城市管道燃气消防安全技术初探

范斌叶姗 随着社会经济的发展 ，城市燃气管道化已经比较普 及。城市管道燃气的应用对于提高经济效益，方便居民生 活等各个方面都有很大益处。城市管道 燃气主要是天然 气、煤气、石油液化气。供气设备通常 由管道、门站、高压 站、调压装置及管道上的附属设备组成。由于管道属隐蔽 工程 ，随着时间的推移，地壳的变化、管道的老化及其他 不 可预见等原因都可造成空气进入管内，加之载体介质 本身易燃易爆，并处于 一 定的压力状态，极易 引发泄漏、 火灾、爆炸等事故，具有较大的危险性。我国每年发生的 管道燃气事故较为频繁。因此，加大城市管道燃气的消防 安全及处置技术的研究十分 必要。 一 、城市燃气管道化的危险性 1城市管道燃气成份。城市居民生活所用的燃气，主 要有人工煤气、天然气和液化石油气。 人工煤气。人工煤气是由多种单 一 气体混合而成的 燃料，其中含有部分的C0。气态相对密度为O 4 06，爆炸 极限为4 5 - 4 0。因此，可知当空气中的煤气含量超过 45时，遇明火会爆炸。由于人工煤气中含有C0，所以易致 人中毒，甚至死亡。 天然气。天然气是 一 种高效、清洁的优质燃料。其主 要成分是甲烷，含量高达83 - 99，其余为乙烷等，相对密 度为04 5。爆炸极限为5 一 14 茗。天然气同人工煤气 一 样都 具有易燃、易爆的特点，燃烧时产生大量的C0。气体，如长 剧烈反应。吸入浓度高的天然气能造成人窒息死亡。 液化石油气。液化石油气是 种碳氢化合物 的混合 物，主 要成分 是C。H。、C。H。 。等，气 态相对密度为 (空气 = 1) 15 2，比空气重，液态相对密度(水 = 1)为05，比水轻，在 空气 中扩散较漫，易向低洼地区流动和积聚，爆炸极限为 5 - 33。液化石油气中不含C0，不像人工煤气那样会使人 引起血液中毒，但如果空气中所含的浓度较高，会使人麻 醉发晕，严重时出现麻醉状态和意识丧失。 2危险性。 。 上述三种燃气均具有几个特点： 一 是易扩散性。管道 燃气在空气及其它介质中扩散能 力强，火势蔓延快， 一 旦 起火燃烧，将迅速扩大。 二是易缩胀性。根据气体克拉柏 隆方程：PV = nRT定律。天然气、煤气等燃气通常是在管道 中，压力范围01 045兆帕，家庭使用时 一 般应小于0 01 兆帕。因此，入户使用时，随着压力的减小，气体体积增大 了1 0 - 50倍。三是易燃烧性。从三种燃气的最小点火能量 看，其范围在01 9 028mj之间，点火能量低，火焰传播速 度较快。四是易爆炸性。在燃气火灾事故中，爆炸极限范 围越宽，下限浓度越低，爆炸危险性越大。天然气爆炸浓 度为5 1 4 j l； ，液化石油气为5 33，煤气为45 一 4 0。 它们爆炸下限都很低，在空气中极易发生爆炸。五是易中 毒窒息性。三种燃气都可能导致中毒或窒息。 3管道燃气的事故类型 维普资讯 均会造成燃气泄漏。燃气一旦泄漏， 易造成人员中毒。如 果泄漏事故现场， 火源管理不严， 极易引发火灾和爆炸事 故。2 0 0 5 年 l 1 月 ， 南 昌市发生起管道燃气泄 漏事故 ， 有 人员进入室内时， 拉电灯开关， 引发燃气爆炸 ， 导致1 人大 面积烧伤 ， 1 人轻伤。 2 0 0 6 年 1 2 月2 3 日， 九江市人大办公楼 建设工地 因挖土机挖断天然气 管道 ， 导致 泄漏 ， 泄 漏处 天 燃气喷射数米远。2 0 0 7 年1 月1 5 日， 萍乡市跃进路机电公 司院内9 楼一住户因煤气灶台泄漏， 致1 人中毒。2 0 0 7 年8 月8 日， 九江浔阳 区一居 民楼发生煤 气泄漏 ， 致使 一名女 子中毒， 幸好消防人员及时赶到排除了险情。 ( 2 ) 燃烧。管道燃气遇火源会发生两种燃烧方式 ， 即 ： 扩散燃烧和动力燃烧 。燃气泄漏后遇火 源被点燃 ， 燃气与 空气中的氧边混合边燃烧， 此时处于稳定燃烧状态， 即为 扩散燃烧。扩散燃烧危险性小 ， 但 如果不及时控制 ， 则 可 能导致火势蔓延造成严重后果。2 0 0 7 年3 月4 日， 萍乡市城 北小学旁一栋居民楼前，一条直径约3 5 厘米的煤气管道 突然发生泄漏燃烧， 并迅速蔓延到周围店铺， 引起火灾。 ( 3 ) 爆炸。爆炸是管道燃气事故中， 最为严重的事故 类型。燃气泄漏后与空气中的氧混合形成爆炸性混合物， 一 旦进入爆炸浓度极 限范 围 ， 再遇有足够 的点火能 量 ， 即 会发生爆炸。2 0 0 3 年9 月 1 7 日哈尔滨市太平区宏伟路 1 3 9 号某单元不 同楼层 的四户居 民家中的煤 气表突然发生爆 炸 ， 这次爆炸的原因是因停气， 空气进入管道内， 残余煤 气 与空气混合 ， 当居 民打开煤气点火时使煤气爆炸。燃气 爆炸又可分为爆燃、 爆炸和爆震。当爆炸性混合物接近爆 炸浓度下限或上限时属于爆燃， 火焰传播速率达1 0 m s 至 1 O O m s 。当爆炸性 混合物处于爆 炸极 限之 中时发生爆炸 ， 火焰传播速率为1 O O m s 至1 O 0 0 m s ， 爆炸点压力激增， 有震 耳的响声和破环作用。当大量燃气与空气混合比例接近 理想混合状态， 发生爆震 ， 其传播是通过超音速的 中 击波 实现的， 每秒可达数千米， 且易引起徇爆现象， 危害极大。 ( 4 ) 次生灾害。一是燃气扩散中毒事故。燃气随空气 流动四处扩散。 燃气中除C 0 中毒外， 用于标定气味的H S 也 易导致人员中毒。 二是燃气爆炸后 引起建筑倒塌事故 。 爆 炸发生后 ， 释放 出大量的能量 ， 导致建筑物倒塌或在建 工 地塌方， 造成人员被埋压。因此， 处置爆炸后现场也是管 道燃气事故处置的重要一环 。 二、 管道燃气事故原因分析 1 人为因素。据资料显示， 人为因素是管道燃气事故 的主要原因。近年 来 ， 因使用燃气方法不 当或燃气灶 具、 燃气热水器故障造成回火引起燃气爆炸事故时有发生。 燃气 的爆炸往往会造成 前方 的控制阀失灵 ，使得 当时无 法进行关闭操作， 其结果导致大量燃气喷出， 引发人员伤 害或大规模的爆炸事故。如， 人员长时间离开厨房时忘记 关闭阀门或关阀不紧密导致大量燃气泄漏，或经常操作 错误 ， 习惯于“ 以气等火” ， 不遵守“ 以火等气” ， 导致在点 火前漏出燃气。一些营业性场所， 如火锅店等， 从事燃气 经营作业的人员专业素质不高，没有经过培训就上岗或 没有定期培训l 。燃气消防安全知识知之甚少， 没有能力发 现安全隐患甚至违章操作， 致使危险发生。 2 设计的缺陷。目前， 对城市管道燃气的民用燃气管 路中的回火安全防爆装置还未普及。对于新建燃气管道， 政府强制性要求燃气投资开发商在每个 燃气用户终端安 装新型家用管道燃气防爆阻火器装置 ，但有的燃气公司 以增加成本为由，偷工减料不予安装，大大降低了安全 性。1 9 9 9 年1 2 月9 日发生在上海市静安寺附近丽晶大酒家 的特大煤气爆炸事故，是由于煤气灶具回火引起煤气表 爆炸并使大量煤气泄 漏 ， 从而造成 大规模 的爆 轰 ， 酿成 惨 祸。如果管道安装有防爆阻火器， 事故是可以避免的。 3 设备老化损坏。 部分管道使 用几十年从未进行检 测 维修 ， 其安全可靠性无法确定 。许 多城市的燃气管网随着 城市建设的需要， 局部管道位置发生了变化， 道路拓宽等 原 因使燃气 管道置于车道下面 ， 极易造成 管道 受压损坏 ， 发 生燃气泄漏。另外由于阀门、 法兰锈蚀 ， 氧化 ， 将导致连 接不严发生泄漏。 4 施工导致事故。 施工单位未办理交底手续的情况下 盲 目施工 ， 导致燃气事故 。2 0 0 5 年5 月2 1 日， 在 上海市浦东 博兴路、 浦兴路 口， 某建设单位在施工时， 未摸清地下管 道设施 、 又没办理施工交底 、 也没有专业人 员现 场监护的 情况下 ，盲目施工，运用挖土机将一根中压D N 1 O 0 口径 ( 0 4 M p a ) 的天然气管道预留阀门撞坏， 致使该地区7 台燃 气调压器停气，近2 0 0 0 0 家庭用户、 3 6 家单位用户中断用 气。 5 管理措施不到位 。城市管道燃气的 管理部门 、 监督 部门 、 施工部 门没 有制定完善 的设计 、 安装 、 使 用、 检 验、 改造等各项管理制度 ， 没有建立安全组织， 没有开展定期 的检 查、 巡查 ， 不能及 时更换锈蚀损 坏的设备 、 零件 ， 不能 及 时发现事故苗头和 隐患， 最终将导致事故的发生。 三、 城市管道燃气的消防安全对策 1 合理规划设计燃气管线。燃气管道工程是一项全 社会 的基础工程 ， 客观 上要求规 划、 城建 、 消防 、 市政 、 劳 动 、 电力、 电信等部 门密切配合 。编 制燃气管道建设规 划 时 ， 要进行深入调查， 充分论证， 以便制定合乎客观实际 的规划。消防部门在制定本辖区消防规划时， 应将城市燃 气管道内容一并列入其中。规划时， 应依照国家和地区的 长期发展计划选择管线和直径 ，所选择的路线要求综合 考虑经济、 安全因素。管线的投资建造要进行可行性和风 险评估。压力管线系统的设计要合理选择管径、 管厚和设 置泵站。同时， 要设计可靠、 先进的监控系统和安全防范 技术措施 ， 确保及时发现事故 ， 及 时排除危险。 2 设置安全警示标志。要按照燃气设计规范， 设置燃 气管道设施永久性安全警示标志。对易遭受车辆或者其 他外力碰撞的燃气管道设施， 要采取相应的保护措施 ， 并 设置安全警示标志。在燃气管道设施的保护范围和安全 控制范围内， 要设置安全提示 ， 注明哪些是禁止行为， 哪 些是 限制行为 ，对 在燃 气管道设施保护范 围和 安全控制 维普资讯 范围内从事可能影响到燃气管道设施安全的作业，管道 管理企业除设置安全警示之外 ，还 应指派专 门的技术 人 员到场提供 安全保护指导。 3 燃气管道安装的技术要求。煤气、 天然气的中、 低压 管道系统可以采用铸铁管或聚乙烯管和钢管， 而高压系统 必须采用钢管。 液态、 气态液化石油气管道均应采用钢管。 所用钢管( 除镀锌钢管外 ) 在安装前应作防腐处理， 其中架 空钢管的外壁应涂环氧铁红等防锈漆两遍 ， 埋地钢管外壁 应按设计要求做外防腐。当设计无规定时， 埋地钢管外防 腐可采用环氧煤沥青或聚乙烯胶粘带 ， 埋地镀锌钢管外壁 及螺纹连接部位应做普通级防腐绝缘 ， 螺纹连接部位的修 补可用水柏油涂刷并包扎玻璃布作_-布处理 ， 或用环 氧煤沥青涂刷并包扎玻璃布作二油一布处理。 燃气管道采 用螺纹连接时， 煤气管可选用厚白漆或聚四氟乙烯薄膜为 填 料， 天然气或液化 石油气管应选 用石油密封脂或聚四氟 乙烯薄膜为填料。铸铁管与钢管之间的连接， 应采用法兰 连接。 聚乙烯燃气管道采用电熔连接( 电熔承插连接、 电熔 鞍形连接 ) 或热熔连接( 热熔承插连接、 热熔对接连接、 热 熔鞍形连接) ， 不得采用螺纹连接和粘接。 聚乙烯燃气管道 与金属管道连接时 ， 采 用钢塑过渡接头连接 。钢塑过渡接 头钢管端与钢管焊接时， 应采取降温措施。钢塑过渡接头 一 般有两种形式 ， 对小口径聚乙烯管( D 6 3 m m) ， 一般采 用一体式钢塑过渡接头 ； 对大口径聚乙烯管( D6 3 m m) ， 一 般采用钢塑法兰组件进行转换连接。 4 室外燃气管道施工要求。燃气管道敷设高度 ， 在有 人行走 的地 方 ， 敷设高 度不应小于2 2 m； 在有车辆通 行 的 地方 ， 敷设高度不应小于4 5 m 。地下燃气 管道埋设 的最小 覆土厚度应符合如下要求 ： 埋设在车行道下时， 不得小于 0 8 m ； 埋设在非车行道( 或街坊 ) 下时， 不得小于0 6 m； 埋设 在庭院 内时 ， 不得 小于0 3 m； 埋设 在水 田下 时 ， 不 得小 于 0 8 m 。与输送腐蚀性介质的管道共架敷设时， 燃气管道应 架在上方。对于容易漏气、 漏油、 漏腐蚀性液体的部位， 如 法兰、 阀门等， 应在燃气管道上采取保护措施。煤气管道 管径D N S O O m m 中压管、 天然气管道管径D N 3 0 0 m m 的高 中压干管上阀门的两侧宜设置放散管( 孔 ) ： 地下液态液 化石油气管道分段阀门之间应设置放散阀，其放散管管 口距地面距离不应小于2 m，地上液态液化石油气管道两 阀门之间的管段上应设置管道安全阀。施工单位施工时， 应派专人全程监理 ， 严格按设计图纸设计施工。工程验收 时， 由规划、 城建 、 消防、 劳动等部门联合组织实施， 对不 符合要求的工段要坚决返工。唯有如此才能把燃气管道 的先天性隐患消灭在萌芽之中。 5 燃气设备安装技术要求。 燃气管道与燃具宜采用硬 管连接， 镀锌活接头内用密封圈加工业脂密封。家用燃气 灶和实验室用的燃烧器， 采用软管连接时， 其连接软管长 度不应超过2 m ， 并不应有接口。工业生产用的需移动的燃 气燃烧设备， 其连接软管的长度不应超过3 0 m ， 接口不应 超过2 个 ， 燃气用软管应采用耐油橡胶管， 两端加装轧头 及专用接头， 软管不得穿墙、 窗和门。室内燃气管道应涂 以黄色的防腐识别漆。要大力推行新型家用管道燃气防 爆阻火器的安装使用，使爆燃或爆轰火焰在阻火器处被 淬熄， 防止火焰蔓延， 预防重大事故发生。目前国外一些 工业发达 国家为 了燃气设 备和人员的绝对 安全 ，都生产 和使用了各种工业和民用的阻火器， 效果很明显。 6 力 日 强燃气保护的立法及宣传。立法部门应根据 中 华人民共和国安全生产法 、 ( 建设工程安全生产管理条 例 、 石油天然气管道保护条例 的规定 ， 制定适合本地 区的燃气设施保护的法律法规，使燃气管道的设计、 安 装、 使用、 检验 、 改造 ， 燃气管道设施保护等走上有法可 依， 违法必纠的轨道。燃气企业要组织职工对相关法律法 规进行学习， 不断提高职工依法施工 ， 依法管理， 依法保 护管道设施 的能 力。要 以印制宣传图片 、 播放 电视新 闻、 举办安全知识竞赛等多种形式，开展好燃气管道及设施 的使用、 保护等社会宣传活动， 提高人们在使用燃气的同 时加强对燃气管道设施的保护意识。 7 建立事故应急处置体系。根据最近颁布的 中华人 民共和国突发事件应对法 ， 各级政府应当建立完善应急 救援体 系 ， 积 极应对城 市燃气 引发的泄 漏、 燃烧 、 爆炸 等 事故。要精心制定事故处置预案，对燃气突发事故的等 级、 处置程序、 应急指挥、 组织保障、 信息传递、 物资调运、 善后处理、 信息发布等作出明确规定， 并定期进行演练， 确保应急救援工作有条不紊、