天然气调压站安全评价与管理

第30卷第10期煤气与热力Ⅴol.30No.102010年10月gas heatOct.2010天然气调压站安全评价与管理魏璠,渠颍(1.天津城市建设学院能源与机械工程系,天津300384;2.中国市政工程华北设计研究总院,天津300074)摘要:分析了导致天然气调压站泄漏造成火灾、爆炸的危险因素,遵循安全讦评价中事故最大化原则,以燕气云爆炸为模型,对天然气泄漏火灾、爆炸的灾害后果进行了定量分析。在泄漏面积为1mm2的情况下,即使泄漏持续5mi,四级损伤半径会达到6.62m。在工程的设计、施工及运行管理阶段要制定有针对性的安全措施并严格执行。关键词:调压站;泄漏;火灾;爆炸;安全评价中图分类号:TU996文献标识码:B文章编号: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调压站是天然气输配系统的重要组成部分,其1.2工艺过程危险性安全运营是天然气稳定供应的重要保证。由于调压调压器是调压站的主要设备,其功能是根据燃站内设备繁杂,且天然气运行压力较高,一旦燃气发气的需要情况将燃气调至不同压力,实现稳定输生泄漏,易造成火灾、爆炸或中毒等事故2。本文送4。由于设备及管道材质的问题、施工不当、运对天然气调压站存在的安全问题进行分析,提出有行管理不到位等原因,均会造成燃气泄漏,引起火效的防范措施,消除安全隐患,从而确保城市燃气安灾、爆炸等安全事故3全、平稳供应。①设备及管道材质问题1主要危险因素分析调压器的工作压力较高,要求设备和管道的材1介质本身的危险性质满足强度要求。在设计及选型过程中,如果对设天然气是易燃易爆的物质,属于甲类火灾危险备和管道规格、材质要求不合理,必将对后继过程产性物质。天然气泄漏后,极易扩散到空气中,形生严重影响,造成安全隐患。成蒸气云,遇火源或高温热源极易发生爆炸。此外②施工中国煤化工天然气为烃类混合物,虽然毒性较低,但长期接触也施工质量经济效益紧CNMH可出现神经衰弱综合症,危害人体健康。密相关,而且关尔到基们女王。施工质量的第30卷第10期煤气与热力www.watergasheat.com影响因素主要有施工现场管道焊接质量不合格、设到发生爆炸的时间分别为5min、10min、30min、I备安装存在缺陷。h、6h、12h。③运行管理问题①天然气泄漏时流动状态判断a设备超压满足式(1)时,流动属于音速流。为保证调压器稳定运行,必须时刻监测调压设Po备进出口燃气压力,一旦出现超压情况,不仅会损害P调压器,甚至会危及站区和管网的运行安全。调压式中P—大气绝对压力,Pa设备超压受以下几个方面影响:上游来气压力升高P—管道内天然气绝对压力,Pa进口压力表出现故障而未能及时显示;调压器运行κ——天然气等熵指数,取1.316过程中安全阀失效,致使超压燃气无法放散;运行过满足式(2)时,流动属于亚音速流。程中人员操作失误等。超压爆炸虽然属于物理爆P炸,但爆炸后引起的燃气泄漏极易引发后继的火灾P爆炸。经计算得b天然气泄漏与爆炸=0.059设备、管道被腐蚀,密封件失效,仪器、仪表故障,人为误操作,外界干扰等均是造成燃气泄漏的因素。泄漏燃气遇到站区内火源如施工动火、雷电、静K+1电火花等,易被引燃,发生爆炸。根据式(1),气体泄漏属于音速流2天然气泄漏爆炸事故灾害后果分析②天然气泄漏量计算通过对危险有害源辨识可知,由天然气泄漏导音速流的泄漏量可采用下式计算8致的火灾、爆炸事故是影响面最广、发展最迅速、后果最严重的燃气事故之一。天然气爆炸事故大多是由天然气泄漏后遇到点式中qm—天然气泄漏质量流量kg/火源而形成。事故引起损失的大小与天然气的泄漏C气体泄漏系数,圆形裂口取1量和泄漏点附近的人员、财物分布有关。A——裂口面积,mm燃气泄漏后造成的最不利后果是形成蒸气云爆M——天然气摩尔质量,kg/mol,取0.016炸。本文遵循事故最大化原则,对天然气爆炸事故kg/mol进行模拟并对后果进行评价。R——摩尔气体常数,J(mol·K),取8.3142.1蒸气云爆炸事故机理(mol·K)蒸气云爆炸( Vapor Cloud Explosion,VCE)是由T—天然气温度,K,取298K于气体或易于挥发的液体燃料的大量快速泄漏,与(4)周围空气混合形成覆盖范围很大的“预混云”,在某式中m-t时间内天然气泄漏量kg有限空间遇点火源而导致的爆炸。导致蒸气云爆1——天然气泄漏持续时间,s炸必须具备可燃气体泄漏并与周围空气预混、延迟根据式(3)、(4)计算不同泄漏持续时间的天然点火、有限空间等条件气泄漏量,见表1。2.2天然气泄漏量计算表1天然气泄漏量造成天然气泄漏的原因有多种,如阀门、法兰密泄漏持续时间/min封件失效,管道、储罐腐蚀及疲劳失效,燃气超压外4.91溢等。考虑燃气泄漏的最不利条件,进行天然气泄泄漏持续时间/h612漏量计算,先作以下几点假设:泄漏面积为1.0mm2m/ks117.71中国煤化工圆形孔洞;泄漏时管道内绝对压力为1.7MPa;大气2.3天然气CNMHG绝对压力为101.325kPa;温度为25℃;从开始泄漏根据荷兰尤阢( eueriands OrganiB42www.watergasheat.cor魏璠,等:天然气调压站安全评价与管理第30卷第10期zation for Applied Science Research)建议,蒸气云爆系列安全措施,并严格执行,确保安全运营。炸的冲击波损伤半径可按下式预测9①设计方面R=C(NE)(5)天然气调压站设计时需充分考虑运行的安全可E=mQ(6)靠性,严格遵循相关规范及规定,采用国内外成熟先式中R——损伤半径,m进的技术和设备。C.经验常数,m·kJ,取值见表2设置事故监测和应急装置,以避免事故的发生N效率因子,一般取10%或将事故造成的危害及损失降到最低程度。E——爆炸能量,kJ调压区内的电气设备必须选用防爆型,并要保天然气的高热值,kJ/kg,取55683k/证系统连接完成后,整体防爆性能满足要求②施工方面表2C取值施工企业在进行施工组织设计时,应制定完善损伤等级」C.设备损坏情况人员伤亡情况的安全技术措施。施工安全技术措施内容必须符合现行安全生产法律、法规和安全技术规范标准。要级损伤区域内人加强施工现场的安全管理配备专职安全管理人员。级损伤003/重创建筑物内员中1%死于肺部③安全管理方面的加工设备伤害,50%耳膜破坏,50%被碎片击伤天然气调压站应按照《压力管道安全管理与监察规定》(劳动部[1996]140号)进行管理;建立特破坏建筑物外二级损伤区域内人二级损伤0.06表可修复性员中1%耳膜破坏种设备技术档案,内容包括设备的设计文件、制造单破坏1%被碎片击伤位、产品质量合格证、使用维护说明等文件;应对设备和管道进行日常维护与保养,并有检测和维修记三级损伤0.15玻璃破碎三级损伤区域内人员被碎玻璃击伤录四级损伤0.4010%玻璃破碎4结论联合式(3)~(6),计算出不同泄漏持续时间下①泄漏是引起火灾、爆炸的主要因素,设计不的损伤半径,见表3合理、施工和管理阶段的不合理操作均会引起燃气表3损伤半径泄漏的发生。泄漏持续时间②蒸气云模型分析结果表明,1mm2的泄漏5面积,即使泄漏持续5min,四级损伤半径会达到级损0.496.62m。火灾、爆炸是调压区应重点防范的事故。损伤半径二级损伤伤伤0.991.81③为了防止天然气泄漏发生火灾、爆炸事故,三级损2.493.134.52在工程的设计、施工及运行管理阶段都要制定安全四级损伤6.628.3512.05措施并严格执行。泄漏持续时间/h级损伤142.072.61参考文献损伤半径二级损伤2.285.21[1]邵华.燃气调压站的安全装置及其安全性分析[J]三级损5.6910.3413.03煤气与热力,2009,29(6):BO1-BO4四级损15.1834.75[2]霍俊民,罗维昆.天然气调压与安全的探讨[J].煤气由此可见,泄漏后遇明火点燃的天然气爆炸事与热力,2004,24(6):315-317故的危害程度及影响范围均与泄漏时间有关,泄漏[3]GB50016-2006,建筑设计防火规范[S时间越长,泄漏量越大,损伤半径越大。[4]段常贵.燃气输配(第3版)[M].北京:中国建筑工业出版社,20013防止燃气泄漏火灾、爆炸事故的措施[5]刘宝荣,朱燃气泄漏导致爆炸的危害重大,为了避免燃气TH中国煤化工届损事故原因的定性定量灾害事故的发生,在工程的每一个阶段均要制定CNMHG,275):48笫30卷第10期煤气与热力www.watergasheat,c6]郭文军,江见鲸.城市燃气爆炸事故及其防治对策学版),2006,34(5):48-5J].煤气与热力,1998,18(3):41-43[冂]贾雁群,李连星,叶茂.燃气管网泄漏事故原因分析与作者简介:魏璠(1978-),女,天津人,讲师,博士,主要从预防措施[J].煤气与热力,2005,25(7):50-61事余热回收利用、燃气安全等相关方向的研究工[8]彭世尼.燃气安全技术[M].重庆:重庆大学出版社,2005电话:(022)230852229]张瑞华,陈国华,张晖.TNO多能法在蒸气云爆炸模拟E-mail:weifanl978@163.com评价中的工程应用[J].华南理工大学学报(自然科收稿日期:2010-04-07;修回日期:2010-04-20标准规范简讯·《城镇燃气切断阀和放散阀》行业产品标准发布2010年8月3日,住房和城乡建设部发布《城镇燃气切断阀和放散阀》城镇建设行业产品标准,编号为J/T335-2010,自2011年2月1日起实施。该标准由住房和城乡建设部标准定额研究所组织中囯标准岀版社(htp:/www.spc,net.cn)岀版发行。(本刊通讯员供稿)道亦到不锈钢环形波纹管外表包覆PVC0acyIna0宁两端配接头组合,适用于外墙管道敷设和燃气表出口至燃具之间的燃气管道管通天下服务万家家庭地热管道系统波外形美观、使用寿命长、安装方便可采用明装、暗敷、埋墙等多种安装方式耐腐蚀、柔软性卓越,是传统管道理想的燃气用非定尺不锈钢波纹管替代品。材精良,工艺先进内管采用SU304不锈钢外层采用特殊阻燃材料整体式结构和双锥面密封。家庭燃气管道系统国家标准、行业标准起草单住房和城乡建设部推广中国城市燃气协会重点推荐市鄞州安邦管业有限公司娈全、可、使用寿命长不脱落、开裂、不怕高温能有效杜绝鼠虫噬咬使用寿命长达30年,埋入墙体的可埋管与建筑同寿命易织剃、易清洁阻燃套管为黄色起警示作用,能有效区分其他管道,套管表面光滑,清洁方便。燃气具用不锈钢波纹软管柝卸方便,可反复安装耐腐蚀、密封性好、表面美观、使用寿命长、连接方便、安全可靠燃气表具不锈钢波纹软管国家燃气用具质量监督检验中心检測由优质304不锈钢制造。耐腐蚀、耐地址宁波市高桥镇歧阳老鼠山工业区(315175)高低温、密封性好、通径大、流量大、承压电话574)88014421高、使用寿命长。管体经固溶热处理柔性好,能任意弯曲,连接安装可靠方便。产传真:(0574)88014420水用不锈钢I中国煤化工择新,是热水器、卫生洁具安网址:www.nbabgy.comCNMHGB44