Анализ утечек горючих газов в компрессорной природного газа

Молекулярная диффузия является важным способом переноса материала. Пока существует градиент концентрации (разница концентраций) и градиент давления, качество природного газа будет самопроизвольно переходить из области высокого давления в область низкого давления и из области высокой концентрации в области низкой концентрации до тех пор, пока давление и концентрация не достигнут равновесия.Утечка горючего газа в компрессорной природного газа в основном происходит в различных соединениях на впускном и выпускном трубопроводах компрессора.Шкала утечек обычно делится в зависимости от размера отверстия утечки, фланца и других параметров. Утечка соединителя также может быть измерена эквивалентным отверстием.То есть утечка из трубопровода природного газа, как правило, представляет собой утечку через отверстие, и процесс утечки можно рассматривать как утечку сжимаемого газа через отверстие.Согласно расследованию несчастных случаев, вероятность мелкомасштабной (маленькой апертуры) аварии с утечкой велика, а крупномасштабная (большая апертура) аварии с утечкой менее вероятна.Фактически, в случае крупномасштабной утечки природного газа утечка природного газа быстро заполнит пространство всей компрессорной, а детектор горючих газов может быть эффективно обнаружен в любом месте.Следовательно, при размещении детектора горючих газов необходимо учитывать только небольшие утечки.Здесь точка утечки рассматривается как 1 отверстие, достаточно маленькое, чтобы рассматривать трубу как достаточно большой контейнер.Следовательно, давление в трубопроводе не изменится под действием утечек, то есть изобарических утечек.

1. Состояние утечки горючего газа в плохо вентилируемой среде.

В закрытом помещении из-за плохой вентиляции (что можно понимать как статическая ветровая среда) природный газ распыляется из отверстия утечки в состоянии высокой концентрации и высокого давления, существует большая разница давлений с окружающей средой, и генерируются локальные вихри, образующие «зону вакуума», и окружающий газ будет течь в боковом направлении к пограничному слою струи, чтобы компенсировать «зону вакуума». В результате низкое давление уравновесится с окружающей средой за очень короткое время и в очень небольшом диапазоне смешиваются с окружающей средой и непрерывно диффундируют в атмосферу, образуя таким образом форму свободной диффузии, а распределения концентрации и скорости в основном симметричны.

Поскольку молекулярная масса природного газа составляет около 16, средняя молекулярная масса недостаточного воздуха (29) 60%, утечка природного газа будет зависеть от вертикальной всплывающей силы в воздухе.В области, расположенной недалеко от отверстия утечки, основную роль играет начальный импульс, и его характеристики течения аналогичны чистой струе, на которую воздух практически не влияет.С увеличением расстояния впрыска постепенно увеличивается ширина струи и постепенно увеличивается площадь распространения за счет уноса по пути окружающего. Блокирующее действие статической жидкости и эффект начального импульса постепенно ослабевают.Наоборот, эффект плавучести постепенно становится все более заметным и в конце концов занимает доминирующее положение.Степень свободной диффузии природного газа увеличивается.Окончательная высота движения может достигать вершины регионального пространства, а его состояние утечки обычно представляет собой грибовидное облако.Если точка утечки находится над трубопроводом, а струя направлена ​​вертикально вверх, она станет контрольным мертвым углом в пределах определенной высоты от горизонтального расстояния точки утечки.Фактически, будь то в вертикальном или горизонтальном направлении, с увеличением расстояния диффузии концентрация природного газа будет снижаться, даже ниже 25 от нижнего предела взрываемости, и система обнаружения и сигнализации горючих газов не запустится.

С другой стороны, утечка природного газа в конечном итоге под действием выталкивающей силы переместится в верхнюю часть пространства.В это время, поскольку верхняя часть зоны представляет собой закрытое пространство, утечка природного газа будет постоянно собираться наверху и даже достигать предела взрываемости.

2. Условия принудительной вытяжки через крышу, состояние утечки горючего газа

На основании 1 анализа утечки горючего газа в плохо вентилируемой среде, когда механическое вытяжное устройство установлено в верхней части компрессорной, будь то естественная подача воздуха или механическая подача воздуха, состояние потока воздуха в установке изменится, а вытекшая струя природного газа отклонится в вертикальное положение выпускного отверстия.Поскольку направление потока воздуха обычно направлено вверх, утечка природного газа не только перемещается вверх за счет плавучести, но и выталкивается восходящим движением воздуха.Скорость восходящего движения будет увеличена, расстояние горизонтальной диффузии будет сужено, а зона мертвого угла мониторинга будет увеличена.С другой стороны, за счет ускорения движения вверх будет увеличиваться и скорость снижения концентрации природного газа.Если утечки недостаточно для поддержания достаточной концентрации, при высоком положении установки детектора горючих газов система обнаружения и сигнализации не запустится.


Время публикации: 27 декабря 2021 г.