② 噴射火焰? ??噴射火焰的高度既可以通過化學(xué)反應(yīng)和動量分析近似推斷，也可以在實驗基礎(chǔ)上得出經(jīng)驗公式。天然氣噴出時的速度一般較大，氣體雷諾數(shù)在104數(shù)量級，處于湍流射流。對于湍流射流，擴(kuò)散火焰的高度與射流速度無關(guān)，而與噴射口處的直徑直接相關(guān)。利用噴射火焰熱輻射評價數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，采用建立在實驗基礎(chǔ)上的半經(jīng)驗公式——岡瑟(Guenther)公式[4]，計算高壓輸氣管道破裂燃燒后噴射火焰高度：
??? 
式中h——天然氣噴射燃燒火焰高度，m
??? d——裂口直徑，m
??? r——空氣與天然氣的化學(xué)當(dāng)量質(zhì)量比
??? ρf——天然氣密度，kg/m3，廣東進(jìn)口天然氣在1.6MPa的管道壓力下的平均密度為12.848kg/m3
?? ?ρa——天然氣燃燒煙氣平均密度，kg/m3，取0.205kg/m3
??? 由此可以計算出不同裂口直徑下的火焰高度。例如當(dāng)管道裂口直徑為2cm時，火焰高度為2.48m；當(dāng)管道裂口直徑為10cm時，火焰高度為12.40m。
? ??③ 爆炸
? ??參照TNO損害半徑法[4]，預(yù)測爆炸的沖擊波損害半徑：
??? 
式中rd——損害半徑，m
??? Cs——經(jīng)驗常數(shù)，mJ-1/3，取決于損害等級
??? N——效率因子，一般取10%
??? V——參與反應(yīng)的天然氣體積，m3
??? Qh——天然氣的高熱值，kJ/m3，廣東進(jìn)口天然氣高熱值為41396kJ/m3
??? 我們根據(jù)設(shè)備損害程度來預(yù)測爆炸的沖擊波損害半徑，假定參與反應(yīng)的天然氣體積為1000m3，可計算出不同損害程度下天然氣爆炸沖擊波的損害半徑及損害程度，見表2。
表2 天然氣爆炸沖擊波的損害半徑及損害程度[4]
?
損害等級 | 經(jīng)驗常數(shù)Cs/mJ-1/3 | 損害半徑rd/m | 對財產(chǎn)造成的破壞 | 對人員造成的傷害 |
1 | 0.03 | 4.8 | 重創(chuàng)建筑物和加工設(shè)備 | 1%的人因肺部傷害而死亡，＜50%的人會耳膜破裂，＜50%的人會被碎片擊傷 |
2 | 0.06 | 9.6 | 損害建筑物外表，可修復(fù)性破壞 | 1%的人會耳膜破裂，1%的人會被碎片擊傷 |
3 | 0.15 | 24.0 | 玻璃破碎 | 玻璃碎片擊傷 |
4 | 0.40 | 64.0 | 10%的玻璃破碎 | 相對安全 |
??? 除了天然氣爆炸沖擊波損害外，爆炸瞬間產(chǎn)生的熱輻射也可以將人的面部和裸露的皮膚不同程度地?zé)齻涣硗?，爆炸產(chǎn)生的熱輻射還可以將周圍的易燃、易爆物品引燃，造成火災(zāi)。
5 天然氣高壓管道及設(shè)施安全防范措施
??? ① 通過將先進(jìn)技術(shù)和可靠設(shè)備在實際工程中的應(yīng)用，提高設(shè)備的安全性、控制的實時性，從設(shè)備上做到本質(zhì)安全。例如采用新的技術(shù)手段、可靠的工藝設(shè)計，從材料選擇、設(shè)備選型、控制手段等多方面進(jìn)行嚴(yán)格篩選，不斷提高管線鋼的強(qiáng)度和韌性，采用更先進(jìn)的焊接工藝、更可靠的防腐材料，使鋼管的安全性大大提高，使用年限大大延長；設(shè)置爆管保護(hù)系統(tǒng)，根據(jù)高壓輸氣管道的壓力突變，及時關(guān)閉上下游電液聯(lián)動球閥；設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，提高可控性。
??? ② 重點防范第三方破壞，簽訂并落實第三方保護(hù)協(xié)議。城市高壓天然氣管道破裂最主要原因是第三方破壞。因此，我們必須加強(qiáng)高壓輸氣管道巡查力度和安全管理，及時與高壓輸氣管道周邊施工單位簽訂保護(hù)協(xié)議。當(dāng)其他市政設(shè)施等與高壓管道有交叉施工作業(yè)時，由設(shè)計部門及時提供專項設(shè)計施工方案，管道巡查人員在施工過程中現(xiàn)場監(jiān)護(hù)，責(zé)任落實到人。
??? ③ 通過建立高壓輸氣管道監(jiān)控系統(tǒng)，在高壓輸氣管道發(fā)生事故時，調(diào)度人員可以遠(yuǎn)程控制，在搶險人員達(dá)到事故現(xiàn)場前先期處置，通過遠(yuǎn)程切斷事故高壓輸氣管道兩端的電液聯(lián)動球閥，及時控制事態(tài)局面，為搶險人員爭取時間，減小事故所造成的損失和影響，同時掌握管道的實時運行情況，收集信息，既有利于對事態(tài)的把握，又為恢復(fù)供氣提供依據(jù)。
6 結(jié)語
??? 對于高壓輸氣管道破裂泄漏事故的危害性應(yīng)有充分的認(rèn)識，從而采取積極有效的預(yù)防措施，從設(shè)計、設(shè)備、材料的本質(zhì)安全，施工質(zhì)量控制，調(diào)度管理與自動化控制，管道巡檢與安全管理，搶險應(yīng)急預(yù)案等方面抓起，層層把關(guān)，環(huán)環(huán)相扣，織起一張防控大網(wǎng)，杜絕安全事故的發(fā)生。
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