综合管廊中掺氢天然气泄漏安全性分析

摘要

为了解掺氢等多因素耦合对管道输送中掺氢燃气泄漏扩散的影响，针对3种常见燃气输送场景中的地下综合管廊，从其受限空间易导致燃气云积聚爆燃的特性出发，考虑不同泄漏方向、掺氢比、管道压力等影响因素，使用Fluent软件对综合管廊内可能出现的泄漏场景进行模拟，研究了其内部燃气的分布特性，并对报警探针位置及其间距设置进行了安全性分析。模拟结果表明：泄漏口朝向会严重影响贴壁燃气分布，二次流近壁区的燃气积聚更加明显，在侧壁距顶部30 cm处安装探针能有效降低报警延迟；当掺氢体积分数为20%时，泄漏速度提高了9.03%,导致泄漏口近端的燃气积聚加剧而泄漏口远端的风险略微增加；燃气泄漏5 s时的爆炸浓度(燃气摩尔分数大于4%)区间距离为1.54 m,添加10%、20%的氢气可使该距离分别增加16.2%(1.79 m)、36.4%(2.10 m);当管道压力增加至0.8、1.2、1.6 MPa时，达到报警浓度的时间分别缩短了18.9%、28.3%、32.1%。研究可为综合管廊内掺氢天然气的输运安全提供参考。

关键词

新能源 / 氢能安全 / 掺氢燃气 / 泄漏报警

基金资助

国家重点研发计划“氢能技术”重点专项资助项目(2021YFB4001603); 中国博士后科学基金资助项目(2021M702289)