城市天然气门站又称作配气站,是连接天然气输气干线和城市天然气配气管网的枢纽,在整个天然气输送管网中具有十分重要的地位。城市天然气门站安全、稳定、高效的运行有利于天然气的配送。一旦门站发生事故,则可能造成人员伤亡、经济损失和严重的社会负面影响。对门站生产运营过程中的潜在风险和可能导致的灾害后果进行研究,有助于减少事故的发生,提高对事故的预判能力,尽可能地将事故造成的损失降到最低。本文首先对门站的危险源进行辨识,并依照功能,将门站划分为清管器接收区、除尘过滤区、计量区、调压区、加臭区、放空排污区、厂站控制系统区和站内管线等八个风险区块,对各个风险区块建立了故障树,将其作为多级模糊综合评价的对象。接着引入安全特征量,运用层次分析法和专家打分法进行模糊综合评价,将门站的失效概率进行定量化评估,得到某门站安全等级处于“较好”的可能性为71.96%,处于“一般”的可能性为28.04%;其次,根据门站泄漏失效的后续事件树,对爆燃、火球/射流火灾、蒸气云爆炸、闪燃火灾、窒息、大气污染等后续事件可能导致的后果进行了评估,发现蒸气云爆炸的后果最严重。天然气泄漏量是灾害后果模拟的基础,构建与门站实际泄漏情况相匹配的泄漏模型是本文研究的第二个重点。在充分了解门站输运工艺和现有泄漏计算模型的基础上,以压力为动力,时间为步长,建立了泄漏速率随时间变化的动态模型,并运用CFD软件对天然气的扩散进行建模,分析了扩散的特点并求出不同泄漏工况下的影响范围,发现常年平均风速对某门站所泄漏天然气的稀释作用较强。本文最后一个研究内容是在合理选用的模型和伤害准则的基础上,根据对门站泄漏失效的灾害后果进行模拟计算。发现泄漏压力越大,泄漏孔口越大,则伤害半径越大。采用Thornton模型对喷射火释放的热辐射进行了计算,该模型与管线喷射火实际情况较为吻合,计算可信度较高。火球火灾采用针对天然气管线泄漏而引发的模型,对火球火灾的伤害范围进行了模拟计算。在蒸气云爆炸的计算中,采用主流的TNT当量模型。用积分手段来确定等效TNT质量,提高计算蒸气云爆炸伤害范围的精度。