卡罗方法分别从管道介质局部压力降、破裂处气体泄漏速率以及大气条件下气体扩散等3个阶段对泄漏过程进行模拟,得到了泄漏位置处管道气体压力、泄漏速率和顺(横)风向下危险区域范围的概率分布函数。结果表明,管道压力、破裂形式和风速等事故条件决定着泄漏危险范围分布的特征,通过模拟可以得到已知事故场景环境变量概率条件下泄漏范围的概率值。     

综合管廊燃气舱内天然气泄漏扩散数值模拟

分析燃气管道圆形孔口泄漏量,建立了一段长200 m、宽2 m、高3 m的燃气舱模型,机械进风口、排风口分别设置在燃气舱的两端,用Fluent软件进行数值模拟,分析泄漏孔距排风口水平距离分别为0. 1 m、50 m、100 m、150 m、199. 9 m时,燃气舱内燃气泄漏扩散的规律。泄漏孔距离排风口越远,燃气泄漏后的扩散范围越大,危险度也越高,泄漏扩散区城大部分处于爆炸危险状态。提出降低燃气舱危险度的建议。     

基于CFD埋地燃气管道泄漏三维数值模拟

以城镇中压燃气管道与周围土壤、地表为研究对象,基于计算流体力学理论,采用数值模拟方法,建立了燃气管道泄漏三维扩散模型,分析城镇燃气管道在不同地表(水泥地表、土壤地表)和不同泄漏压力(0.4 MPa、0.3 MPa、0.2 MPa)下的泄漏扩散特征。研究结果表明：小孔泄漏扩散一段时间后,土壤地表和水泥地表条件下,地表监测点体积分数增长速度呈逐渐减小趋势且趋于平衡,土壤地表扩散2.0 h的甲烷体积分数远小于水泥地表条件。z=2.0 m平面与y=2.0 m平面交线及z=2.0 m平面与x=2.0 m平面交线在2.0 h的甲烷体积分数分布基本相同,均随压力增大而增大。水泥地表条件下甲烷体积分数整体高于土壤地表。交线中点位置的甲烷体积分数最高且土壤地表与水泥地表差异较小。随着管道上方z轴坐标增加,土壤地表的最大爆炸半径逐渐减小,水泥地表的最大爆炸半径逐渐增大,水泥地表随泄漏压力的变化幅度较土壤地表小。压力对燃气管道泄漏扩散形态影响较小;甲烷泄漏初期受地表条件影响小,在泄漏发展期和中期,水泥地表条件下土壤内甲烷扩散速度和范围更大。     

事故通风状态管廊燃气管道泄漏扩散模拟研究

以海口市天翔路综合管廊燃气独立舱为研究对象,采用ANSYS ICEM CFD 15. 0软件在燃气管道上方建立二维物理模型,模型尺寸为200 m×2 m,泄漏孔为直径为5 mm的圆形小孔。燃气在独立舱室内的泄漏扩散满足三大守恒方程(质量守恒、动量守恒、能量守恒)、无化学反应的组分输运方程以及混合气体密度方程,采用Fluent 15. 0软件对燃气管道在事故通风状态下的泄漏扩散浓度分布规律及通风稀释效率的影响因素进行模拟研究。每种工况模拟开始时,将送风口风速设定为1. 87 m/s,即通风换气次数为6次/h,当位于下风向、距离泄漏孔15 m处的监测点报警后,暂停计算,重新设置边界条件,将送风口边界条件由正常通风换气次数调整为不同的事故通风换气次数,即改变送风口的风速,进行模拟研究。研究结果表明:当泄漏孔径不超过5 mm,管道压力不超过0. 4 MPa时,12次/h的最小事故通风可以满足综合管廊内燃气舱室的安全运行。当泄漏孔径为5 mm、管道压力为0. 8 MPa时,24次/h的换气次数基本满足燃气舱的通风换气需求。管道压力越大,泄漏量越大,燃气舱解除危险所需的通风换气量也越大,因此建议以管道压力及舱室燃气浓度为耦合函数,采用变频风机,实现事故状态下联动通风控制。燃气管道发生泄漏时,增加通风换气次数可以明显地稀释舱室内的燃气至报警浓度以下,但是通风口至防火墙之间的角落里容易积聚泄漏的天然气,因此,建议在燃气舱每个防火分区的排风口和舱室右侧防火墙之间的死角区域增加诱导风机。     

高架桥下天然气泄漏扩散研究

为了研究高架桥下架设天然气管道的可行性,并提出相应的指导施工意见一以济南市北园高架为例,建立高架桥下燃气泄漏模型,应用FLUENT软件分别模拟了无风条件下和有风条件下天然气管线泄漏的情况,结果表明无风条件下天然气会从泄漏侧向高架桥另一侧扩散,且高架桥下充满泄漏的天然气比较危险,在高架桥的两侧形成爆炸危险区域;在有风条件下,由于风速的搬运作用,天然气会沿风向向下风口处扩散,高架桥下面只有少量的天然气,并在泄漏口侧离地面3m以上的位置才形成爆炸危险区域,因此对地面车辆影响较小并提出高架桥下架设的燃气管线设置的意见:(1)应设置在城市风向的下风侧;(2)尽量减少燃气管道的接口;(3)架空管道沿线应设置燃气报警器.     

室内燃气泄漏扩散模拟研究

针对某住宅,利用FLACS子模块前处理器CASD的geomety板块构建三维几何模型,采用FLACS软件对室内燃气(设置为纯甲烷)泄漏扩散进行模拟计算。当室内燃气泄漏时,靠近泄漏口位置燃气体积分数最大。随着泄漏时间持续,燃气在房间内呈现非均匀分布状态。受浮力影响,泄漏燃气向屋顶扩散并聚积,因房间处于密闭状态,燃气体积分数处于爆炸范围的危险区域较大。泄漏方向对可爆炸气云分布起关键作用。当泄漏方向为竖直向上时,泄漏燃气会先在厨房内聚积。当泄漏方向为水平指向厨房门时,可爆炸气云会穿过厨房门扩散至入户墙。入户墙上往往设有入户灯开关,一旦有人进屋开灯,极易产生电火花,爆炸风险很大。     

LNG站场泄漏模拟及消防隔离距离预测

采用ANSYS FLUENT模拟LNG储罐的泄漏扩散,研究场区内LNG泄漏扩散的规律。结果表明:泄漏扩散初始阶段,LNG泄漏扩散的危害范围主要是在近地面区域;重力和风力效应共同作用使得气云两侧在顺风向的扩展速度明显高于中间部分,导致站场建筑下风位的气云出现叶状分叉特征;较高的环境风速有利于LNG蒸气在空气中稀释;泄漏一定时间后,气云沿下风向扩散的浓度分布趋于稳定,消防隔离距离趋于稳定值。     

含硫天然气管道泄漏事故数值模拟与分析

高含硫天然气管道在运行过程中由于腐蚀等原因经常会发生孔口泄漏事故,对周围人身安全和环境造成危害。利用CFD软件Fluent对有风状态下高含硫天然气管道发生孔口泄漏后CH4和H2S的扩散情况进行了数值模拟。结果表明,CH4受浮力影响向高空扩散趋势明显,其爆炸范围集中在泄漏口附近;H2S由于初始动量较大,在泄漏孔口附近会向高空扩散,但随着动量的减少和扩散距离的增加,在重力的作用下会逐渐降落到地面附近;对比3m/s和1m/s风速情况下CH4和H2S的扩散情况,在1m/s风速下CH4的爆炸范围会略有增加,高浓度H2S会达到更高的范围,且靠近泄漏口附近的地面浓度会更低。     

LNG船对船加注与装卸货同步作业风险分析

以深圳盐田国际港区16号码头为作业码头,以新奥普陀号8 500 m³LNG加注船(简称加注船)和法国达飞14800TEU系列LNG受注船(简称受注船)为研究对象,基于FLACS软件,通过分析加注船和受注船加注与装卸货同步作业过程中燃气泄漏的4种场景(气相软管泄漏、液相软管泄漏、加注船加注站法兰接头泄漏、受注船加注站法兰接头泄漏),获取蒸气云在受注船压载工况和满载工况下的扩散范围。研究结果表明,气相软管泄漏受注船压载工况,蒸气云最大扩散范围为87 m×31 m;受注船满载工况,蒸气云最大扩散范围为127 m×21 m。液相软管泄漏受注船压载工况,蒸气云最大扩散范围为230 m×30 m;受注船满载工况,蒸气云最大扩散范围为227 m×30 m。加注船加注站法兰接头泄漏受注船压载工况,蒸气云最大扩散范围为219.0 m×25.5 m;受注船满载工况,蒸气云最大扩散范围为330.0 m×25.5 m。受注船加注站法兰接头泄漏受注船压载工况,蒸气云最大扩散范围为185 m×76 m;受注船满载工况,蒸气云最大扩散范围为223 m×90 m。     

红泥塑料沼气工程在水葫芦治理上的中试研究——古田县水口镇朝天桥红泥塑料水葫芦处理示范沼气工程

本文介绍了新型三段式红泥塑料沼气工程工艺,该工艺对古田县水口镇朝天桥村的水葫芦进行了厌氧消化中试研究。研究结果发现,该沼气工程年处理水葫芦超过540吨,经过厌氧消化后年产沼气1.08万立方米,沼液460.8吨和沼渣57.6吨。其中沼液和沼渣用于周边农田、林地、果园和鱼塘施肥,获得了良好的环境、社会和经济效益。采用红泥塑料厌氧工艺,可以解决福建省乃至全国水葫芦污染和能源化利用问题。     

供水管网检漏技术研究进展

简要阐述了国内外供水管网检漏技术的发展现状,介绍了供水管网检漏仪器的发展过程,分析了国内外各种供水管网漏失检测方法及其优缺点,并对管网漏损控制理论进行了研究,从而提高管道供水管理水平,减少经济损失.     

考虑放散的中压燃气管道小孔泄漏模拟分析

分析基于紊动射流理论和流体力学方程的管道燃气小孔动态泄漏模型,提出考虑放散效果的小孔动态泄漏模型,将放散阀的放散等效于多点泄漏。利用Pipeline Studio软件的瞬态模拟功能,进行放散阀启闭状态不同,上下游放散阀设置间距不同,泄漏位置不同3种工况的模拟,分别研究3种工况下的管道天然气放散时间。当泄漏发生后,关闭上下游分段阀并同时开启上下游放散阀是最优的放散阀启闭方案,相较于不开启放散阀,仅开启上游放散阀和仅开启下游放散阀,管道天然气放散时间分别节省92.42%,44.00%和54.84%。改变上下游放散阀设置间距对管道天然气放散时间几乎无影响。泄漏孔接近与远离上游放散阀,管道天然气放散时间相差不大。     

障碍物对氯乙烯气体泄漏扩散影响的模拟研究

针对化工企业气柜泄漏造成人员伤亡等问题,利用Fluent 软件对3 种障碍物情况下气体扩散进行数值模拟研究。结果表明,障碍物对泄漏源上风侧气体浓度的影响远远小于下风侧。泄漏初期,障碍物、泄漏速率为下风侧氯乙烯气体浓度的主导因素;泄漏中期,下风侧氯乙烯气体在重力、初速度、风速的共同作用下,浓度维持短暂稳定;泄漏后期,环境风速替代泄漏速率成为下风侧氯乙烯气体浓度的主导因素,由于障碍物对环境风速有较强的阻碍作用,因此下风侧气体浓度表现为,障碍物越多,浓度降低越缓慢。     

启动瓶微漏导致气体灭火系统误喷的可能性分析

基于启动瓶微小泄漏造成气体灭火系统误喷的事实，针对启动瓶瓶头阀密封膜片的泄漏问题建立数学模型，计算出一定压力下微小孔径的泄漏量，说明存在微小泄漏的可能性。通过对气体在水中溶解度和溶解速率的分析，应用气体溶解速率的“双膜理论”和气体扩散的“菲克定律”，从理论上计算出气密性试验中的氮气在水中的溶解速率。并以无管网气体灭火系统为例，计算出由于启动瓶微小泄漏可能导致误喷的时间，得出满足标准气密性试验条件的启动瓶也有可能由于慢性泄漏而导致气体灭火系统误喷的结论。     

Baseline study of methane emission from anaerobic ponds of palm oil mill effluent treatment

The world currently obtains its energy from the fossil fuels such as oil, natural gas and coal. However, the international crisis in the Middle East, rapid depletion of fossil fuel reserves as well as climate change have driven the world towards renewable energy sources which are abundant, untapped and environmentally friendly. Malaysia has abundant biomass resources generated from the agricultural industry particularly the large commodity, palm oil. This paper will focus on palm oil mill effluent (POME) as the source of renewable energy from the generation of methane and establish the current methane emission from the anaerobic treatment facility. The emission was measured from two anaerobic ponds in Felda Serting Palm Oil Mill for 52 weeks. The results showed that the methane content was between 35.0% and 70.0% and biogas flow rate ranged between 0.5 and 2.4 L/min/m(2). Total methane emission per anaerobic pond was 1043.1 kg/day. The total methane emission calculated from the two equations derived from relationships between methane emission and total carbon removal and POME discharged were comparable with field measurement. This study also revealed that anaerobic pond system is more efficient than open digesting tank system for POME treatment. Two main factors affecting the methane emission were mill activities and oil palm seasonal cropping.     

天然气场站泄漏事故后果模拟与风险评估

针对天然气场站泄漏燃爆伤亡危害范围问题, 利用PHAST 软件对某天然气场站发生不同程度泄漏后可能造成的蒸气云爆炸、喷射火等燃爆事故后果进行了模拟分析与风险评估,得出该场站各典型事故的安全距离及个人风险和社会风险曲线。结果表明：泄漏孔径越大,泄漏扩散影响范围也越大;喷射火的热辐射值会随着下风向的距离先逐渐递增,达到一定峰值后,逐渐减弱最后趋于稳定;爆炸中心到泄漏点的下风向距离在增大,其爆炸冲击波的危害区域在扩大;风险曲线可直观地看出该天然气场站对周围环境和人口造成的影响。该结论为消防救援及制定应急预案等提供了参考数据。     

Comparing the anaerobic digestion of Ascophyllum nodosum,the organic fraction of municipal solid waste and white rice in batch reactors

The biogas potential of marine macroalga Ascophyllum nodosum was compared with the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) and white rice to determine the applicability of the feedstock for anaerobic digestion. For OFMSW three dry matter contents were compared, 3%, 10% and 25%, to determine the effect of dry matter on methane yield. Biogas was evolved in each system, but the rate of evolution of biogas changed with moisture content. The highest total methane yield was obtained from 3% OFMSW but A. nodosum yielded more methane at 176±37.62 L/kg VS than white rice and the drier anaerobic digestion of OFMSW. The substrates were digested using wastewater treatment plant inoculum to determine gas yield and gas quality under batch mesophilic digestion conditions.     

Identification of the microbiological community in biogas systems and evaluation of microbial risks from gas usage

The plans for introducing biogas produced from organic waste to the pipe system for natural gas has raised concerns about the risk of transmitting disease via the gas. To assess this risk, condensate water from gas pipes and gas from different parts of a biogas upgrading system were sampled and cultured for microbial content. On average, 10(5) cfu ml-1 were found in the condensate water throughout the system, while in the gas between 10 and 100 cfu m-3 were found. The microorganisms were subjected to further identification and found to represent a wide variety, e.g. fungi and spore-forming and non-spore-forming bacteria, including species such as Enterobacteriaceae. The number of microorganisms found in the biogas corresponded to the densities in sampled natural gas, which also held 10-100 cfu m-3. Since no pathogens were identified and since the exposure to gas from e.g. cookers and refuelling of cars may only result in the inhalation of small volumes of gas, the risk of spreading disease via biogas was judged to be very low.     

盾构隧道管片接缝气密性模拟方法与影响因素分析

盾构隧道穿越含气地层时,施工对地层的扰动易引发气体泄漏,气体易由盾构管片接缝处进入隧道内部,极易引发爆炸等灾害。依托穿越长江高压含气地层的苏通GIL综合管廊工程,较系统地研究了影响盾构管片接缝面气体泄漏的主要因素,并提出对应改进措施。通过接缝室内模型试验,分析了气压加载下接缝面气体泄漏的全过程,从而揭示了气体在不同泄漏阶段影响接缝面气密性的主要因素。建立了接缝数值模拟模型,研究了气压加载下,接缝面张开量、管片表面粗糙程度对接缝气密性能的影响。基于粗糙表面密封间隙气体流动的PC模型,建立了盾构管片接缝处气体泄漏率理论计算方法,并将计算结果与模型试验结果进行对比,证实了理论计算方法的可行性与适用性。最后,结合模型试验与理论计算方法,提出了降低接缝气体泄漏率的措施。