风速对CO2输气管道小孔泄漏扩散影响分析

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　　摘要：以胜利燃煤电厂烟气CO2捕集、输送与驱油封存全流程示范工程预可行性研究项目为例，用SAFER TRACE定量风险分析软件模拟CO2发生小孔泄漏后在空气中的扩散形态。分析风速对CO2泄漏扩散区域及其达到稳态所需时间的影响。通过运用软件模拟，更加直观有效的表现出CO2泄漏后影响的区域范围，对管道设计和应急抢险提出了建议。
　　關键词：CO2管道;SAFER TRACE;风速;影响区域
　　1 模型建立
　　1.1 边界条件
　　1 CO2输气管道输送方案工艺参数见下表;2小孔泄漏的孔径为10mm;3 CO2的危险浓度下限、半死亡浓度和死亡浓度分别取2%、5%、10%。
　　1.2分析工况
　　泄漏时，模拟风速分别取值1～6m/s，计算CO2泄漏扩散影响区域和达到稳态的时间。
　　2 计算分析
　　2.1 计算软件
　　SAFER TRACE软件是美国SAFERSYSTEMS公司开发的危害评估综合软件，可进行扩散、火灾、爆炸后果模拟分析。
　　2.2 模拟计算及规律分析
　　2.2.1 模拟计算
　　模拟风速为1～6m/s时，CO2扩散纵向剖面图和距地面2m高度的水平扩散剖面图。
　　2.2.2 计算结果
　　风速对CO2扩散高度和距离以及泄漏时扩散达到稳态所持续的时间关系。
　　2.2.3 规律分析
　　1管道泄漏后，由于CO2的密度比空气重，在风速较小的情况下后会出现下沉趋势;2风速对扩散影响区域和达到稳态的时间的影响规律：a扩散高度随着风速的增大而减小;b扩散影响距离随着风速的增大迅速减小;c扩散达到稳态持续时间随着风速的增大而逐渐缩短;3风速对CO2泄漏扩散原因理论分析：a风速增大，会加速CO2向下风向方向扩散，起到携带作用;而对于一定的泄漏量，扩散速度提高，会加剧射流周围空气的卷入，使得泄漏气体被稀释的速度加快，从而降低了气体的浓度;b泄漏量一定，扩散速度提高，泄漏达到稳态的时间也会缩短。
　　3 结论与建议
　　1风速增大，风对CO2稀释作用和携带作用均会增强，从而可减小CO2扩散影响区域范围;2无风天气情况下，CO2扩散影响范围是最大的，达到稳态所持续的时间也最长;3运用SAFER TRACE软件模拟CO2泄漏扩散的区域范围。在实际生产运营中可以为应急抢险的疏散提供距离和时间的参考;4在工程选线过程中，应将当地风速纳入考虑因素，管线尽量避免从窝风地带或人群聚集区域的上风向通过，绕避困难时可采取泄漏检测等安全防护措施。
　　参考文献：
　　[1]钱新明，刘振翼.管道输送CO2泄漏模型研究进展及展望[J].安全与环境学报，2013，13（2）：201-205.
　　[2]王大庆，高惠临.天然气管线泄漏扩散及危害区域分析[J].天然气工业，2006：120-122.
　　[3]杨昭，赖建波，韩金丽.天然气管道气体泄漏扩散过程研究[J].天然气工业，2007，27（7）：97-99.
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