天然气管道火灾爆炸事故分析及预防措施

天然气管道火灾爆炸事故分析及预防措施

夏金斌

山东九洲安全技术有限公司 山东淄博 255000

摘要：伴随着天然气管道工业的迅速发展，管道泄漏引发的火灾爆炸事故也随之增多。基于此，本文对天然气管道火灾爆炸事故展开了分析，通过软件模拟分析对事故后果进行了研究，并结合事故成因提出了相应的火灾预防措施，希望为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：天然气管道；爆炸事故；火灾预防

引言：在天然气需求不断增加的背景下，大量的天然气管道得到了敷设，成为了城市燃气管网的重要基础设施组成部分。但就目前来看，人们对天然气管道可能引发的火灾爆炸事故认识不足，不利于事故预防工作开展。因此，还应加强天然气管道火灾爆炸事故研究，以便采取科学预防措施为天然气消费提供安全保障。

1天然气管道火灾爆炸事故分析

1.1事故后果分析

天然气管道发生火灾爆炸事故，主要将引起三类后果，具体为喷射云、气云燃烧和气云爆炸。在管道内压较高的情况下，一旦发生泄漏将造成天然气在高压作用下向外喷射，遇到静电火花或明火等火源将形成喷射火焰^[1]。以直径为500mm，压力为0.7MPa，长30km的管道为例，管内外温度均为20℃，同时泄漏口直径达到管道直径20%的情况下，采用ALOHA软件进行泄漏后火灾爆炸数值模拟，可以得到表1，而这些危害将在60s内发生。现阶段城市范围内，广泛使用中高压燃气管道，因此管道一旦泄漏容易发生该类火灾事故。

表 1 天然气管道泄漏发生喷射火灾事故的影响区域范围

气云燃烧和爆炸同样发生在管道泄漏后，由于泄漏口位置并未立即点燃，而是沿着通风口或管沟向外扩散，与空气均匀混合，最终形成了爆炸性混合气体。遭遇明火等火源，将引发气云燃烧或爆炸，产生大量热辐射，给周围带来严重危害。与空气相比较，天然气密度较小，通常难以形成气云。但一旦产生爆炸气云，超压达到0.1atm将导致桥梁等构筑物发生破坏，超压达到0.35atm可以造成构筑物严重破坏，并且直接吹走人员，导致人员被埋入废墟，致命率达到50%。结合上述案例，假设事故发生当天风速达到2m/s，爆炸下限为5%，在天然气浓度达到3%-5%的区域都可能发生气云燃烧或爆炸，转换为距离则是距离泄漏点61-78m的位置都可能发生气云燃烧或爆炸。一旦引发气云爆炸，周围80m范围内都将受到威胁，31m内冲击波超压将达到5.52×10⁴Pa，构筑物将发生严重损坏，人员也将发生严重伤亡，42m以内属于人员严重伤害区域，超压将达到2.41×10⁴Pa，85m内能够震碎玻璃，超压约0.69×10⁴Pa。

1.2事故成因分析

在城市天然气管道得到广泛铺设的情况下，引起管道火灾爆炸事故的原因较多。从总体上来看，大致可以划分为设施老化故障、安装操作不当和用户使用不当三类。

在城市范围内，天然气管道主要采用地下敷设方式，并且涉及范围广泛，给管道检修和维护带来了较大困难。一旦发生泄漏，则存在难以发现的问题，造成泄漏的天然气遇到火源后发生火灾爆炸。与此同时，敷设的管道多承担一定压力，使用期间受到地面震动、土壤腐蚀等因素影响，容易造成部分管段老化泄漏，通过电力管沟进入管廊等相对密闭地下空间，可能达到爆炸极限范围。

为预防火灾爆炸事故，天然气公司在安装管道时将采取一系列安全防护措施，完成防爆阀、安全散放等各种设施安装。但在实践操作的过程中，由于人员疏忽可能导致安全设施无法发挥作用，如在安装阀门过程中，未能严格进行材料检测，导致质量缺陷未能及时发现。而泄漏的天然气在阀门井内聚集，也容易达到爆炸极限范围。在管道敷设或设施维护期间，施工操作不规范也可能导致管道存在安全隐患，后期运行后出现泄漏等情况。

在天然气管道入户的情况下，用户操作不当也可能引发火灾爆炸事故。用户缺乏对天然气事故危害性的认识，在日常使用中忘记关掉阀门，造成管道中的天然气泄漏，在达到一定浓度后可能引发爆炸。此外，用户在室内装修期间，随意进行天然气管道设施的改迁或不清楚管道位置，都可能引发管道泄漏问题，继而面临火灾爆炸事故威胁。

2天然气管道火灾爆炸事故预防

2.1合理规划设计

在天然气管道火灾爆炸事故预防方面，应首先杜绝先天性隐患的存在。从管道规划建设开始，应按照国家有关标准规范规定合理设计，在充分完成地区环境调研的基础上，从经济、安全角度进行管线和直径的合理选择，使管道敷设避开构筑物基础周围，尽量避免与电力等管沟一同埋设。在管道设计期间，应强化可行性和风险评估，选择与环境相适应的外敷防腐绝缘层的高性能管道，引进先进管道密封和焊接技术，最大限度降低管道泄漏的可能性

^[2]。在相关设施选择上，还应结合环境、气候等因素选用可靠设备、材料，保证管道运行安全。在管道敷设问题，还应设置永久性安全警示标志，在容易遭受破坏区域采取防撞等保护措施。

2.2重视施工管理

在天然气管道施工、维护期间，还应加强监督管理，按照设计要求进行准确核对，并做到规范施工，以便使各种安全隐患得到及时消除。如在管道运输、装卸和安装期间，还应严格按照要求加强管道保护，做好管道检查，保证管道防腐绝缘层机械强度和绝缘性能良好。完成管道安装后，需要开展强度、气密性等试验，保证阀门灵活启闭。管道敷设前，应按规范加强管沟处理，保证管线周围和顶部的土能够分层夯实。此外，还应加强安全阀等各种设施安装管理，促使管道施工质量得到保障。

2.3加强安全宣传教育

在天然气使用方面，需要加强安全宣传教育，提高用户对管道防护问题的认识，在日常生活中能够规范进行相关设施操作。在用户重视程度得到提高的情况下，能够定期对室内相关设施进行检查，发现问题立即通知相关机构处理。企业结合实际情况，需要定期开展巡查工作，向用户传递事故预防有关知识。此外，应联合社区组织人员进行应急处置预案演练，促使用户掌握天然气管道火灾爆炸事故处理知识，尽可能避免事故引发严重后果。

结论：综上所述，天然气管道一旦发生泄漏，就可能引发喷射云、气云燃烧和气云爆炸等不同类型的火灾爆炸事故，从而带来人员伤亡、构筑物损毁等严重后果。为保证人员生命财产安全，还应结合事故发生原因采取相应预防措施，从管道设计、施工和使用管理三个层面开展工作，继而使事故得到全方位防控。

参考文献：

[1]周庆辉,肖龙,白宗杰,等.综合管廊燃气管道泄漏火灾模拟分析[J].消防科学与技术,2019,38(07):946-949.

[2]王文和,刘林精,董传富,等.城市埋地燃气管道泄漏火灾致因耦合分析[J].消防科学与技术,2019,38(03):430-433.