燃气灰口铸铁管道风险评价及泄露扩散模拟

摘要

在我国城市燃气发展初期，因局限于当时的管道技术和管材的使用，灰口铸铁管被广泛使用。随着城镇燃气被置换为天然气以及城市建设的快速发展，灰口铸铁管因抗拉强度、抗弯曲能力较差，具有脆性缺陷，连续铸管工艺造成管材有沙眼、层皮、不圆等自身缺陷而引发的问题也越来越突出，加上施工质量和安全管理不到位，近几年，灰口铸铁管频繁出现漏气、断裂等现象。因此，燃气灰口铸铁管道的风险评价成为国内城市燃气管道安全研究的重点之一。
　　本文将风险管理理论和现代综合评价理论相结合对燃气灰口铸铁管道进行风险评价。通过对灰口铸铁管道特性、事故的统计分析，对灰口铸铁管道失效风险进行辨识，确定影响管道的风险因素;选用专家评议法和管道指数评分法建立失效发生可能性的指标体系;选用层次分析法对指标权重进行计算;在管道失效后果严重性分析中，对可能波及的范围和程度进行分析，从中确定出管道事故后果严重性的各种指标。从而，建立了完整的燃气灰口铸铁管道的半定量风险评价体系。
　　利用Fluent软件对燃气泄漏扩散过程进行了数值模拟。研究了泄漏口直径d、管道内压力p、风速v及风向对泄漏后果的影响。结果表明随着当量直径的增大、管道内压强的增大，释放量和爆炸危险区域均增大;外部风向的改变以及风速大小都直接影响甲烷的浓度分布，逆向风最为不利，其他方向的外来风都会加强甲烷的扩散，且风速越大扩散加剧。
　　本论文不仅对燃气灰口铸铁管道风险进行了评价，并通过Fluent数值模拟对燃气灰口铸铁管道泄漏影响问题进行了深入研究，使燃气灰口铸铁管道事故后果影响因素中的泄漏影响更加直观具体，为燃气灰口铸铁管道泄漏事故的应急救援提供科学依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 目的和意义

1．3 燃气管道风险评价研究现状

1．4 气体泄漏扩散的研究现状

1．5 课题的主要内容

第2章 燃气灰口铸铁管道风险评价方法研究

2．1 风险评价概念

2．2 城市燃气灰口铸铁管道风险管理的特征

2．2．1 灰口铸铁管的特性

2．2．2 灰口铸铁管道风险管理特征

2．3 燃气灰口铸铁管网风险评价方法的选择

2．3．1 管道风险评价常用方法

2．3．2 燃气灰口铸铁管道风险评价方法的选用

2．4 小结

第3章 燃气灰口铸铁管道风险评价模型及应用

3．1 燃气灰口铸铁管道风险因素辨识

3．1．1 危险性辨识

3．1．2 危险因素

3．1．3 第一类危险源辨识

3．1．4 第二类危险源辨识

3．2 燃气灰口铸铁管道风险因素分析

3．2．1 第三方损害因素分析

3．2．2 管道及其附属设施本体质量因素分析

3．2．3 施工质量因素分析

3．2．4 土壤影响因素分析

3．3 燃气灰口铸铁管道风险因素权重确定

3．3．1 层次分析法原理

3．3．2 层次分析法步骤

3．4 风险因素现状得分的计算

3．4．1 第三方损害

3．4．2 管道本体及安装质量

3．4．3 施工质量

3．4．4 土壤影响

3．5 失效后果严重性分析及评分

3．5．1 燃气危险性分析及分值

3．5．2 泄漏分析及分值

3．5．3 人口密度分析及分值

3．6 燃气灰口铸铁管道风险评价应用

3．6．1 燃气灰口铸铁管道风险评价模型应用过程

3．6．2 燃气灰口铸铁管道风险评价模型应用实例

3．7 小结

第4章 天然气泄漏扩散模拟

4．1 Fluent软件简介

4．1．1 Fluent软件的组成

4．1．2 天然气泄漏CFD求解过程

4．1．3 Fluent计算准备工作

4．2 模型构建

4．3 计算方程

4．3．1 CFD基本控制方程

4．3．2 湍流模型

4．4 天然气管道泄漏过程模拟

4．4．1 Gambit建模及网格划分

4．4．2 边界条件

4．4．3 求解计算模型

4．5 天然气扩散的影响因素

4．6 天然气管道破裂气体扩散规律模拟分析

4．6．1 计算参数的选取

4．6．2 计算结果分析

4．7 不同泄漏环境下的模拟分析

4．7．1 泄漏口当量直径对泄漏扩散的影响

4．7．2 内压大小变化对泄漏扩散的影响

4．7．3 风速变化对泄漏扩散的影响

4．7．4 风向变化对泄漏扩散的影响

4．8 小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢