高含硫天然气管线泄漏毒害研究

摘要

管道运输是与航空、铁路、公路、水运并驾齐驱的五大运输行业之一，已经成为国民经济和现代工业的命脉。然而，由于各种原因(如管道腐蚀、自然灾害、第三方破坏等)可能会造成管道中的天然气的泄漏，泄漏的天然气在环境中的扩散将对周围环境中的人和设施构成威胁，从而造成巨大的环境污染和生命财产损失。
　　 本文研究了以下问题：
　　 首先，利用失效事件树分析法对高含硫天然气管道失效可能产生的灾难性后果进行了研究，分析了高含硫天然气泄漏后造成的毒害危险区域和火灾爆炸危险区域，并确定了毒性危险区域的划分。
　　 第二，对天然气管道泄漏问题进行了理论分析研究，依据气体动力学、热力学、流体力学等基础理论，分别推导了泄漏过程中临界泄漏阶段和亚临界泄漏阶段的泄漏速率计算公式，并对扩散模式及参数进行筛选，从而确定天然气管道泄漏扩散模型。通过确定的天然气管道泄漏扩散模型进行硫化氢扩散范围的模拟计算。经过模拟计算后的结果表明，本课题研究的成果具有一定的针对性和实用性，能够为切实有效地制定安全应急预案提供了科学依据。
　　 第三，对天然气泄漏扩散过程进行了理论分析，建立了天然气泄漏扩散过程的数学模型并采用CFD软件进行数值模拟，获得了天然气扩散的特征及规律，并将其结果与经验公式的计算结果进行了对比。
　　 最后，归纳、分析了天然气管道失效泄漏的原因，并简要论述了高含硫天然气泄漏后减少中毒伤亡的措施。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题的研究背景与意义

1.2气体泄漏扩散研究方法介绍

1.3国内外的研究现状

1.4本文主要研究方法及内容

1.4.1主要研究方法

1.4.2主要研究内容

第2章高含硫天然气泄漏后果的基本理论

2.1高含硫天然气泄漏事故的危害性

2.1.1火灾和爆炸危害

2.1.2毒性危害

2.2天然气管道泄漏事件树分析

2.2.1事件树分析(ETA)概述

2.2.2天然气泄漏的事件树分析

2.3危险范围的确定

2.3.1毒性伤害分区

2.3.2各毒性伤害分区的界定

2.4本章小结

第3章高含硫天然气管线泄漏扩散毒害区域研究

3.1泄漏源强度及泄漏量的分析

3.1.1管线内流动的流体动力学描述

3.1.2天然气泄漏源强度的计算模型

3.2天然气泄漏扩散的数学模型

3.2.1泄漏扩散数学模型的分析与选取

3.2.2 Gaussian模型建立的基本假设

3.2.3 Gaussian扩散模型

3.2.4扩散参数的确定

3.2.5气体扩散的影响因素

3.3模拟与分析

3.3.1初始条件

3.3.2模拟的结构框架

3.3.3毒害区域模拟分析

3.4本章小结

第4章 天然气扩散的CFD数值模拟

4.1 CFD数值模拟介绍

4.1.1 CFD技术简介

4.1.2 CFD的求解过程

4.1.3 CFD软件结构

3.1.4 CFD软件的模拟方法

4.1.5 FLUENT软件简介

4.2天然气泄漏扩散的数值计算模型

4.2.1模型假设条件

4.2.2天然气扩散流场数学模型建立

4.3模拟空间及模拟模型的确定

4.3.1数值计算的几何模型

4.3.2计算模型的确定

4.3.3边界条件的设置

4.4数值模拟结果及分析

4.4.1计算条件

4.4.2模拟结果及分析

4.4.2天然气泄漏FLUENT计算结果与经验公式对比

4.5本章小结

第5章输气管线泄漏原因及人口避险分析

5.1输气管线泄漏分析及预防处置措施

5.1.1输气管线泄漏原因分析

5.1.2分析预防泄漏事故的措施

5.1.3应急处置措施

5.2减少硫化氢中毒伤亡的措施分析

5.2.1逃跑

5.2.2掩蔽

5.2.3撤离

5.2.4硫化氢中毒的紧急救护方法

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢

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