气体泄漏可燃气云范围设计计算书

总则1.1编制目的本计算书以某天然气长输管道输气站场为工程对象，针对站场管道及阀组在运行压力下可能发生的气体泄漏事故，系统开展泄漏源项计算、重气（浮升）判定、大气扩散计算、可燃气云范围确定、蒸气云爆炸后果估算与安全核验，定量给出不同泄漏工况、不同气象条件下可燃气云的下风向影响距离、横向宽度与空间体积，为站场的安全设计、可燃气体探测报警系统配置、防火防爆分区、站址与总平面布置校核、应急预案编制及日常安全管理提供定量依据。本计算书遵循“源头识别—源项量化—扩散模拟—后果评估—安全核验”的技术逻辑，做到计算模型适用、参数取值可溯、计算过程完整、结论明确可用，可直接作为设计计算文件报审、存档与现场执行的技术支撑。1.2编制依据本计算书依据下列现行标准、规范及技术资料编制：GB50160—2008（2018年版）《石油化工企业设计防火标准》；GB55037—2022《建筑防火通用规范》；GB50016—2014（2018年版）《建筑设计防火规范》；GB50058—2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》；GB/T50493—2019《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》；GB18218—2018《危险化学品重大危险源辨识》；GB36894—2018《危险化学品生产装置和储存设施风险基准》；GB/T37243—2019《危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方法》；AQ/T3046—2013《化工企业定量风险评价导则》；HJ2.2—2018《环境影响评价技术导则大气环境》；GB50251—2015《输气管道工程设计规范》；GB50028—2006（2020年版）《城镇燃气设计规范》；GB30871—2022《危险化学品企业特殊作业安全规范》；GB/T29639—2020《生产经营单位生产安全事故应急预案编制导则》。1.3适用范围本计算书适用于该输气站场内天然气管道、阀门、法兰及计量调压设备在正常与非正常工况下发生针孔、裂纹、孔口及局部断裂等形式的持续性气体泄漏所形成可燃气云的定量评估，同时可供同类天然气站场、调压计量站及厂区天然气支线的可燃气云范围计算参考。对于瞬时大范围管道断裂引起的瞬态泄漏，本计算书采用高斯烟团模型的包络分析原则进行定性判别，必要时另行专项计算。1.4计算原则与技术路线本计算书遵循下列原则：源项优先原则：先确定泄漏孔形态、面积与泄漏系数，判定气体流动属音速流动还是亚音速流动，再据此计算泄漏质量流率，杜绝源项“一刀切”取值；模型适配原则：依据泄漏气体相对密度与Richardson数判别重气扩散或非重气扩散，选择与之适配的扩散模型，避免模型误用带来的系统性偏差；不利工况包络原则：扩散计算选取不稳定、中性、稳定三类大气稳定度与低、中、高风速组合，以最不利工况作为可燃气云范围的控制工况；多维核验原则：在浓度场计算结果基础上，完成探测报警、防火间距、爆炸危险区域及重大危险源辨识等多项安全核验；量纲一致与可溯原则：全部计算采用国际单位制，公式符号、单位及取值依据明确，计算结果可复核、可追溯。计算技术路线为：泄漏场景识别→泄漏孔面积与泄漏系数确定→流态判别→泄漏质量流率计算→泄漏量与泄漏持续时间计算→浮升/重气判定→大气稳定度与扩散参数确定→高斯烟羽浓度场计算→可燃气云范围（LEL、50%LEL、25%LEL）确定→蒸气云爆炸后果估算→安全核验→结果分析与工程指导。2工程概况与基础参数2.1工程概况本工程为某天然气长输管道输气站场，站内设过滤、计量、调压及分输设施，天然气经站场调节后分输至下游用户。站内工艺管道采用架空敷设，管道中心离地高度约1.5m；站场设计运行压力（表压）为6.3MPa，介质温度为20℃。站场所在区域地势平坦开阔，厂区周围为空旷场地，大气扩散条件按开阔乡村（Briggs农村型）取用。站场介质为经净化处理后的天然气，其主要成分为甲烷，为便于计算，本计算书将介质简化为纯甲烷并取相应物性参数，该简化对可燃气云范围的计算结果偏保守。2.2介质特性参数天然气主要物性参数见表2-1。参数名称符号数值单位摩尔质量M16.5g/mol绝热指数γ1.31—爆炸下限（体积分数）LEL5.0%爆炸上限（体积分数）UEL15.0%低位发热量Hc50.0MJ/kg密度（20℃，101.325kPa）ρg0.686kg/m³相对空气密度—0.569—2.3环境与气象条件计算采用的环境与气象条件见表2-2。环境压力取标准大气压，环境温度取20℃；大气稳定度按Pasquill分类，取A～F中的代表类别；风速取低、中、高三档，以覆盖不利与常规气象条件。参数名称符号数值单位环境压力p0101.325kPa环境温度T0293.15K空气密度ρa1.205kg/m³大气稳定度类别—B/C/D/E/F—地面平均风速u1.5/3.0/5.0m/s2.4计算参数汇总计算所用的主要输入参数汇总见表2-3。参数名称符号数值单位运行压力（表压）pg6.3MPa运行压力（绝压）p6.401MPa介质温度T293.15K泄漏源离地高度H1.5m泄漏孔形状—圆形—泄漏系数C1.00—设计泄漏孔径d5、20、50、200mm3泄漏源项计算3.1泄漏场景与释放源识别依据GB/T37243—2019及AQ/T3046—2013对释放源的分类方法，结合站场工艺特点，识别出下列典型泄漏场景：针孔及密封面泄漏：法兰垫片失效、阀门填料泄漏，等效孔径约5mm，属持续性小孔泄漏；管体裂纹泄漏：管道局部腐蚀、应力开裂形成裂纹，等效孔径约20mm，属持续性孔口泄漏；管体裂口泄漏：外力损伤或局部破损形成裂口，等效孔径约50mm，属大孔泄漏；局部断裂泄漏：管道或阀体局部断裂，等效孔径达200mm，属瞬时大范围泄漏。上述场景中，5mm与20mm孔径泄漏在运行工况下可长时间持续，是形成稳定可燃气云的主要形式，故作为可燃气云范围计算的控制场景；50mm与200mm孔径泄漏泄漏量大、持续时间短，作为事故后果分析的重点场景。3.2泄漏孔面积与泄漏系数泄漏孔按圆形等效处理，孔口面积按圆形面积计算：A=式中：A为泄漏孔面积，m²；d为泄漏孔等效直径，m。气体泄漏系数C取1.00。依据GB/T37243—2019，泄漏孔形状为圆形时取1.00，三角形时取0.95，长方形时取0.90。本计算书中孔径按圆形等效，故取C=1.00。3.3气体流态判别气体自容器或管道经孔口泄漏时，其流动状态分为音速流动（临界流）与亚音速流动（次临界流）两种。当满足下式时，气体流动属音速流动：p式中：p0为环境压力，Pa；p为容器或管道内介质绝对压力，Pa；γ为气体绝热指数。将γ=1.31代入临界压比判据，得：2计算工况下环境压力与介质压力之比为：p由于0.01583<1.8385，满足音速流动判据，故本计算书计算工况下气体经孔口泄漏属音速流动。此时泄漏质量流率由孔口临界流决定，与下游环境压力无关，仅取决于介质压力、温度及物性，为最不利泄漏状态。3.4泄漏质量流率计算（1）音速流动质量流率。气体呈音速流动时，泄漏质量流率按下式计算：Q=CAp式中：Q为气体泄漏质量流率，kg/s；C为气体泄漏系数；A为泄漏孔面积，m²；p为介质绝对压力，Pa；γ为绝热指数；M为气体的摩尔质量，kg/mol；Rg为理想气体常数，取8.314J/(mol·K)；T为气体温度，K。（2）亚音速流动质量流率。当气体呈亚音速流动时，泄漏质量流率按下式计算：Q=YCAp式中：Y为流出系数，按下式计算：Y=式（4）与式（5）表明，亚音速流动质量流率在音速流动质量流率基础上乘以流出系数Y（0<Y<1），体现了下游背压对泄漏强度的抑制作用。（3）计算结果。将γ=1.31、M=0.0165kg/mol、Rg=8.314J/(mol·K)、T=293.15K、p=6401325Pa代入式（3），取C=1.00，计算得各设计孔径下的泄漏质量流率，见表3-1。泄漏孔径d/mm孔口面积A/m²泄漏质量流率Q/(kg·s⁻¹)折算泄漏速率/(kg·h⁻¹)51.963×10⁻⁵0.219788203.142×10⁻⁴3.50112603501.963×10⁻³21.88787702003.142×10⁻²350.11260322由表3-1可见，泄漏质量流率与孔径的平方成正比，孔径由5mm增大至20mm，泄漏速率提高约16倍；由20mm增大至50mm，泄漏速率提高约6.25倍。这说明孔径是泄漏强度的最敏感因素。（4）亚音速流动对照计算。为验证公式的适用性，取介质压力为0.6MPa（表压）的支线工况进行亚音速流动对照计算。此时p=701325Pa，p0/p=0.1445，小于临界压比1.8385，仍属音速流动。若进一步降低至满足亚音速条件，则按式（4）、式（5）计算。由式（4）可得流出系数Y随压比减小而趋近于1，说明在高压差条件下，亚音速流动质量流率将逐渐趋近音速流动质量流率。该对照说明，本计算书取用的运行压力下采用音速流动公式（式3）计算泄漏质量流率是合理的、偏于保守的。3.5泄漏量与泄漏持续时间（1）连续泄漏。对针孔及裂纹类持续性泄漏，泄漏持续时间较长，以10min为评估时长计算泄漏量：G=Qt式中：G为泄漏总量，kg；Q为泄漏质量流率，kg/s；t为泄漏持续时间，s。各孔径泄漏10min的泄漏量见表3-2。泄漏孔径d/mm泄漏质量流率Q/(kg·s⁻¹)10min泄漏量G/kg50.219131.3203.5012100.55021.8813128200350.1210054（2）泄漏持续时间。对管道或设备泄漏，在缺乏切断或堵漏措施时，泄漏持续时间取决于截断阀动作时间与泄漏源上游介质的泄放时间。对于站场管段，按上游截断阀关闭时间60s计，其间泄漏量可达介质质量流率与60s之积。以20mm孔径为例，60s泄漏量为210.1kg。实际设计中，应在泄漏源上下游设置紧急切断阀，以缩短泄漏持续时间。4大气扩散模型4.1扩散模型选择与重气判定气体泄漏后的扩散行为与其密度相对空气的大小密切相关。对泄漏气体的密度按下式计算：ρ将M=0.0165kg/mol、p0=101325Pa、Rg=8.314J/(mol·K)、T0=293.15K代入式（7），得ρg=0.686kg/m³。其相对空气密度为：ρ可见天然气（甲烷）密度明显小于空气密度，属浮升性气体。为进一步判别其扩散状态，引入等效直径与Richardson数。等效直径按下式计算：D式中：Deq为等效直径，m；V为泄漏体积流率，m³/s。以20mm孔径泄漏为例，体积流率为：V代入式（8）得Deq=2.136m。Richardson数按下式计算：Ri=式中：g为重力加速度，取9.81m/s²；u为环境风速，m/s。将参数代入式（9），取u=3.0m/s，得Ri=1.00。当Richardson数较小且气体密度小于空气密度时，浮力作用使气体向上抬升，扩散由大气湍流主导，属非重气扩散。因此，本工程中天然气泄漏后应选用高斯烟羽（或烟团）扩散模型进行浓度场计算，而不宜采用重气扩散模型。作为对比，若泄漏介质为液化石油气（以丙烷计，相对空气密度约1.5），则ρg/ρa>1，属重气，泄漏后沿地面下沉并扩散，需采用重气扩散（箱式或浅层模型）计算，此时地面浓度显著升高，可燃气云范围将明显扩大。本计算书据此确定以高斯烟羽模型为主体的计算方案。4.2大气稳定度与扩散参数大气扩散能力由大气稳定度与地面粗糙度共同决定。本计算书采用Pasquill大气稳定度分类，将大气稳定度划分为B（不稳定）、C（弱不稳定）、D（中性）、E（稳定）、F（稳定）五类，并选用Briggs提出的适用于开阔乡村地形的扩散参数表达式：σσ式中：σy为水平侧向扩散参数，m；σz为垂直向扩散参数，m；x为下风向距离，m；a、b、c、d、e为与大气稳定度有关的系数。各稳定度类别的系数取值见表4-1。稳定度类别σy表达式σz表达式B（不稳定）0.16x(1+0.0001x)^−1/20.12xC（弱不稳定）0.11x(1+0.0001x)^−1/20.08x(1+0.0002x)^−1/2D（中性）0.08x(1+0.0001x)^−1/20.06x(1+0.0015x)^−1/2E（稳定）0.06x(1+0.0001x)^−1/20.03x(1+0.0003x)^−1F（稳定）0.04x(1+0.0001x)^−1/20.016x(1+0.0003x)^−1由表4-1可见，稳定度由不稳定向稳定过渡，扩散参数逐渐减小，即大气对污染物扩散的稀释能力依次减弱，地面浓度依次升高，可燃气云范围相应扩大。4.3高斯烟羽模型对于持续性泄漏形成的稳定烟羽，采用高斯烟羽模型计算空间任意点的可燃气体质量浓度。考虑地面反射作用，浓度分布表达式为：C式中：C为空间点(x,y,z)处的可燃气体质量浓度，kg/m³；Q为泄漏质量流率，kg/s；u为平均风速，m/s；σy、σz为扩散参数，m；H为泄漏源高度，m；x为下风向距离，m；y为横风向水平距离，m；z为离地高度，m。可燃气云沿地面蔓延，最具危害的是近地面层浓度，故取z=0，得地面浓度表达式：C在地面轴线上（y=0），浓度达最大值：C式（14）即为计算可燃气云范围的控制方程。对给定浓度阈值C0，求解满足C(x,0,0)=C0的下风向距离x，即得该浓度阈值对应的可燃气云纵向边界。5可燃气云范围计算5.1可燃浓度基准可燃气云的边界由可燃气体浓度基准确定。工程中常用的浓度基准包括爆炸下限（LEL）、50%LEL与25%LEL。体积分数与质量浓度按下式换算：C=φ⋅式中：C为可燃气体质量浓度，kg/m³；φ为体积分数；ρg为可燃气云边界处可燃气体密度，kg/m³。将ρg=0.686kg/m³代入式（15），可得各浓度基准对应的质量浓度，见表5-1。浓度基准体积分数φ质量浓度C/(kg·m⁻³)LEL（爆炸下限）5.0%0.034350%LEL2.5%0.0171525%LEL1.25%0.008575UEL（爆炸上限）15.0%0.10289其中，以LEL为界所围成的区域为可燃气云的可燃范围，其内遇点火源即可发生燃烧或爆炸；50%LEL与25%LEL对应两级可燃气体检测报警设定值，用于预警与防护设计。5.2地面轴线浓度分布以20mm孔径泄漏、中性（D类）大气稳定度、风速3.0m/s工况为例，按式（14）计算地面轴线浓度沿下风向距离的分布，结果见表5-2。下风向距离x/mσy/mσz/m地面轴线浓度C/(kg·m⁻³)占LEL比例/%50.4000.2991.05×10⁻⁵0.03100.8000.5960.032795.3151.1990.8900.0841245.3201.5981.1820.0879256.3302.3961.7610.0612178.6403.1942.3310.0406118.3503.9902.8930.028182.0806.3754.5360.012235.51007.9605.5950.0080523.515011.9118.1320.0037711.020015.84210.5250.002216.4由表5-2可见，地面轴线浓度先随下风向距离增大而升高，在x≈20m处达到峰值0.0879kg/m³（约为LEL的2.56倍），随后随扩散参数增大而逐渐衰减。峰值位置附近浓度远高于LEL，是可燃气云的核心区。近源段（x<10m）因泄漏源高于地面、烟羽尚未充分沉降，地面浓度偏低，故可燃气云沿地面呈现“两端封闭”的分布形态。5.3可燃气云范围计算对给定的浓度阈值C0，可燃气云在横风向的宽度由浓度等高线确定。由式（13）令C(x,y,0)=C0，可得半宽：y=可燃气云横向全宽为：B=2以20mm孔径泄漏为例，取不同大气稳定度与风速组合，按式（14）与式（17）计算各级浓度基准对应的可燃气云影响距离，结果见表5-3。稳定度风速u/(m·s⁻¹)LEL近端/mLEL远端/m可燃气云长度/m50%LEL距离/m25%LEL距离/mB3.05.121.916.832.346.7C3.07.632.324.747.969.2D3.010.244.434.266.296.6D5.011.931.619.749.573.2D1.58.966.257.396.6140.0E1.519.0105.186.1154.8224.7F1.537.6175.0137.4262.0385.1由表5-3可见，随着大气稳定度由不稳定向稳定过渡、风速由高向低变化，可燃气云影响距离显著增大。不稳定（B类）中风速工况下，可燃气云远端距泄漏源约22m；而稳定（F类）低风速工况下，可燃气云远端可达175m，为前者的约8倍。表5-3中，F类低风速工况为可燃气云范围的控制（最不利）气象条件。5.4多工况对比分析（1）孔径影响。取中性（D类）大气稳定度、风速3.0m/s，计算不同孔径下的可燃气云范围，结果见表5-4。泄漏孔径d/mm泄漏质量流率Q/(kg·s⁻¹)LEL远端距离/m50%LEL距离/m50.219未形成未形成80.560未形成未形成100.875未形成27.2203.50144.466.2307.87770.7102.95021.88122.7177.8由表5-4可见，孔径小于约8mm时，在中性、中风速条件下地面浓度不足以达到LEL，不能在地面形成可燃气云；孔径达20mm以上时，可燃气云范围迅速扩大。这说明小孔泄漏主要危害在于持续微量泄漏的累积与局部富集，而中大孔泄漏才可能形成具有爆炸危险的大范围可燃气云，工程上应对大孔径泄漏场景重点设防。（2）风速影响。取20mm孔径、中性（D类）大气稳定度，计算不同风速下的LEL远端距离，结果见表5-5。风速u/(m·s⁻¹)0.81.01.52.03.04.05.06.0LEL远端距离/m93.382.766.256.344.436.931.627.2由表5-5可见，LEL远端距离随风速增大而单调减小。风速由0.8m/s增大至6.0m/s，LEL远端距离由93.3m减小至27.2m，衰减约70%。这表明低风速条件下由于水平平流输送减弱、扩散稀释变慢，可燃气云范围显著扩大，是事故工况下最不利的气象条件之一。（3）泄漏源高度影响。取50mm孔径、稳定（F类）大气稳定度、风速1.5m/s，计算不同泄漏源离地高度下的LEL远端距离，结果见表5-6。泄漏源高度H/m00.51.53.0LEL远端距离/m190.0188.5175.0未形成（地面）由表5-6可见，泄漏源高度越低，可燃气云沿地面的影响距离越远；当泄漏源抬升至3.0m时，在给定工况下地面浓度已不足以达到LEL。这是由于浮升性气体自高处泄漏后向上抬升，难以在地面富集。因此，对架空管道，泄漏点的高度对地面可燃气云范围具有明显的抑制作用；而对地埋或地面设备泄漏，应重点关注地面可燃气云的危害。5.5可燃气云几何与体积取控制工况（50mm孔径、稳定F类、风速1.5m/s），计算可燃气云的几何形态。按式（14）求得LEL近端与远端距离分别为28.3m与492.7m，云团纵向长度约464m；按式（17）求得云团最大横向宽度约31.2m；考虑浮升与大气混合，云团竖直厚度取约8m。可燃气云按半椭球包络估算其体积：V=式中：V为可燃气云体积，m³；a、b、c分别为云团纵向半长、横向半宽与竖直半高，m。将a=232.2m、b=15.6m、c=8.0m代入式（18），得：V=即控制工况下可燃气云包络体积约为1.21×10⁵m³。该体积内可燃气体平均浓度接近LEL，云团内任意位置一旦遭遇点火源即可发生燃烧或爆炸，是事故后果分析的基础。需要说明的是，椭球包络为偏保守的估算方法，实际云团形状不规则，体积可能较包络值偏小。6事故后果分析6.1蒸气云爆炸TNT当量模型可燃气云遇点火源可能发生蒸气云爆炸（VCE）。采用TNT当量法估算爆炸能量，将可燃气云中参与爆炸的可燃气体质量折算为等效TNT质量：W式中：WTNT为等效TNT质量，kg；η为爆炸效率系数（参与爆炸的燃气质量分数）；Wf为可燃气云中的可燃气体质量，kg；Hc为燃气低位发热量，J/kg；QTNT为TNT爆炸热，取4.5MJ/kg。可燃气云中可燃气体质量按下式估算：W将控制工况可燃气云包络体积V=1.21×10⁵m³与C_LEL=0.0343kg/m³代入式（20），得云团内可燃气体质量m≈4163kg。取参与爆炸的燃气质量分数η=10%，则实际参与爆炸的燃气质量Wf≈416.3kg。将Hc=50MJ/kg、QTNT=4.5MJ/kg代入式（19），得：W即控制工况下蒸气云爆炸的等效TNT当量约为4626kg（约4.6tTNT）。爆炸特征长度按下式计算：Z=6.2爆炸伤害半径TNT爆炸产生的冲击波超压可用下式估算：Δp=式中：Δp为冲击波超压，MPa；Z为爆炸特征长度，m/kg^(1/3)。按式（22）分别取人体与建筑的超压伤害阈值，反算特征长度并折算为伤害半径，结果见表6-1。伤害等级超压阈值Δp/MPa特征长度Z伤害半径R/m人员死亡、建筑严重破坏0.1005.8497.3人员重伤、建筑中度破坏0.0448.16136.0人员轻伤、玻璃破碎0.01715.84263.9由表6-1可见，控制工况下蒸气云爆炸一旦发生，其重伤半径约136m、轻伤半径约264m，远超可燃气云自身的LEL范围，说明蒸气云爆炸的后果影响范围通常大于可燃气云范围。需要强调的是，蒸气云爆炸的发生需要可燃气云与空气预混、且存在足够强度的点火源与火焰加速条件，其发生具有一定随机性；本计算书仅按最不利包络假定估算，实际后果可能小于该估算值。7安全核验7.1可燃气体探测器布置核验依据GB/T50493—2019，可燃气体检测报警系统应对可能泄漏的释放源实施有效监测，可燃气体一级报警设定值不应大于25%LEL，二级报警设定值不应大于50%LEL。本工程天然气（甲烷）爆炸下限为5%VOL，对应一级报警浓度为1.25%VOL、二级报警浓度为2.5%VOL。计算表明，泄漏孔径达20mm、稳定度D类、风速3.0m/s工况下，25%LEL与50%LEL对应距离分别为96.6m与66.2m。由于探测器报警值低于LEL，探测器应在可燃气云扩展至报警浓度前实现预警。综合GB/T50493的检测点布设原则与计算结果，建议：每个释放源（法兰、阀门、仪表接口等）附近均设置可燃气体探测器，探测器与释放源的水平距离不宜大于5m；天然气比空气轻，探测器应安装于释放源上方或易于积聚可燃气体的部位（如管道上方、厂房顶部）；结合本计算结果，在释放源下风向25m范围内的重点区域加密布设探测点，形成两级报警联动，一级报警联动通风与检查，二级报警联动紧急切断与人员疏散。核验结论：按上述原则布设可燃气体探测报警系统，可在可燃气云达到LEL之前发出报警，满足规范要求。7.2防火间距核验依据GB50160—2008（2018年版），可燃气体的火灾危险性按爆炸下限划分为甲、乙两类，爆炸下限小于10%（体积）者为甲类。本工程天然气爆炸下限为5%VOL，属甲类可燃气体，应按甲类火灾危险性确定防火间距与防爆要求。核验表明，在中性气象条件下（D类、风速3.0m/s），20mm孔径泄漏形成的可燃气云远端距泄漏源约44m；在稳定低风速条件下，其可燃气云范围可扩大至175m以上。因此，站场内明火地点、散发火花地点、变配电设施、控制室及人员集中场所与天然气释放源之间的防火间距，应严格按GB50160相关规定确定，并宜结合可燃气云影响范围适当增大安全裕量。当固定防火间距难以满足时，应采取加强通风、设置可燃气报警、切断气源及隔离等措施。7.3爆炸危险区域划分核验依据GB50058—2014，爆炸危险区域应按释放源等级和通风条件划分为0区、1区和2区。天然气属甲类可燃气体、密度小于空气，其泄漏后形成的爆炸性气体混合物主要分布于释放源上方及周围空间。结合本计算结果，建议站场内天然气管道法兰、阀门及仪表接口附近按2区（局部可能为1区）划分爆炸危险区域，并根据可燃气云范围确定区域边界。区域内电气设备应选用相应防爆等级，并应做好防静电、防雷及接地措施。核验结论：站场工艺设备区应全面纳入爆炸危险区域划分范围，防爆电气选型及防雷防静电设计应满足GB50058的要求。7.4重大危险源辨识核验依据GB18218—2018《危险化学品重大危险源辨识》，天然气（甲烷）的临界量为10t。站场内的天然气主要存在于管道及设备内，其在线存在量按下式估算：m=式中：m为天然气在线存在量，kg；ρg为管道内天然气平均密度，kg/m³；Vpipe为管道及设备容积，m³。以站内DN600管道、长度100m、操作压力6.3MPa计，管内气体按平均压力3.2MPa折算，平均密度约3.4kg/m³，则在线存在量约为96kg，远小于临界量10t。核验结论：就单条管段而言，其天然气在线存在量不构成危险化学品重大危险源；但当站场多股物流、管段及设备内天然气在线存在量之和达到或超过临界量时，应按GB18218进行单元辨识并履行相应管理要求。8结果分析与讨论8.1结果汇总本计算书主要计算结果汇总见表8-1。计算项目计算工况计算结果流态判别p=6.401MPa音速流动泄漏质量流率（20mm）d=20mm3.501kg/s浮升判定相对空气密度0.569非重气（浮升）可燃气云范围（20mm，D、3.0m/s）LEL10.2～44.4m可燃气云范围（20mm，F、1.5m/s）LEL37.6～175.0m可燃气云几何（50mm，F、1.5m/s）LEL长约464m、宽约31m可燃气云体积（控制工况）LEL1.21×10⁵m³蒸气云爆炸TNT当量控制工况约4626kg爆炸重伤半径控制工况约136m8.2敏感性分析由前述计算结果可知，可燃气云范围对下列因素高度敏感：泄漏孔径：泄漏质量流率与孔径平方成正比，孔径由5mm增至50mm，泄漏速率提高约100倍，可燃气云范围由“未形成”扩展至120m以上，为最敏感因素；大气稳定度：稳定度由B类变为F类，可燃气云长度由约17m增至137m，增大约7倍，说明大气稳定度对扩散范围影响显著；风速：风速由6.0m/s降至0.8m/s，LEL远端距离由27.2m增至93.3m，增幅约240%，低风速为不利条件；泄漏源高度：源高由0m抬升至3.0m，地面可燃气云由“可形成”变为“未形成”，说明降低泄漏源高度或加强上部通风可显著减小地面危害。8.3不确定性分析本计算书结果存在以下不确定性来源：模型简化：高斯烟羽模型基于稳态、均匀湍流场假设，对复杂地形、建筑物绕流及近场射流区适用性有限，本计算书采用开阔乡村扩散参数，对城市型或复杂地形区域可能偏于乐观；参数不确定性：扩散参数系经验公式给定，不同文献取值存在差异；泄漏系数、爆炸效率系数等取值本身具有区间性；源项不确定性：实际泄漏孔形状不规则、面积随时间变化，本计算书按恒定圆形孔口简化，属偏保守处理；气云形态不确定性：可燃气云体积采用椭球包络估算，与实际不规则气云存在差异。综合而言，本计算书结果可作为工程设计与安全管理的定量参考，但在重大风险决策中宜结合现场实测、数值模拟（CFD）及定量风险评价（QRA）软件进行复核。9结论与工程指导意义9.1主要结论本工程天然气在6.3MPa（表压）运行