论燃气管道泄漏事故原因及预防对策

摘要:城市燃气是一种优质高效、清洁环保的能源，但城市燃气具有易燃、易爆的特点，一旦发生泄漏，极易造成重大安全事故。因此，防范燃气泄漏事故的出现刻不容缓。本文分析了燃气管道泄漏事故的原因，并结合泄漏扩散规律制定了预防燃气管道泄漏事故的对策，以期指导实践，减少燃气管道泄漏事故的发生。

关键词:燃气；安全；泄漏事故；对策；宣传管理

中图分类号：TU996文献标识码： A 文章编号：

燃气具有高效、环保、低碳等特点，是人们日常生活的重要能源之一，在当今社会所占比重越来越大。但同时燃气具有易燃、易爆的性质，一旦燃气发生泄漏事故一般会造成大量人员伤亡和严重的财产损失，具有较大的危害性。因此，掌握燃气的基本特性，分析燃气发生泄漏事故的主要原因，加强燃气安全管理，制定相应的预防对策，对于确保供气安全、减少泄漏事故和损失就显得特别重要。

1 燃气管道泄漏事故的原因

1.1 人为管理原因

(1)工程质量

工程质量主要表现为:施工不规范；如操作人员不严格遵守操作规程或施工机具不符合要求，工程建设中各个阶段的过程验收未落实到位，没有按规范进行各种试验等。管材、管件焊接质量不合格，例如焊接参数和焊接方法不正确导致焊接质量差。

(2)外力作用

外力作用主要为人为破坏，包括对地下管道没有相关监测，在未了解地下管网分布的情况下盲目野蛮施工；违章占压，根据2011年3月颁布实施的《城镇燃气管理条例》，燃气管道被违章占压的现象主要有在长输管线、城市中压管网及庭院管网上方或要求的安全距离范围内开挖取土，修建建、构筑物等。另外，还有与其他设施如供电线、电讯线等与管道间距不够，对燃气管道造成伤害。

(3)安全管理缺陷

安全管理主要涉及燃气企业和用户两方面。燃气企业安全管理措施不到位，存在对燃气管道管理认识不足，安全用气宣传不到位，缺乏成套的巡线、检测、查漏制度和机制，定期检验不足不能及时发现安全隐患等。居民用户事故的原因主要包括:用户安全意识淡薄与安全知识贫乏，没有形成安全用气的习惯，在使用燃气过程中操作不正确，不遵循火等气的点火原则或疏忽大意等。

1.2 燃气系统设备设施原因

(1)管道设备本身质量不满足技术标准

燃气管道设备质量不满足技术要求，强度及耐腐蚀性不足。如存在防护设施不全，防腐措施不当等质量问题随着使用年限的增加易导致跑、冒、滴、漏等现象的发生。天然气置换人工煤气后，铸铁管接口处起密封作用的麻丝和橡胶圈等会因缺少水分和芳香烃成分而引起干燥收缩，从而造成泄漏。

(2)设备设施陈旧老化

燃气管道和设施接近或者超过使用年限，陈旧老化的管道极易破损导致泄漏。即使管道未达到使用年限，由于部分土地的腐蚀性较大或者管道自身防腐层不合格，部分管道也会受化学腐蚀或者电化学腐蚀，一旦受到轻微外力作用，很容易产生燃气泄漏。

(3)安全附属设施失效

燃气安全附属防护装置主要包括燃气报警器、燃气安全阀、燃气防爆阀以及燃气泄压阀等，一旦上述装置失效，发生燃气泄漏时防护装置不起作用，无法有效阻止泄漏或及时报警，危险性极大。另外，燃气管道泄漏的原因还包括不可抗力或未知因素，例如自然灾害、气候变化和土层沉降等。自然灾害有可能造成燃气管道悬空、变形、断裂、燃气设施损坏产生泄漏，气候变化也会带来应力突变，从而使燃气管道发生泄漏。燃气管道泄漏的主要原因，如表1所示。

表1 燃气管道泄漏原因

2 燃气管道泄漏扩散影响因素

燃气泄漏后形成的可燃浓度场的变化受到多种因素的影响，主要包括系统自身的泄漏条件，如泄漏速率、泄漏口径、泄漏源的位置和方向以及泄漏时间；外部环境条件，如风速风向，气体种类以及处于浓度场内的各种障碍物的影响。本文以室内燃气管道泄漏为例，进行几种工况的模拟。

2.1 数值模拟研究

(1)数学模型

室内燃气泄漏过程包括喷射过程和扩散过程，喷射过程即自由射流过程，扩散过程即泄漏气体与周围空气进行动量和质量交换形成混合气体的过程。混合气体各组分之间较为稳定，因此，民用厨房内燃气泄漏扩散过程可以采用k－ε湍流模型以及无反应多组分输运方程来进行模拟，过程满足质量、动量和能量守恒，结合密度方程就可以建立研究民用厨房内可燃气体泄漏扩散规律的通用微分方程，其形式如下:

(1)

式中:左侧分别为非定常部分和对流扩散部分，右侧为源项。Φ代表通用变量；u代表速度矢量；ΓΦ是广义扩散系数。

(2)物理模型

物理模型用来模拟实际居民厨房，根据《住宅整体厨房》标准，结合相似理论，设定仿真模型的尺寸为:1.3m×1.1m×2.0m，窗户和房间出口根据实际厨房情形进行设置，尺寸大小分别定为0.6m×0.4m和1.2m×0.6m。

通过设置速度入口边界条件和出口充分发展条件，采用有限体积法对控制方程进行离散，控制方程的求解采用SIMPLE算法，最终得到各影响因素的数值模拟结果。

2.2 影响因素分析

基于前部分得出的室内燃气泄漏后的浓度扩散规律，结合国内外对燃气管道泄漏扩散后各影响因素对可燃气体浓度场的研究，总结出各因素的影响效果。

(1)气体泄漏条件

气体泄漏条件包括泄漏速率、泄漏口径、泄漏源的位置和方向以及泄漏时间。

泄漏速率较大时，气体浓度和危险区域都会比较大；泄漏口径和泄漏时间都与泄漏危险区域成正比。在无外界风速影响的条件下，开始泄漏阶段，形成的爆炸危险区域较小，之后危险浓度场急剧增大，到泄漏后30s达到最大值，之后到泄漏时间为60s之后，危险区域的大小逐步稳定。

(2)气体种类

气体的种类对泄漏扩散的影响主要体现在由于气体密度而受重力和浮力的影响上。

对于天然气这类轻质气体，气体扩散后受到的浮升力大于重力，故表现出向上扩散的趋势。相反，液化石油气等重质气体，主要受到重力作用，泄漏扩散后主要在房间下部堆积。根据模拟结果，当泄漏燃气与空气形成的混合气体的相对密度大于1.1时，混合物主要沿地面堆积；当混合气体的相对密度值小于1.1时，该混合物能够迅速与空气混合，主要有水平和上方的扩散趋势。

(3)风速风向

风速对泄漏浓度场的影响较为复杂。提高风速，会使气体扩散速度增加，使扩散浓度减小，从而减小泄漏危险区域。

风速较小时，气体受浮力主导，扩散区域较大；风速加大时，可以明显的缩减室内的爆炸危险区域，图中b工况时风速仅提高了0.4m/s，危险区域就减小一半左右。风向主导了气体扩散的范围。燃气泄漏后，主风向的起的是平流输送作用，风对泄漏气体主要起往下风向输送的作用。

3 泄漏事故预防对策

得到了室内空间燃气泄漏扩散的基本规律后，结合泄漏所引发的火灾和爆炸事故原因，可以得出预防泄漏火灾爆炸事故的基本措施，对于减少因为燃气泄漏而导致的人员和财产损失有重大意义。

3.1 消除爆炸必要条件

点火源和形成爆炸混合气体是爆炸的两项必备条件，控制和消除这些基本条件，是预防火灾爆炸事故的一项最基本的措施。

电火花和吸烟火源是居民室内常见的两种点火源。电气设备不符合防火防爆要求或是其防静电、防雷措施没有落实都有可能会产生电火花；吸烟者乱掷烟头和未熄灭的火柴，也会成为着火致灾的原因。可燃气体在空气中达到一定浓度范围时，就有爆炸的危险。因此应该采取有效的通风措施，并应根据室内使用的燃气种类，正确设置通风口的位置。居民厨房最常用的天然气密度比空气小，容易聚集在屋顶，故通风口应设在建筑物的上部。日常生活中应该保持窗户的敞开状态，加强通风。

3.2 合理规范燃气设施

厨房内各种燃气设施的合理配备可以有效的杜绝燃气泄漏爆炸等事故，是基础性的预防措施。例如厨房内的燃气管道要明设，煤气灶应安装在通风良好的位置，与对面墙之间应有不小于1m的空间；连接煤气灶与煤气管道的胶管长度不应超过2m，且不得有接口，以防造成泄漏；通常，胶管每两年更换一次；另外还应尽可能采用先进的自动换气扇和燃气报警器等设备。

3.3 加强居民宣传管理

宣传教育上要使用户掌握使用燃气设施的正确方法、维护措施及注意事项。居民用户不得私自改装燃气设施，使用燃气时不要离人，防止火灭泄漏和起火。加强消防宣传教育，使人们懂得预防燃气火灾的常识，提高人们的安全意识。

4 结语

总之，燃气管道能否安全运行，直接关系到用户的生命财产安全和社会稳定。因此，必须分析燃气管道泄漏事故的原因，加强燃气安全管理，提高安全管理技术水平，同时还要合理规范各种燃气设施及加大安全用气宣传力度，这样才能减少燃气泄漏事故的发生和把损失降低到最低限度。

参考文献

[1].赵国利.管道燃气泄漏原因分析[J].黑龙江科技信息.2004年09期

[2].武文杰,付建华,史晋明.燃气管网泄漏的原因及防治措施[J].山西建筑.2003年07期

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。