第30卷第10期煤氣與熱力Vol. 30 No. 102010年10月GAS & HEATOet. 2010天然氣調(diào)壓站安全評價與管理魏璠'，渠穎2(1.天津城市建設(shè)學(xué)院能源與機械工程系，天津300384; 2. 中國市政工程華北設(shè)計研究總院，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)、爆炸的危險因素,遵循安全評價中事故最大化原則,以蒸氣云爆炸為模型,對天然氣泄漏火災(zāi)、爆炸的災(zāi)害后果進行了定量分析。在泄漏面積為1 mm2的情況下,即使泄漏持續(xù)5 min,四級損傷半徑會達到6.62 m。在工程的設(shè)計、施工及運行管理階段要制定有針對性的安全措施并嚴(yán)格執(zhí)行。關(guān)鍵詞:調(diào)壓站; 泄漏;火災(zāi);爆炸;安全評價中圖分類號: TU996文獻標(biāo)識碼: B文章編號: 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 quantita-tively analyzed by vapor cloud explosion model according to the accident maximization principle in safetyevaluation. Under the condition of leakage area of 1 mm2，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 management.Key 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工藝過程危險性安全運營是天然氣穩(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，實現(xiàn)穩(wěn)定輸生泄漏,易造成火災(zāi)、爆炸或中毒等事故[121。本文送“4。由于設(shè)備及管道材質(zhì)的問題、施工不當(dāng)、運對天然氣調(diào)壓站存在的安全問題進行分析,提出有行管理不到位等原因,均會造成燃?xì)庑孤鸹鹦У姆婪洞胧?消除安全隱患，從而確保城市燃?xì)獍矠?zāi).爆炸等安全事故5-71。全、平穩(wěn)供應(yīng)。①設(shè)備及管道材質(zhì)問題1主要危險因素分析調(diào)壓器的工作壓力較高,要求設(shè)備和管道的材1.1介質(zhì)本身的危險性質(zhì)滿足強度要求。在設(shè)計及選型過程中,如果對設(shè)天然氣是易燃易爆的物質(zhì),屬于甲類火災(zāi)危險備和管道規(guī)格、材質(zhì)要求不合理,必將對后繼過程產(chǎn)性物質(zhì)甲。天然氣泄漏后,極易擴散到空氣中,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施工質(zhì)量問題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)量不僅與系統(tǒng)的使用壽命、經(jīng)濟效益緊可出現(xiàn)神經(jīng)衰弱綜合癥,危害人體健康。密相關(guān),而且關(guān)系到系統(tǒng)的運行安全。施工質(zhì)量的●B41●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)場管道焊接質(zhì)量不合格、設(shè)到發(fā)生爆炸的時間分別為5 min.10 min、30 min、1備安裝存在缺陷。h.6 h、12 h。③運行管理問題①天然 氣泄漏時流動狀態(tài)判斷a.設(shè)備超壓滿足式(1)時,流動屬于音速流。為保證調(diào)壓器穩(wěn)定運行,必須時刻監(jiān)測調(diào)壓設(shè)_2_)=(1)備進出口燃?xì)鈮毫?一旦出現(xiàn)超壓情況,不僅會損害p \k+1/調(diào)壓器,甚至?xí)＜罢緟^(qū)和管網(wǎng)的運行安全。調(diào)壓式中-大氣絕對壓力,Pa設(shè)備超壓受以下幾個方面影響:上游來氣壓力升高，p- - 管道內(nèi)天然氣絕對壓力,Pa進口壓力表出現(xiàn)故障而未能及時顯示;調(diào)壓器運行天然氣等熵指數(shù),取1.316過程中安全閥失效,致使超壓燃?xì)鉄o法放散;運行過滿足式(2)時,流動屬于亞音速流。程中人員操作失誤等。超壓爆炸雖然屬于物理爆P>1_2 )產(chǎn)p>(k+1)(2)炸,但爆炸后引起的燃?xì)庑孤O易引發(fā)后繼的火災(zāi)、爆炸。經(jīng)計算得:b.天然氣泄漏與爆炸Po=0.059 6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?0.544素。泄漏燃?xì)庥龅秸緟^(qū)內(nèi)火源如施工動火、雷電、靜根據(jù)式(1),氣體泄漏屬于音速流。電火花等,易被引燃,發(fā)生爆炸。②天然氣泄漏量計算2天然氣泄漏爆炸事故災(zāi)害后果分析通過對危險有害源辨識可知，由天然氣泄漏導(dǎo)音速流的泄漏量可采用下式計算'8:致的火災(zāi)、爆炸事故是影響面最廣、發(fā)展最迅速、后qm =CgAp、/xM|_ 2岢(3)果最嚴(yán)重的燃?xì)馐鹿手? -。RT\K+1)天然氣爆炸事故大多是由天然氣泄漏后遇到點式中9.- 天然氣泄漏 質(zhì)量流量,kg/s火源而形成。事故引起損失的大小與天然氣的泄漏Cag-氣體泄漏系數(shù),圓形裂口取1量和泄漏點附近的人員、財物分布有關(guān)。A一裂口 面積,mm2燃?xì)庑孤┖笤斐傻淖畈焕蠊切纬烧魵庠票琈一天然氣摩爾質(zhì)量,kg/mol,取0.016炸。本文遵循事故最大化原則，對天然氣爆炸事故kg/ mol進行模擬并對后果進行評價。R-- -摩爾氣體常數(shù),J/(mol ●K),取8.3142.1蒸氣云爆炸 事故機理J/(mol. K)蒸氣云爆炸( Vapor Cloud Explosion, VCE)是由T一天然氣溫度,K,取298 K于氣體或易于揮發(fā)的液體燃料的大量快速泄漏，與m =qmt(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 時間內(nèi)天然氣泄漏量,kg，一有限空間遇點火源而導(dǎo)致的爆炸。導(dǎo)致蒸氣云爆一天 然氣泄漏持續(xù)時間,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)計算不同泄漏持續(xù)時間的天然點火、有限空間等條件。氣泄漏量,見表1。表1天然氣泄漏量2.2天然 氣泄漏量計算造成天然氣泄漏的原因有多種,如閥門、法蘭密泄漏持續(xù)時間/ min51030封件失效,管道儲罐腐蝕及疲勞失效,燃?xì)獬瑝和鈓/kg0. 821. 644.91溢等?？紤]燃?xì)庑孤┑淖畈焕麠l件,進行天然氣泄泄漏持續(xù)時間/h12漏量計算，先作以下幾點假設(shè):泄漏面積為1. 0 mm29.8158. 86 :117.71圓形孔洞;泄漏時管道內(nèi)絕對壓力為1.7 MPa;大氣2.3 天然氣蒸 氣云爆炸傷害評估絕對壓力為101. 325 kPa;溫度為25 C ;從開始泄漏根據(jù)荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究院( Netherlands Organi-●B42●www. watergasheat. com魏播,等:天然氣調(diào)壓站安全評價與管理第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,確保安全運營。炸的沖擊波損傷半徑可按下式預(yù)測9:①設(shè)計方面R=C,(NE)李(5)天然氣調(diào)壓站設(shè)計時需充分考慮運行的安全可靠性,嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范及規(guī)定,采用國內(nèi)外成熟先E =mQn(6)進的技術(shù)和設(shè)備。式中R一- 損傷半徑,m設(shè)置事故監(jiān)測和應(yīng)急裝置，以避免事故的發(fā)生-經(jīng)驗常數(shù),m. kJ-/3 ,取值見表2或?qū)⑹鹿试斐傻奈：皳p失降到最低程度。N-效率因子,一般取10%調(diào)壓區(qū)內(nèi)的電氣設(shè)備必須選用防爆型,并要保E--爆炸能量,kJQn一天然氣的高熱值 , kJ/kg,取55 683 kJ/證系統(tǒng)連接完成后,整體防爆性能滿足要求。②施工方面kg施工企業(yè)在進行施工組織設(shè)計時,應(yīng)制定完善表2 C。取值的安全技術(shù)措施。施工安全技術(shù)措施內(nèi)容必須符合| 損傷等級| C。| 設(shè)備損壞情況人員傷亡情況現(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)。要一級損傷區(qū)域內(nèi)人加強施工現(xiàn)場的安全管理,配備專職安全管理人員。-級損傷 0.03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》(勞動部[ 1996]140號)進行管理;建立特破壞建筑物外|二級 損傷區(qū)域內(nèi)人種設(shè)備技術(shù)檔案,內(nèi)容包括設(shè)備的設(shè)計文件、制造單二 級損傷0.06 表,可修復(fù)性| 員中1%耳膜破壞，位、產(chǎn)品質(zhì)量合格證、使用維護說明等文件;應(yīng)對設(shè)破壞1%被碎片擊傷三級損傷0.15 玻璃破碎三級損傷區(qū)域內(nèi)人備和管道進行日常維護與保養(yǎng),并有檢測和維修記員被碎玻璃擊傷錄。四級損傷|0.4010%玻璃破碎4結(jié)論聯(lián)合式(3) ~ (6),計算出不同泄漏持續(xù)時間下①泄漏是引起火災(zāi)、爆炸的主要因素,設(shè)計不合理、施工和管理階段的不合理操作均會引起燃?xì)獾膿p傷半徑，見表3。泄漏的發(fā)生。表3損傷半徑②蒸氣云模型分析結(jié)果表明,1 mm2的泄漏泄漏持續(xù)時間/ min503(面積，即使泄漏持續(xù)5min,四級損傷半徑會達到- -級損傷 0.490. 620.916.62m?；馂?zāi)、爆炸是調(diào)壓區(qū)應(yīng)重點防范的事故。損傷半徑二級損傷0.991.251.81③為了防止天然 氣泄漏發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故，三級損傷2.493. 134.52在工程的設(shè)計施工及運行管理階段都要制定安全四級損傷6. 628.3512. 05泄漏持續(xù)時間/h1措施并嚴(yán)格執(zhí)行。- .級損傷 1.142.072. 61參考文獻:損傷半徑二級損傷2. 284.145.21[1]邵華. 燃?xì)庹{(diào)壓站的安全裝置及其安全性分析[J].三級損傷5. 6910.3413. 03煤氣與熱力,2009 ,29(6):B01 - B04.四級損傷15. 18 .27. 5834.75[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間有關(guān),泄漏[3] GB 50016- -2006 ,建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].[4]段常貴. 燃?xì)廨斉?第3版)[M].北京:中國建筑工時間越長,泄漏量越大,損傷半徑越大。業(yè)出版社,2001.3防止燃?xì)庑孤┗馂?zāi)、爆炸事故的措施.5]劉寶榮,朱喜成,杜宇峰,等.燃?xì)庀到y(tǒng)漏損事故原因燃?xì)庑孤?dǎo)致爆炸的危害重大,為了避免燃?xì)獾亩ㄐ远糠治鯷J]，煤氣與熱力,2007 ,27(5):48 -災(zāi)害事故的發(fā)生,在工程的每一個階段均要制定一50.●B43●第30卷第10期煤氣與熱力www. watergasheat. com[6] 郭文軍，江見鯨.城市燃?xì)獗ㄊ鹿始捌浞乐螌Σ邔W(xué)版) ,2006 ,34(5):48 -50.[J].煤氣與熱力,1998 ,18(3):41-43.[7] 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介:魏瑉(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，作。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: wei_ fan1978@ 163. com評價中的工程應(yīng)用[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(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),編號為CJ/T 335- -2010,自 2011年2月1日起實施。該標(biāo)準(zhǔn)由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所組織中國標(biāo)準(zhǔn)出版社(htp://www.spe.net.cn)出版發(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PVC兩端配接頭組合，適用于外墻管道敷設(shè)DAcyIDaO寧和燃?xì)獗沓隹谥寥季咧g的燃?xì)夤艿?。管通天下服?wù)萬家外形美觀、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，波家庭地?zé)峁艿老到y(tǒng)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。市德材精良，工藝先進內(nèi)管采用SU304不銹鋼,外層采用特殊阻燃材料，鄞整體式結(jié)構(gòu)和雙錐面密封。.安全， 可靠、使用壽命長不脫落、7州開裂、不怕高溫能有效杜絕鼠蟲噬咬使用壽命長達30年,埋入墻體的可埋管與建筑同壽命。家庭燃?xì)夤艿老到y(tǒng)安_易識別、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。邦燃?xì)饩哂貌讳P鋼波紋軟管拆部方便，可反復(fù)安裝管業(yè)耐腐蝕、密封性好、表面美觀、使用TLTU壽命長連接方便安全可靠。有國家標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起草單位燃?xì)獗砭卟讳P鋼波紋軟管住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部推廣中國城市燃?xì)鈪f(xié)會重點推薦限國家燃?xì)庥镁哔|(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測由優(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、承壓高、使用壽命長。管體經(jīng)固溶熱處理柔性電話:(0574)88014421好能任意彎曲 ，連接安裝可靠方便。產(chǎn)傳真:(0574)88014420水用不銹鋼波紋軟管品永久光亮如新，是熱水器、衛(wèi)生潔具安網(wǎng)址:www.nbabgy.com裝最理想的選擇?！馚44.