喷射火会对周围人员和设施造成损坏,导致事故升级.天然气管道泄漏后发生喷射火不仅造成资源的浪费,还会造成环境污染,对生命财产安全造成严重危害.为研究长输高压天然气管道泄漏喷射火的危害,本文基于气体燃烧学和流体力学理论对天然气管道喷射火进行计算流体动力学(CFD)模拟,探究了泄漏孔径、泄漏压力和延迟点火时间等因素对管道喷射火焰长度和热辐射伤害范围的影响.结果表明,燃烧初期,在初始点火能量的作用下,喷射火焰长度随着燃烧的进行呈线性增加.当达到一定值后由于热量的扩散和供给不足会出现一段时间的不稳定状态,直至扩散的热量和喷射火燃烧产生的热量达到一个平衡状态,燃烧处于稳定状态.天然气管道喷射火焰前端会先形成球状火焰,然后逐渐发展为稳定的喷射火焰,火焰长度经历了快速上升、动态波动和稳定3个阶段.随着泄漏孔径和泄漏压力的增加,火焰长度随之增加,但其增加幅度逐渐变小.泄漏压力越大,喷射火焰轮廓越明显.热辐射水平伤害范围随着泄漏孔径和泄漏压力的增加而增大,其中泄漏孔径的影响高于泄漏压力,且轻伤范围增长最快.压力为10 MPa时轻伤范围和死亡范围分别为2 MPa时的1.55倍和1.72倍,泄漏孔径为100 mm的轻伤范围和死亡范围分别为20 mm时的2.03倍和3.08倍.随着延迟点火时间的增加,点火初期火焰长度和热辐射伤害范围显著增大,延迟点火时间对燃烧稳定后火焰长度和伤害范围的影响较小.

喷射火;热辐射;火焰长度;泄漏压力

于巧燕;侯磊;柴冲;李延豪

中国石油大学(北京)机械与储运工程学院,北京 102249;中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程实验室,北京 102249

石油科学通报

[1]于巧燕;侯磊;柴冲;李延豪-.高压天然气管道喷射火焰长度和伤害范围研究)[J].石油科学通报,2022(04):593-603

长输高压

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