綜合管廊燃氣艙氣體滅火模擬分析

席一凡，周慶輝

（北京建筑大學機電與車輛工程學院）

1 引言

根據2016年《中共中央國務院關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》：凡建有地下綜合管廊的區域，各類管線必須全部入廊，管線以外區域不得新建管線。因此，目前在建的城市地下綜合管廊都包含有燃氣艙。但是由于天然氣屬于易燃易爆氣體，綜合管廊也緊鄰人口密集區，如果發生危險將對百姓的生命財產造成重大威脅。根據“燃氣爆炸公眾平臺”收錄的數據統計[1]，2020 年全年共計發生燃氣安全事故548 起，共造成84 人死亡，670 人受傷。對綜合管廊燃氣艙火災及氣體滅火的研究，是燃氣安全領域內的重要研究內容,是天然氣艙事故分析及評估、應急救災處理的重要依據。

2 計算模型

天然氣中含有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等烴類組分，還含有各種非烴組分（氮氣、氦氣、二氧化碳、硫化氫和水等）[2]。由于天然氣的主要成分是甲烷，天然氣燃燒過程采用甲烷燃燒機理。甲烷在低溫條件下的基元反應是支鏈反應。

天然氣與空氣混合燃燒后的主要產物是二氧化碳和水，因此可以通過分析燃氣艙內熱量的分布規律探索混合氣燃燒后的火災擴散規律。同時，綜合管廊是狹長的受限空間，受限空間內可燃混合氣的流動會受到通風系統的影響，因此還要考慮空氣流動速度的影響。燃燒的條件包括可燃物、氧氣和著火點，可通過降低氧氣濃度的方式阻斷燃燒反應。

2.1 組分運輸方程

式（2）中：Ds為組分S在介子中的擴散系數，cs為該組分的體積濃度，ρcs為該組分的質量濃度，Ss為該組分的生產率。……