第30卷第10期煤氣與熱力Ⅴol.30No.102010年10月gas heatOct.2010天然氣調(diào)壓站安全評(píng)價(jià)與管理魏璠,渠潁(1.天津城市建設(shè)學(xué)院能源與機(jī)械工程系,天津300384;2.中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院,天津300074)摘要:分析了導(dǎo)致天然氣調(diào)壓站泄漏造成火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)因素,遵循安全訐評(píng)價(jià)中事故最大化原則,以燕氣云爆炸為模型,對(duì)天然氣泄漏火災(zāi)、爆炸的災(zāi)害后果進(jìn)行了定量分析。在泄漏面積為1mm2的情況下,即使泄漏持續(xù)5mi,四級(jí)損傷半徑會(huì)達(dá)到6.62m。在工程的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理階段要制定有針對(duì)性的安全措施并嚴(yán)格執(zhí)行。關(guān)鍵詞:調(diào)壓站;泄漏;火災(zāi);爆炸;安全評(píng)價(jià)中圖分類號(hào):TU996文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1000-4416(2010)10-0B41-04Safety evaluation and management of Natural Gas regulator StationWEI Fan, QU YingAbstract: The risk factors causing leakage at natural gas regulator station, resulting in fire and ex-plosion, are analyzed. The consequences of fire and explosion from leakage of natural gas are quantitatively analyzed by vapor cloud explosion model according to the accident maximization principle in safetyevaluation. Under the condition of leakage area of I mm, the four-stage damage radius will reach 6.62m even if the leakage lasts for 5 min. The safety measures must be established and strictly implemented inthe project design, construction and operation managementKey words: regulator station; leakage; fire; explosion; safety measure調(diào)壓站是天然氣輸配系統(tǒng)的重要組成部分,其1.2工藝過程危險(xiǎn)性安全運(yùn)營是天然氣穩(wěn)定供應(yīng)的重要保證。由于調(diào)壓調(diào)壓器是調(diào)壓站的主要設(shè)備,其功能是根據(jù)燃站內(nèi)設(shè)備繁雜,且天然氣運(yùn)行壓力較高,一旦燃?xì)獍l(fā)氣的需要情況將燃?xì)庹{(diào)至不同壓力,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸生泄漏,易造成火災(zāi)、爆炸或中毒等事故2。本文送4。由于設(shè)備及管道材質(zhì)的問題、施工不當(dāng)、運(yùn)對(duì)天然氣調(diào)壓站存在的安全問題進(jìn)行分析,提出有行管理不到位等原因,均會(huì)造成燃?xì)庑孤?引起火效的防范措施,消除安全隱患,從而確保城市燃?xì)獍矠?zāi)、爆炸等安全事故3全、平穩(wěn)供應(yīng)。①設(shè)備及管道材質(zhì)問題1主要危險(xiǎn)因素分析調(diào)壓器的工作壓力較高,要求設(shè)備和管道的材1介質(zhì)本身的危險(xiǎn)性質(zhì)滿足強(qiáng)度要求。在設(shè)計(jì)及選型過程中,如果對(duì)設(shè)天然氣是易燃易爆的物質(zhì),屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)備和管道規(guī)格、材質(zhì)要求不合理,必將對(duì)后繼過程產(chǎn)性物質(zhì)。天然氣泄漏后,極易擴(kuò)散到空氣中,形生嚴(yán)重影響,造成安全隱患。成蒸氣云,遇火源或高溫?zé)嵩礃O易發(fā)生爆炸。此外②施工中國煤化工天然氣為烴類混合物,雖然毒性較低,但長期接觸也施工質(zhì)量經(jīng)濟(jì)效益緊CNMH可出現(xiàn)神經(jīng)衰弱綜合癥,危害人體健康。密相關(guān),而且關(guān)爾到基們女王。施工質(zhì)量的第30卷第10期煤氣與熱力www.watergasheat.com影響因素主要有施工現(xiàn)場(chǎng)管道焊接質(zhì)量不合格、設(shè)到發(fā)生爆炸的時(shí)間分別為5min、10min、30min、I備安裝存在缺陷。h、6h、12h。③運(yùn)行管理問題①天然氣泄漏時(shí)流動(dòng)狀態(tài)判斷a設(shè)備超壓滿足式(1)時(shí),流動(dòng)屬于音速流。為保證調(diào)壓器穩(wěn)定運(yùn)行,必須時(shí)刻監(jiān)測(cè)調(diào)壓設(shè)Po備進(jìn)出口燃?xì)鈮毫?一旦出現(xiàn)超壓情況,不僅會(huì)損害P調(diào)壓器,甚至?xí)＜罢緟^(qū)和管網(wǎng)的運(yùn)行安全。調(diào)壓式中P—大氣絕對(duì)壓力,Pa設(shè)備超壓受以下幾個(gè)方面影響:上游來氣壓力升高P—管道內(nèi)天然氣絕對(duì)壓力,Pa進(jìn)口壓力表出現(xiàn)故障而未能及時(shí)顯示;調(diào)壓器運(yùn)行κ——天然氣等熵指數(shù),取1.316過程中安全閥失效,致使超壓燃?xì)鉄o法放散;運(yùn)行過滿足式(2)時(shí),流動(dòng)屬于亞音速流。程中人員操作失誤等。超壓爆炸雖然屬于物理爆P炸,但爆炸后引起的燃?xì)庑孤O易引發(fā)后繼的火災(zāi)P爆炸。經(jīng)計(jì)算得b天然氣泄漏與爆炸=0.059設(shè)備、管道被腐蝕,密封件失效,儀器、儀表故障,人為誤操作,外界干擾等均是造成燃?xì)庑孤┑囊蛩?。泄漏燃?xì)庥龅秸緟^(qū)內(nèi)火源如施工動(dòng)火、雷電、靜K+1電火花等,易被引燃,發(fā)生爆炸。根據(jù)式(1),氣體泄漏屬于音速流2天然氣泄漏爆炸事故災(zāi)害后果分析②天然氣泄漏量計(jì)算通過對(duì)危險(xiǎn)有害源辨識(shí)可知,由天然氣泄漏導(dǎo)音速流的泄漏量可采用下式計(jì)算8致的火災(zāi)、爆炸事故是影響面最廣、發(fā)展最迅速、后果最嚴(yán)重的燃?xì)馐鹿手?。天然氣爆炸事故大多是由天然氣泄漏后遇到點(diǎn)式中qm—天然氣泄漏質(zhì)量流量kg/火源而形成。事故引起損失的大小與天然氣的泄漏C氣體泄漏系數(shù),圓形裂口取1量和泄漏點(diǎn)附近的人員、財(cái)物分布有關(guān)。A——裂口面積,mm燃?xì)庑孤┖笤斐傻淖畈焕蠊切纬烧魵庠票琈——天然氣摩爾質(zhì)量,kg/mol,取0.016炸。本文遵循事故最大化原則,對(duì)天然氣爆炸事故kg/mol進(jìn)行模擬并對(duì)后果進(jìn)行評(píng)價(jià)。R——摩爾氣體常數(shù),J(mol·K),取8.3142.1蒸氣云爆炸事故機(jī)理(mol·K)蒸氣云爆炸( Vapor Cloud Explosion,VCE)是由T—天然氣溫度,K,取298K于氣體或易于揮發(fā)的液體燃料的大量快速泄漏,與(4)周圍空氣混合形成覆蓋范圍很大的“預(yù)混云”,在某式中m-t時(shí)間內(nèi)天然氣泄漏量kg有限空間遇點(diǎn)火源而導(dǎo)致的爆炸。導(dǎo)致蒸氣云爆1——天然氣泄漏持續(xù)時(shí)間,s炸必須具備可燃?xì)怏w泄漏并與周圍空氣預(yù)混、延遲根據(jù)式(3)、(4)計(jì)算不同泄漏持續(xù)時(shí)間的天然點(diǎn)火、有限空間等條件氣泄漏量,見表1。2.2天然氣泄漏量計(jì)算表1天然氣泄漏量造成天然氣泄漏的原因有多種,如閥門、法蘭密泄漏持續(xù)時(shí)間/min封件失效,管道、儲(chǔ)罐腐蝕及疲勞失效,燃?xì)獬瑝和?.91溢等?？紤]燃?xì)庑孤┑淖畈焕麠l件,進(jìn)行天然氣泄泄漏持續(xù)時(shí)間/h612漏量計(jì)算,先作以下幾點(diǎn)假設(shè):泄漏面積為1.0mm2m/ks117.71中國煤化工圓形孔洞;泄漏時(shí)管道內(nèi)絕對(duì)壓力為1.7MPa;大氣2.3天然氣CNMHG絕對(duì)壓力為101.325kPa;溫度為25℃;從開始泄漏根據(jù)荷蘭尤阢( eueriands OrganiB42www.watergasheat.cor魏璠,等:天然氣調(diào)壓站安全評(píng)價(jià)與管理第30卷第10期zation for Applied Science Research)建議,蒸氣云爆系列安全措施,并嚴(yán)格執(zhí)行,確保安全運(yùn)營。炸的沖擊波損傷半徑可按下式預(yù)測(cè)9①設(shè)計(jì)方面R=C(NE)(5)天然氣調(diào)壓站設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮運(yùn)行的安全可E=mQ(6)靠性,嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范及規(guī)定,采用國內(nèi)外成熟先式中R——損傷半徑,m進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。C.經(jīng)驗(yàn)常數(shù),m·kJ,取值見表2設(shè)置事故監(jiān)測(cè)和應(yīng)急裝置,以避免事故的發(fā)生N效率因子,一般取10%或?qū)⑹鹿试斐傻奈：皳p失降到最低程度。E——爆炸能量,kJ調(diào)壓區(qū)內(nèi)的電氣設(shè)備必須選用防爆型,并要保天然氣的高熱值,kJ/kg,取55683k/證系統(tǒng)連接完成后,整體防爆性能滿足要求②施工方面表2C取值施工企業(yè)在進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)制定完善損傷等級(jí)」C.設(shè)備損壞情況人員傷亡情況的安全技術(shù)措施。施工安全技術(shù)措施內(nèi)容必須符合現(xiàn)行安全生產(chǎn)法律、法規(guī)和安全技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。要級(jí)損傷區(qū)域內(nèi)人加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理配備專職安全管理人員。級(jí)損傷003/重創(chuàng)建筑物內(nèi)員中1%死于肺部③安全管理方面的加工設(shè)備傷害,50%耳膜破壞,50%被碎片擊傷天然氣調(diào)壓站應(yīng)按照《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》(勞動(dòng)部[1996]140號(hào))進(jìn)行管理;建立特破壞建筑物外二級(jí)損傷區(qū)域內(nèi)人二級(jí)損傷0.06表可修復(fù)性員中1%耳膜破壞種設(shè)備技術(shù)檔案,內(nèi)容包括設(shè)備的設(shè)計(jì)文件、制造單破壞1%被碎片擊傷位、產(chǎn)品質(zhì)量合格證、使用維護(hù)說明等文件;應(yīng)對(duì)設(shè)備和管道進(jìn)行日常維護(hù)與保養(yǎng),并有檢測(cè)和維修記三級(jí)損傷0.15玻璃破碎三級(jí)損傷區(qū)域內(nèi)人員被碎玻璃擊傷錄四級(jí)損傷0.4010%玻璃破碎4結(jié)論聯(lián)合式(3)~(6),計(jì)算出不同泄漏持續(xù)時(shí)間下①泄漏是引起火災(zāi)、爆炸的主要因素,設(shè)計(jì)不的損傷半徑,見表3合理、施工和管理階段的不合理操作均會(huì)引起燃?xì)獗?損傷半徑泄漏的發(fā)生。泄漏持續(xù)時(shí)間②蒸氣云模型分析結(jié)果表明,1mm2的泄漏5面積,即使泄漏持續(xù)5min,四級(jí)損傷半徑會(huì)達(dá)到級(jí)損0.496.62m?；馂?zāi)、爆炸是調(diào)壓區(qū)應(yīng)重點(diǎn)防范的事故。損傷半徑二級(jí)損傷傷傷0.991.81③為了防止天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故,三級(jí)損2.493.134.52在工程的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理階段都要制定安全四級(jí)損傷6.628.3512.05措施并嚴(yán)格執(zhí)行。泄漏持續(xù)時(shí)間/h級(jí)損傷142.072.61參考文獻(xiàn)損傷半徑二級(jí)損傷2.285.21[1]邵華.燃?xì)庹{(diào)壓站的安全裝置及其安全性分析[J]三級(jí)損5.6910.3413.03煤氣與熱力,2009,29(6):BO1-BO4四級(jí)損15.1834.75[2]霍俊民,羅維昆.天然氣調(diào)壓與安全的探討[J].煤氣由此可見,泄漏后遇明火點(diǎn)燃的天然氣爆炸事與熱力,2004,24(6):315-317故的危害程度及影響范圍均與泄漏時(shí)間有關(guān),泄漏[3]GB50016-2006,建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S時(shí)間越長,泄漏量越大,損傷半徑越大。[4]段常貴.燃?xì)廨斉?第3版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,20013防止燃?xì)庑孤┗馂?zāi)、爆炸事故的措施[5]劉寶榮,朱燃?xì)庑孤?dǎo)致爆炸的危害重大,為了避免燃?xì)釺H中國煤化工屆損事故原因的定性定量災(zāi)害事故的發(fā)生,在工程的每一個(gè)階段均要制定CNMHG,275):48笫30卷第10期煤氣與熱力www.watergasheat,c6]郭文軍,江見鯨.城市燃?xì)獗ㄊ鹿始捌浞乐螌?duì)策學(xué)版),2006,34(5):48-5J].煤氣與熱力,1998,18(3):41-43[冂]賈雁群,李連星,葉茂.燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏事故原因分析與作者簡(jiǎn)介:魏璠(1978-),女,天津人,講師,博士,主要從預(yù)防措施[J].煤氣與熱力,2005,25(7):50-61事余熱回收利用、燃?xì)獍踩认嚓P(guān)方向的研究工[8]彭世尼.燃?xì)獍踩夹g(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2005電話:(022)230852229]張瑞華,陳國華,張暉.TNO多能法在蒸氣云爆炸模擬E-mail:weifanl978@163.com評(píng)價(jià)中的工程應(yīng)用[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科收稿日期:2010-04-07;修回日期:2010-04-20標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范簡(jiǎn)訊·《城鎮(zhèn)燃?xì)馇袛嚅y和放散閥》行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布2010年8月3日,住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《城鎮(zhèn)燃?xì)馇袛嚅y和放散閥》城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),編號(hào)為J/T335-2010,自2011年2月1日起實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所組織中囯標(biāo)準(zhǔn)岀版社(htp:/www.spc,net.cn)岀版發(fā)行。(本刊通訊員供稿)道亦到不銹鋼環(huán)形波紋管外表包覆PVC0acyIna0寧兩端配接頭組合,適用于外墻管道敷設(shè)和燃?xì)獗沓隹谥寥季咧g的燃?xì)夤艿拦芡ㄌ煜路?wù)萬家家庭地?zé)峁艿老到y(tǒng)波外形美觀、使用壽命長、安裝方便可采用明裝、暗敷、埋墻等多種安裝方式耐腐蝕、柔軟性卓越,是傳統(tǒng)管道理想的燃?xì)庥梅嵌ǔ卟讳P鋼波紋管替代品。材精良,工藝先進(jìn)內(nèi)管采用SU304不銹鋼外層采用特殊阻燃材料整體式結(jié)構(gòu)和雙錐面密封。家庭燃?xì)夤艿老到y(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起草單住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部推廣中國城市燃?xì)鈪f(xié)會(huì)重點(diǎn)推薦市鄞州安邦管業(yè)有限公司孌全、可、使用壽命長不脫落、開裂、不怕高溫能有效杜絕鼠蟲噬咬使用壽命長達(dá)30年,埋入墻體的可埋管與建筑同壽命易織剃、易清潔阻燃套管為黃色起警示作用,能有效區(qū)分其他管道,套管表面光滑,清潔方便。燃?xì)饩哂貌讳P鋼波紋軟管柝卸方便,可反復(fù)安裝耐腐蝕、密封性好、表面美觀、使用壽命長、連接方便、安全可靠燃?xì)獗砭卟讳P鋼波紋軟管國家燃?xì)庥镁哔|(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)由優(yōu)質(zhì)304不銹鋼制造。耐腐蝕、耐地址寧波市高橋鎮(zhèn)歧陽老鼠山工業(yè)區(qū)(315175)高低溫、密封性好、通徑大、流量大、承壓電話574)88014421高、使用壽命長。管體經(jīng)固溶熱處理柔性好,能任意彎曲,連接安裝可靠方便。產(chǎn)傳真:(0574)88014420水用不銹鋼I中國煤化工擇新,是熱水器、衛(wèi)生潔具安網(wǎng)址:www.nbabgy.comCNMHGB44