埋地纯氢/掺氢天然气管道泄漏扩散数值模拟

摘要

为研究纯氢/掺氢天然气在土壤环境中的扩散特性,通过Fluent软件建立了三维埋地纯氢/掺氢天然气管道泄漏模型,分析了泄漏口特征、管道埋深、土壤条件、管道压力、掺氢比等因素对埋地纯氢/掺氢天然气管道泄漏的影响。结果表明:在土壤环境中,氢气泄漏后扩散速度相对较慢,主要聚集在泄漏口附近;泄漏孔径越大、泄漏口长宽比越大,氢气泄漏危险性越大;泄漏口位置主要影响氢气泄漏后的分布,对于大管径输氢管道应经常对管道四周进行氢气浓度监测,以避免发生氢气泄漏事故;管道埋深越浅,氢气泄漏量越大,危险性越大;在孔隙率较大、土壤粒径较大的土壤中氢气泄漏扩散较快,需针对不同土壤条件设计不同的输氢监测方案;在掺氢输送过程中,随着掺氢比的增大,同一监测点处混合气体达到爆炸下限所需时间逐渐变短,氢气泄漏的危险性逐步提高。研究成果可为将来纯氢/掺氢管道的安全平稳运行提供理论参考。