天然气在大气中扩散规律的数值模拟研究

赵学俭

中国石化胜利油田分公司油气集输总厂

随着国家对环境保护力度的不断加大，发展天然气行业成为减轻环境污染的重要举措。2019 年12 月初，中俄东线北段投产，我国天然气正逐步实现管道气与LNG 接收站、储气库互联，进口气与国产气互通，已建成“西气东输、北气南下、海气登陆、就近供应”的供气格局，形成布局合理、覆盖全国、调运灵活、安全高效的天然气管网。我国天然气市场已经进入快速发展阶段，天然气泄漏问题越发凸显。因腐蚀穿孔等因素引起的小孔泄漏产生的信号很弱，泄漏初期很难被发现和定位，一旦天然气泄漏到大气中达到爆炸极限，可能会造成非常严重的后果。因此，研究输气管道小孔泄漏在大气中的扩散特性，对管道的日常维护及应急救援具有重要的意义。

天然气泄漏的扩散过程可分为两部分：气体从管道到地面的扩散；从地面到大气的扩散。PARVINI 等[1]将氢气的泄漏过程分为近场模型和远场模型两个子模型，把近场模型在地面的扩散通量和浓度分布作为远场模型的边界条件，研究气体从地面到大气的泄漏扩散模型，得到产生闪火的氢气最低释放量和距离泄漏点最大的扩散半径。EBRAHIMI-MOGHADAM 等[2-3]将管道分为上游管段和下游管段两个部分，考虑下游管段对泄漏孔的回流作用，分别建立二维湍流模型来模拟天然气在土壤和大气中的泄漏扩散过程。左哲等[4]考虑介质和土壤对管道的腐蚀作用和大气条件等不确定因素对气体泄漏扩散范围的影响，引入概率密度函数来表示不确定因素的影响，利用蒙特卡罗算法得出气体泄漏后危险范围的概率分布特征。……