随着国家经济快速发展,对天然气的需求量逐年增加,但考虑到天然气资源分布不均的情况,我国石油公司修建了大量的天然气长输管道。阀室在天然气长输管道系统中具有重要作用,当管道出现事故或需要改造时,需要利用阀室截断来气,并放空特定管段内天然气,以保证维修维护操作能够安全地进行。我国天然气管道阀室数量较多,所处地形多种多样,影响阀室放空作业的外部因素复杂多变,加上长输管道内的天然气本身具有高压、易燃易爆等特性,由立管直接排放天然气的过程具有一定风险。在近几年的天然气长输管道放空作业中,由于放空方式不当和障碍物的影响等导致了一些放空事故的发生,造成了巨大的经济损失,威胁到相关人员的生命安全,并给周边环境带来了污染和破坏。论文利用故障树分析原理,识别了阀室冷放空主要危害,通过对故障树的定性和定量分析,找出阀室冷放空过程中与“人—机—环境”有关的风险。运用流体力学、射流力学等理论分析了气体扩散主要影响因素,并分别确定了计划性和事故性放空量的计算方法。分别考虑有/无障碍物两种环境情况,建立了天然气冷放空物理模型；运用PHAST软件和FLUENT软件进行数值模拟,定性和定量地分析了风速、大气稳定度、初始出口压力、出口直径以及障碍物情况等变量对扩散过程和范围的影响规律,划分出不同工况下放空时气体扩散危险区域。运用HYSYS软件计算了不同压力和温度条件下放空阀处的温降大小,分析了温降效应对放空阀性能的影响；计算了作业过程中立管出口位置气体动能增加引起的气体焓降低量,分析了气体与管壁的对流换热引起的放空立管处的低温效应。最后,在所得结果的基础上提出了相关的风险控制措施。论文得到的气体扩散的数值模拟结果与气体扩散理论相符,并且与放空现场实测数据的偏差在可接受的范围内,对于放空阀和放空立管处的温降计算结果能较好解释阀室冷放空作业现场出现的相关现象。研究成果具有较好的工程实用价值,对天然气长输管道阀室冷放空作业的风险控制和后果预测具有一定指导意义。