城镇燃气输配工程安全风险分析及其评估.doc

重庆科技学院专科生毕业设计 1 绪论361 绪论城镇燃气输配工程燃气管网多埋于地下，经过人口密集区，施工与检验、检修难度较大，且因地理条件的限制及外界原因，管网系统及燃气用户易发生火灾、爆炸或中毒事故。各类事故的发生往往会造成相当数量的人员伤亡和巨大的财产损失，造成较大的社会影响及危害。燃气包括供人们生产和生活作燃料使用的天然气、人工煤气和液化石油气等气体能源,它是现代城市必不可少的基础设施之一,与社会生产和人民生活息息相关。燃气事业的发展对优化城乡能源结构,改善城乡环境,提高人民生活质量发挥了重要作用。城镇燃气管网是城镇的命脉，燃气管网的安全运行，关系到人民生命财产的安全，应该加强管理和提高技术水平的基础上，进一步探索研究燃气管网安全事故的原因和预防措施，将燃气输配事故降低到最低限度。我国燃气输配形式趋于好转，不过燃气安全问题依然严峻。只有不断地从燃气事故得出经验教育和引进国外先进管理模式确保燃气安全发展。1.1 城镇燃气输配系统城镇燃气输配系统一般由门站、燃气管网、储气设施、调压设施、管理设施、监控系统等组成1。城镇燃气输配系统设计，应符合城镇燃气总体规划，在可行性研究的基础上，做到远、近斯结合，以近期为主，经技术经济比较后确定合理的方案。城镇燃气输配系统压力级制的选择，门站、储配站、调压站、燃气干管的布置，应根据燃气供应来源、用户的用气量及其分布、地形地貌、管材设备供应条件、施工和运行等因素，经过多方案比较，择优选取技术经济合理、安全可靠的文案。城镇燃气干管的布置，应根据用户用量及其分布，全面规划，宜按逐步形成环状管网供气进行设计。采用天然气做气源时，平衡城镇燃气爱逐月、逐日的用气不均匀性，应由气源方（即供气方）统筹调度解决。需气方对城镇燃气用户应做好用气量的预测，在各类用户全年的综合用气负荷资料的基础上，制定逐月、逐日用气量计划。1.1.1门站设在长距离输气管线与城镇燃气输配系统交接处的燃气调压计量设施，简称城镇门站。来自长距离输气管线的燃气，先经过滤器清除其中机械杂质，然后通过调压器（见燃气调压器）、流量计（见燃气计量）进入城镇燃气输配系统。如燃气需要加臭（使燃气具有明显气味，以便漏气时易于察觉），则调压、计量后要经过加臭装置。当燃气进站或出站压力超过规定压力时，安全装置自动启动。站内发生故障时，可通过越站旁通管供气。长距离输气管线如采用清管器清管，则可将清管器接收装置设在燃气门站内，以利集中管理。1.1.2燃气管网系统城市输配系统的主要部分是燃气管网，燃气管网根据压力级制来分，我国的城市燃气管道压力级制为：低压：P0.01MPa；中压：0.01P0.4MPa；次高压：0.4P1.6MPa；高压：1.6P4.0MPa。根据采用的管网压力极制不同，城市燃气管网系统可分为：一级系统：仅用低压管网来分配和供给燃气，一般适用于小城镇的供气系统，如供气范围增大时，则输送单位体积燃气的管材用量将急剧增加；两级系统：由低压和中压或低压和次高压两级管网组成；三级或多级系统：包括低压、中压（或次高压）和高压的三级或多级管网。七十年代以来，由于计算机技术的发展，特别是微型计算机问世，出现了新一代 的自动控制系统，一般称之为集散控制系统。这种系统是指具有集中操作管理，分散控制的功能，采用分级结构的以微处理机、CTR图象显示技术、数据通信（如电网、燃气输配、绐水、城市供热等网络）中的应用，形成了通常称之为监控及数据采集系统（SCADA）。七十年代末开始引进的微型机技术和设备，八十年代中开始引进SCADA技术，在城市燃气行业也有一些单位日进或开发SCADA技术，并建立了一定水平的SCADA系统。1.1.3储气设施长输管道末段储气 一条输气管道的末段是指从该管道的最后一个压气站到干线终点的管段。如果一条干线输气管道在中间没有压气站，则将整条管道看成末段。输气管道未段中所储存的气量称末段的气体充装量。它随管道中气体温度与压力的变化而变化，输气管道末段在一定程度上类似于储气罐。管道末段储气能力是指其最大与最小气体充装置之差。若管道的温度条件不变，末段的平均压力最高值对应气体最大充装量；平均压力最低值，对应最小气体充装量。输气管道末段的储气能力与管道的横截面积成正比，因此，增大管径是提高末段储气能力的有效方法。末段储气能力随末段长度而变化，在一定范围内，储气能力随末段长度增加而增大，但当超过某个长度界限时，储气能力将随末段长度增大而减小。天然气储罐 储气罐通常为建在地面上的钢罐。根据储气压力的大小，储气罐分为低压罐和高压罐。低压储气罐又叫气柜，其储气压力恒定并接近大气压，罐内的储气压力一般为l-4千帕，最高不超过6千帕。气柜的储气空间是可变的，因而可通过储气空间的容积变化改变储气量。高压储气罐的储气压力一般在0.82兆帕之间，其储气空间是固定的，可通过罐内压力的变化改变储气量。大型高压储气罐一般为球罐。除了气柜和高压储罐外，还有一种特殊的储存天然气的高压容器地下储气管束，其储气压力可以达到干线输气压力或更高的水平。一般来说，高压储气罐比气柜经济，地下储气管束比高压储气罐经济，而干线管道末段储气又比地下储气管束经济，因此，近二十年来国外很少建造天然气地面储罐（包括气柜）和地下储气管束。 地下储气库 与地上储气设施相比，地下储气库具有容量大、适应性强、经济性好、安全度高、占地面积少、环境影响小等一系列优点。 溶解储存天然气可以溶解在丙烷、丁烷或其混合物（即通常所说的液化石油气LPG）中，且其溶解度随压力升高和温度降低而增大，因此可以将天然气以溶解气的形式储存在LPG中。这种储存方式所消耗的能量比液化储存低得多，且在同样的压力和容积下比常温高压罐的储气能力高46倍。此外，这种储气方式的设备和流程简单，易于操作管理，且安全性与经济性好，因而在供气调峰中曾获得广泛应用，但储量受限制。 固态储存固态储存是指将天然气在一定的温度、压力与水分条件下转化为固态水合物，然后再储存在钢制储罐中。压力越高，温度越低，天然气越容易形成水合物。此外，当天然气中含有少量碳以上的烃组分时，形成水合物的压力将比纯甲烷显著下降。例如，当温度为2时，纯甲烷形成水合物的压力为3.04兆帕，而掺有1异丁烷后，甲烷形成水合物的压力降为1.32兆帕。在常压下，形成天然气水合物的温度约为-15，远高于天然气的液化温度，故将天然气转化为水合物所需的能量远远低于液化所需的能量。另一方面，天然气形成水合物后，体积约为原来的1160。由此可见，在一定条件下，形成固态水合物是值得考虑的一种天然气储运方式。目前，这项技术在挪威等国已开始进入实用阶段。天然气固态储存的优点很明显，所用的设备也不复杂，但由于再气化速度、水源、脱水等方面的原因，这种方法还没有获得广泛应用。1.1.4调压设施燃气调压(计量)柜(站)作为燃气输配管网的调压装置,可为居民小区、公共用户、直燃设备、燃气锅炉、工业炉窑等供气,主要配置:燃气过滤器、燃气调压器安全切断阀、安全放散阀、铸钢球阀（或蝶阀）、计量仪表、主管道及控制管路组成。扩展功能:可配选流量计和压差计,可选配数据采集系统,可根据用户需求对调压设备采取保温增温措施。产品特性:集调压（计量）、过滤、安全切断、安全放散于一体,设备经严格的全性能测试，使燃气调压输配运行稳定、安全可靠,设备结构设计合理、造型美观、占地省、符合环保要求，适合室内、外安装,扩展性好可根据用户需求增设燃气报警，数据采集和保温增温系统,设备安装、调式简便使用、维护方便,结构合理、功能完善、可靠性高，系统协调性好,箱体材质有：钢板喷塑箱体、不锈钢箱体、彩钢板保温箱体，可满足客户不同环境需求,适用介质天然气、人工煤气、液化石油气等其他气体。1.1.5管理设施及监控系统建立健全的安全生产制度，遵循燃气管理办法，采取先进的安全技术。城市管道燃气经营企业拥有输配系统的干管、支管、调压站（器）、缸阀井、入户引入管（含阀门）、燃气表的产权，并履行安全维护责任。居民用户拥有户内除引入管阀门、燃气表外各类设施的使用权和占有权，同时负责对户内燃气设施的安全监护，燃气经营企业有权对户内燃气设施进行检查。燃气经营企业须在燃气设施所在地、建筑物或重要设施上设置明显安全警示标志，并配专职人员巡检。无线GPRS 城市燃气远程监控系统应用方案，燃气GPRS远程监测主系统由燃气配送管网监控子系统、燃气计量数据采集子系统和燃气数据控制中心组成。燃气配送管网监控子系统能够实现对管网压力、流量以及环境参数、动力环境进行远程无线实时监测、控制、报警、故障诊断和排除的功能。燃气计量数据采集子系统可监测燃气用户的燃气使用量，支持GPRS在线监测功能，并可将监测的燃气使用数据按图表、报表等方式统计、查询。整套监控系统贴合燃气站实际情况，无论其实用性、可靠性、技术先进性、经济性等方面都有许多技术创新。1.2燃气的概述燃气是各种气体燃料的总称,能燃烧释放出热量，供居民和工业企业使用，常用燃气有天然气，液化石油气和人工燃气.燃气通常是各单一气体的混合物，分为可燃成份和不可燃成份，可燃成分主要有碳氢化合物氢气、一氧化碳等；不可燃成份有二氧化碳、氮气氧、气等。它是现代城市必不可少的基础设施之一,与社会生产和人民生活息息相关2。1.2.1我国燃气事业发展历史及其安全现状我国是一个大国，人口众多，各地区经济发展和资源条件极不平衡。东、西、南、北、沿海与内地均有很大的差距，因而造成了我国城市燃气事业起步早，发展晚的状况。我国于公元三世纪在四州就有用竹子做管道输送天然气用于制盐业的记载，作为城市燃气，则从1865年由英商在上海建水平炉生产煤气用于照明设立了最早的煤气公司开始，但发展极为缓慢。到1949年，全国只有上海、大连、沈阳、鞍山、抚顺、长春、锦州、哈尔滨、丹东九个城市有煤制气。新中国成立以后，燃气事业有了较大的发展。五十年代燃气发展主要是改造和兴建小焦炉和利用冶金工业的焦炉余气。六十年代初，四川、东北、华北等地区先后供应部分天然气，随着石油工业的发展，大中城市以LPG和开发重油制气技术为气源。七十年代，由于LPG和天然气受资源和政策限制仅略有发展，较多的还是建设以煤和石油产品为原料的煤气厂。八十年代，国内LPG的供应量逐步增加，作为优质民用燃料进入千家万户。九十年代，由于大量进口国外的LPG和天然气的开采利用使中国城市燃气事业得到了很大发展，并己成为城市建设的重要基础设施和现代化城市的重要标志。根据建设部统计公报，到1997年底，全国共有城市668个。非农业人口1.95亿人中，已有1.47亿人用上了各种燃气，普及率达到了75.71。在燃气构成中，人工煤气呈下降趋势，天然气和LPG呈增加趋势。这里需要说明的是目前多种气源供应，是中国城市燃气发展的特点。相当长一段时间，中国的城市燃气的发展遵循着“多种气源，多种用途，因地制宜，合理利用资源”的方针。到目前气源资源依然是煤、石油（轻油或重油）、天然气和LPG，由于能源价格逐步向国际价靠拢，因而产生了各种能源资源（包括电力在内）的替代关系，中国在由计划经济向市场经济的转变中，使燃气的决策和发展变得更加复杂和困难。煤炭是中国制气的主要原料，煤炭价格上涨使煤制气企业连年处于亏损状态，产生了与国际上煤制气衰落的相同情况。近几年来，中国液化石油气用户发展很快，这是因为LPG工程具有投资省、建设快、少污染等优点，加之国内LPG生产量不断增长，沿海地区又可以国际价进口LPG，对城市燃气事业起到了良好的推动作用，也使LPG成为发展城市燃气的一种可替代能源。并由此形成了一个经济比较的对比指标。即凡燃气价格低于LPG项目工程应是可取的。凡高于LPG工程项目的是不可取的。这也是市场经济条件下发展中国燃气事业的一个重大进步，为向国际接轨迈近了一步。当然LPG工程的缺点也应考虑。国际上价格最低的是天然气，但进口LNC受经济规模限制，达到一定的规模后才有经济价值，因登陆后要配之以管道运输，投资较大，通常都是结合发电和地区性的环保要求来进行论证，这也是LPG所以成为过渡性气源的主要原因。近几年来天然气作为城市气源发展较快，是应该优先使用的一种城市燃气气源，但天然气气源在中国分布不均，由于资源相对分散，大部分就地使用。远距离输送要做到发达国家国内联网、国际联网还有待我国综合国力以及天然气资源的发展规模来定。目前，中国的天然气作城市气源己达到本世纪末一定规模。用气城市己达50余个。包括一些暂未统计在内的城市约有近70个。广泛地分布于四川、重庆、北京、天津、河北、黑龙江、吉林、辽宁、河南、陕西、云南等省区。1.2.2我国城镇燃气发展前景中国虽然是能源资源比较丰富的国家，但是分布极不平衡，加上入口众多，使中国的人均能源资源占有量远低于世界水平，因此，国家在发展城市燃气的决策中，针对这一国情及当前国际上良好资源条件，坚持贯彻多种气源，多种途径，因地制宜和综合利用能源的方针，同时贯彻开发和节约并重的方针。面临即将到来的二十一世纪，城市燃气行业的专家们提出了以下发展建议。大力发展天然气,天然气是一种清洁优质能源，主要成分是甲烷，碳氢比较小，因而是保护大气环境最理想的燃料。在97年哥本哈根20届世界燃气大会上，认为天然气的储量可供使用200年以上，同年11月在北京第十五届世界石油大会上也宣布了“21世纪是一个天然气时代，天然气将以压倒煤炭和石油的优势，坐上能源的头把交椅”，在21世纪来临之际，燃气行业将面临新的形势。鉴于中国能源生产和消费结构以煤为主，1997年一次能源消费总量为14.4亿吨标准煤，其中煤炭占73.5，石油占18.60，水电占5.7，天然气只占2.2，另外还有少量的核电。国家发展计划委员会领导在去年9月17日召开的全国天然气利用规划工作会议上提出“加快开发和利用天然气的步伐，提高天然气在能源消费中的比重是坚持可持续发展战略，优化能源结构，保护环境的重大措施。”中国具有较丰富的天然气资源，天然气的开发也取得了很大成绩。目前从资源来看69个大盆地可采储量为380000亿M3，陆上约为75，主要分布于中部地区四川盆地，鄂尔多斯盆地，西部地区柴达木盆地、塔里木盆地及东北松辽、华北渤海湾盆地，陕甘宁地区。近海大陆架约占25，主要分布于南海和东海海域。1997年中国累计天然气探明储量为380000亿的6约为22000亿M3。1997年中国天然气产量达到223亿M3（其中最大的生产基地是CNPC四川基地约75亿M3）。近几年建成的陕西-北京-天津，四川五城市环状输气干线，中原-沧州，都善-乌鲁木齐，华北油田-北京，靖边-西宁，靖边一银川等输气管道，今年二月东海平湖油田-上海的输气管道也将投入运行，这些长距离的输气管道的建成对天然气的利用发挥了很大作用。按照国家的政策，国外的能源利用也应重视，东南沿海，首先是广东的400万吨引进LNG项目已经国家发展计划委批难，并计划于2003年动工，2005年完工。我国一些周边国家资源丰富，如俄罗斯西西伯利亚可采储量为38万M3，东西伯利亚还有1万多亿M3，中亚几个国家合在一起约有100000亿M3，目前互相合作研究工作已有很大进展。但由于工程量浩大，并且涉及各国政治，经济，外交等方面，是一个国际性的大项目，投资也大，需各方面仔细研究。制定天然气利用计划，主要是根据国民经济发展及人民生活水平提高对天然气的需求，以及环境保护的要求，充分考虑资源供给的可能性，研究近期和远期应用的主要领域和数量，提出目标和任务，规划主要基础设施，包括长输干线和城市管网。确定各地区、各行业的利用方案和重大建设项目，并提出促进天然气资源的主要政策。为此国家发展计划委领导提出了三点要求：首先要充分论证市场。其次是要认真规划储气、输气和管网设施的建设。中国天然气多在中西部和海上，而最大的市场是东部沿海地区。因此，“西气东输”将成为基本格局。必须精心规划和建设，各部分建设要求同步规划，同步建设。第三，要认真研究天然气价格问题，用气价过高，用户承担不了，市场难以扩大，要避免用户因气价高而改烧煤的情况。订价既要考虑用户的承受能力，也要兼顾天然气的勘探和开发企业。国家发展计划委要求各省、区计委及有关行业要在明年3月提交本地区、本行业天然气利用规划，明年6月份由中国石油天然气集团公司完成总报告，国家发展计划委将组织各方面进一步研究。扩大LPG的供应。九十年代，由于LPG经营的种种优点，使其发展极快，成为重要能源，为此东南沿海及沿长江已建成近百个LPG码头和基地。由于世界上IPG量较为充足，近海又有十余艘海上浮仓不间断的作业，中国将继续进口LPG用作城市的补充、过渡与调峰气源。专家预测2000年中国LPG总需求量将超过1000万吨，届时国内己建成的基地周转能力将可以满足进口的需要，这一点，相信石化部门和广东的业内专家掌握的信息更加权威，这里不多叙述。适当发展人工煤气。中国煤炭年产量为12.3亿吨，占世界第一位。石油年产量为1.46亿吨，占世界第六位。这为人工煤气生产提供了制气原料，但煤制气存在工艺复杂、污染环境、投资大、成本高等缺点，无法与天然气、LPG竞争，因而只能适当发展具有煤综合利用或矿口气化的煤制气厂。21世纪以石脑油和LPG为原料的制气厂将会进一步加快建设，以发挥洁净制气工艺的优越性。重庆科技学院专科生毕业设计 2 燃气输配安全现状2 燃气输配安全现状城镇燃气管网多埋于地下，经过人口密集区，施工与检验、检修难度较大，且因地理条件的限制及外界原因，管网系统及燃气用户易发生火灾、爆炸或中毒事故。各类事故的发生往往会造成相当数量的人员伤亡和巨大的财产损失，造成较大的社会影响及危害。2.1 城镇燃气输配行业特点重庆科技学院专科生毕业设计 燃气输配安全现状 城市燃气输配行业的特许经营前景是建立在其行业特点基础之上的。现在看来，这一行业至少有以下三个不可忽视的特点3：自然垄断性:垄断如同竞争一样都是市场的伴生物。只要存在市场及竞争，垄断必然产生。市场经济越发展，竞争也越发展，垄断也随之发展。但自然垄断却不尽然。市场与竞争越发展，自然垄断的空间却越来越小：传统意义上纯粹的自然垄断行业。有一些已被公认为是可以引入竞争的，在这种情形下，作为城市基础设施的燃气输配产业被认为属于传统的自然垄断产业。这就使得我们在分析城市燃气输配行业时应将其自然垄断性作为第一个特点。地域性：任何城市的燃气输配产业都是这个城市的基础设施。都是为这个城市的居民服务的。这就决定了城市燃气输配行业具有地域性特点。与诸如电信、电力、铁路等全国性的自然垄断产业相比，地域性特点对城市燃气输配行业来说更加显著这个特点也决定了城市燃气输配行业的特许经营与电信、电力的特许经营有很多不同之处。发展所处的阶段性：任何事物的发展都是分阶段的，城市燃气输配行业亦然。与发达国家已经过几十年发展的成熟的燃气产业相比。我们国家的燃气发展只能算刚刚步入快速发展的轨道，现在还处在培育市场的阶段。所以，将发达国家成熟的燃气规制经验直接拿来就用并不合适。2.2 城镇燃气输配系统事故统计表2.1是我国2002年至2003年第一季度城市燃气管网事故的统计数据。其间共发生44起城市燃气管网事故，施工损坏24起（占55.44），交通车辆损坏6起（占13.64），灾害性自然现象2起（占4.55）；地质沉降5起(11.36）；管网设施故障4起（占9.09）；不正确操作2起（占4.45）；施工质量影响重庆科技学院专科生毕业设计 2 燃气输配安全现状 1起（占2,27）。其中前3者32起，占74.43。重庆科技学院专科生毕业设计 2 燃气输配安全现状 表2.2是我国2002年至2003年第一季度城市燃气用户事故的统计数据。其间共发生城市管道燃气用户事故16起，属于用户自己造成的事故为15起，占93.75；属于燃气管理造成的事故为1件，占6.25；其中共死亡26人、中毒27人、烧伤37人。共发生城市液化石油气用户事故29起，属于用户自己造成的事故为22起，占75.86；属于燃气管理造成的事故为5起，占17.24；属于其他方面原因（如自杀）造成的事故为2起，占6.9；其中共死亡20人、中毒3人、烧伤40余人。表2.1城市燃气管网事故统计数据事故起因事故数百分比/%施工损坏2454.54交通车辆损坏613.64灾害性自然现象24.55地质沉降511.36网络设施故障49.09不正确操作24.55施工质量影响12.27表2.2燃气用户事故统计项目管道用户LGP用户事故起数1629死亡人数2620烧伤人数3740中毒人数273表2.3燃气用户事故统计分析用户事故起因事故起数百分比/%管道气用户用户1593.75管理16.25LPG 用户用户2275.86管理517.24其他26.902.3 城镇燃气管网事故原因分析机械或其他外力影响外力因素分为自然外力和人为外力。自然外力对管网设施的破坏包括如塌方等灾害性自然现象所造成的破坏；人为外力可分为直接人为外力破坏和间接人为外力破坏。人为因素直接作用于管道设施造成管道设施损坏而产生燃气泄漏，如开挖、钻探等违章施工和野蛮施工作业时将中、低干管挖断、挖裂，造成燃气管道的泄漏，由此先后造成过用户停气和人员中毒死亡的事故。人为因素间接作用于管道设施所造成的破坏，如在埋地管网上方构筑建筑物堆积物品等重物，日积月累对管道设施造成的损坏这些重物是埋设在城市的炸弹和杀手，只要燃气管道被压坏漏气，极有可能造成灾难性的事故。管道运行环境变化的影响：大多数城市燃气管网都有几十年的管龄，起初铺设时未考虑大型重车通过。随着经济的发展，物流速度加快，相应路面上的来往车辆日益增多，使得燃气管道负重而引起了事故。地质沉降的影响：5起地质沉降事故具有明显的季节性，多发生在冬季。因冬季家家户户封窗闭户，对室内通风极为不利，一旦地下管道折断漏气，极易随各种地下管沟如下水道、暖气地沟等窜入户内，形成危害。不正确操作的影响：管网设施的运行维护及安全管理对事故的形成及发展有着重要的影响，这类事故主要是因为运行维护人员在实施具体作业时违章作业或误操作所致。施工质量的影响：管网工程在施工初期，由于时间紧、任务急、工程量大，加上体制管理混乱及工艺不成熟等诸多因素，使施工中产生的一些质量问题不能被及时发现并消除，形成了事故隐患。管道设施故障的影响：管道设施故障包括附属设备故障、管道腐蚀和管道老化等4。2.4 城镇燃气管网用户事故原因分析燃气设备的质量问题及其自身缺陷国内许多地方至今还未禁用不带熄火安全保护装置的燃气灶、无烟道式的燃气热水器，极易引起燃气中毒等事故。另外如胶管老化而更换不及时、质量不过关、所用燃气器具同燃气组成不匹配、产品质量低劣等也会引起燃气事故。用户缺乏必要的安全知识，使用不当表现为操作方法错误、私自安装燃气热水器、私自改装燃气管线或动用燃气设施、不注意厨房的通风（特别是在冬季），更有甚者，有的用户将管道燃气阀门处于常开状态，稍有闪失即会引发如灶具溢熄类的事故。另外为节省，将液化石油气罐倾斜或使用热水浸泡等。发生问题后用户又不知所措，不能采取正确的应对措施，往往使本应控制住的事态得以扩大，造成人员伤亡及财产的损失。个体液化石油气市场：管理不到位，非法经营现象突出，不安全因素大量存在。液化石油气市场放开以来，由于管理工作跟不上，无证经营、违章经营，特别是个体经营户违章操作和使用过期钢瓶等现象比较严重。燃气质量：燃气中萘含量较高，焦油、灰尘等杂质含量过高，质量达不到工艺要求，极易堵塞设备及燃具，造成调压器、阀门工况运行不正常，阀门不能关闭或关闭不严，从而造成重大安全事故。重庆科技学院专科生毕业设计 3 燃气输配工程危险有害因素识别 3 燃气输配工程危险有害因素辨识3.1 主要危险有害物质天然气燃气输配工程输送的是净化天然气，主要成分是甲烷。甲烷属于常用危险化学品的分类标准GB13690-2009中的气相爆炸物质，其爆炸极限范围为5%-15% (体积比)。天然气中各主要烃组分基本性质见表3.1。表3.1 天然气中各主要烃组分基本性质 组分 项目甲烷乙烷丙烷正丁烷异丁烷其它烃类CH4C2H6C3H8C4H10Ci-C4H10C5-C11密度(kg/m3)0.721.362.012.712.713.45爆炸下限%(V)5.02.92.11.81.81.4爆炸上限%(V)15.013.09.58.48.48.3自燃点()645530510490理论燃烧温度()18302020204320572057燃烧1m3气体所需空气量（m3）9.5416.723.931.0238.18最大火焰传播速度(m/s)0.670.860.820.82按石油和天然气工程设计防火规范（GB50183-2004）3.3.1，天然气的火灾危险性为甲B类。其危险特性主要表现在以下方面5：天然气的燃烧性天然气在火源作用下，空气中能够产生剧烈的燃烧，并出现火焰。天然气燃烧无物态变化，燃烧速度快，放出热量多，火焰温度高、辐射热强，因而危害性大。天然气的爆炸性天然气泄漏在大气中，形成爆炸性混合物时，遇火源即发生燃烧或爆炸。若容器或管道中已经形成了爆炸混合物气体，那么此时遇火源发生的燃烧或爆炸危险性更大。天然气的扩散性天然气能以任何比例与空气混合。比空气轻的天然气组份逸散在空气中，易形成爆炸性混合物，顺风漂移，遇火源即爆炸蔓延；比空气重的天然气组份若发生泄漏，就漂流在地面、沟渠、厂房死角处，长时间积聚不散，遇到火源即能燃烧或爆炸。天然气的加热自燃性天然气加热到一定温度，能发生自燃。天然气的主要特性见表3.2。表3.2 天然气的安全技术特性标识中文名：天然气英文名：Natural gasUN编号：1971危险货物编号：21007理化性质外观与性状：无色、无臭气体 主要用途：是重要的有机化工原料，可用作制造炭黑、合成氨、甲醇以及其它有机化合物，亦是优良的燃料沸点：-160相对密度(水=1)：约0.45(液化)溶解性：溶于水燃烧爆炸危险性燃烧性：易燃。最大爆炸压力：(100kPa)：6.8建规火险分级：甲闪点()：无资料自燃温度()：引燃温度()：482632爆炸下限(V%)：5爆炸上限(V%)：14危险特性：与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氟、氯等能发生剧烈的化学反应。其蒸气遇明火会引着回燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳稳定性：稳定聚合危害：不能出现禁忌物：强氧化剂、卤素灭火方法：切断气源。若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体，喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。雾状水、泡沫、二氧化碳包装与储运危险性类别：第2.1类 易燃气体危险货物包装标志：4包装类别：储运注意事项：易燃气体。远离火种、热源。应与氧气、压缩空气、卤素(氟、氯、溴)、氧化剂等分开存放。储罐区域要有禁火标志和防火防爆技术措施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。毒性危害接触限值：中 国 MAC：未制订标准、前苏联MAC：未制订标准美国TLVTWA：未制订标准、美国TLVSTEL：未制订标准侵入途径：吸入健康危害：急性中毒时，可有头昏、头痛、呕吐、乏力甚至昏迷。病程中尚可出现精神症状，步态不稳，昏迷过程久者，醒后可有运动性失语及偏瘫。长期接触天然气者，可出现神经衰弱综合征急救吸入：脱离有毒环境，至空气新鲜处，给氧，对症治疗。注意防治脑水肿防护措施工程控制：密闭操作。提供良好的自然通风条件呼吸系统防护：高浓度环境中，佩带供气式呼吸器眼睛防护：一般不需要特殊防护，高浓度接触时可戴化学安全防护眼镜防护服：穿防静电工作服手防护：必要时戴防护手套其他：工作现场严禁吸烟。避免高浓度吸入。进入罐或其它高浓度区作业，须有人监护泄漏处置切断火源。戴自给式呼吸器，穿一般消防防护服。合理通风，禁止泄漏物进入受限制的空间(如下水道等)，以避免发生爆炸。切断气源，喷洒雾状水稀释，抽排(室内)或强力通风(室外)。漏气容器不能再用，且要经过技术处理以清除可能剩下的气体。3.2 运行期主要危险因素3.2.1管线生产运行期危险有害因素管线试运行期间存在的主要危险有害因素有管道腐蚀穿孔、第三方破坏、自然灾害和穿越因素等。管道在正常运行期间，由于腐蚀穿孔等原因可能引发的天然气泄漏，如果泄漏的天然气遇着火源，将产生喷射火焰，甚至发生火灾、爆炸事故，从而引起热辐射和爆炸冲击波伤害。在管道运行过程中的主要危险有害因素见表3.3。此外，管道在检修过程中，可能因超压、管道内气体置换不完全等原因引发爆管、火灾爆炸等事故。表3.3管道运行过程中的主要危险、有害因素分析危险有害因素原因后果腐蚀穿孔防腐措施不当或输送天然气气质超标，腐蚀穿孔引发天然气泄漏可能导致火灾、爆炸事故管材质量不达标管材质量不合格可能引发管道裂缝、裂纹、砂眼、爆管等事故自然灾害滑坡、洪水冲刷、泥石流、风雹等自然灾害可能使管道裸露，严重时使管道拉裂，引发事故第三方破坏管道投入运行后，违反管道保护条例，在管道附近或上层地面乱搭乱建，机械作业、重车碾压、爆破等在修建房屋或进行其它施工时，可能造成管道的损伤，严重时可能发生爆管事故人为破坏造成天然气外泄对附近居住人员会产生很大的危险管道受压穿越公路的管道因车辆通过而受压，使管道受到影响严重时可能致使管道疲劳破裂而引发天然气泄漏3.2.2站场生产运行期危险有害因素运行期存在的主要危险、有害因素包括6：因腐蚀引起的管线泄漏，当泄漏的天然气与空气的混合浓度达到火灾、爆炸范围，遇火源可能引起火灾、爆炸事故；阀门内漏、操作不当、维护不到位、自控失灵、安全阀失灵等，可能导致天然气泄漏，引起火灾、爆炸事故；计算机工作失常、通信中断、电力中断、数据丢失、设备故障，可能导致事故发生；计量装置、压力仪表失灵，造成计量不准确、压力不准确，可能导致事故发生。3.2.3焊接与检修场站事故往往发生在设备检修期，同时涉及到焊接作业。主要有以下几方面的危害：焊接时，因操作不当可能发生烫伤、电伤害、弧光刺伤眼睛和机械伤害。焊缝检验时操作方法不对，可能受超声波或射线危害。焊接质量达不到要求，同时未被检验时发现，容易埋下隐患，引发事故。动火整改时，可能会因大量空气吸入容器内，且施工完毕后没有严格严查火种和置换空气而可能导致着火爆炸伤人事故。动火时未对环境空气中CH4进行分析，方案不落实或措施、安全系统不落实、措施不到位、违章指挥操作、现场监督管理不力，可能导致着火爆炸伤人事故。由于装置停产检修前吹扫、置换不彻底，或检修部位与有毒介质隔离不好，均可能造成检修人员在有限空间内中毒或窒息。检修期间，有限空间作业，拆检、敲打、起吊作业，高温露天作业，动火、动焊作业等较多，容易发生窒息、中毒、烫伤、摔伤、砸伤、撞伤、火灾、爆炸等事故。检修期间触电事故也时有发生。3.3 主要设施设备危险、有害因素管子、管件管子、管件因管材、制造工艺、焊接缺陷、腐蚀等因素的影响可能导致天然气泄漏，引发火灾、爆炸事故；弯头等管件受介质冲刷，热胀冷缩产生变形而产生安全隐患；管道在运行过程中受压、热应力等载荷作用，加上管道内部介质和外部土壤的腐蚀，将造成腐蚀或应力腐蚀、疲劳或腐蚀疲劳等失效7。阀门、法兰本体缺陷、腐蚀穿孔、盘根缺陷、与管线连接法兰安装质量不好、垫片破损可能导致天然气泄漏，引起着火爆炸等事故。各种阀门“键”损坏或脱落，使转动手轮时而阀内部构件并未动作，引发操作假象，造成生产失控。楔形、平板阀门闸板脱落，造成打不开。闸板密封面缺陷，造成关不严。安全阀控制部件失灵或设定压力不对，使保护的压力容器发生憋压，发生爆炸、着火。调压阀控制部件失灵或设定压力不对，使低压管线憋压，发生爆管，引起天然气泄漏着火爆炸。电动阀门如异常停电、来电引发误动作，从而造成生产失控，引发憋压，造成天然气泄漏着火爆炸。电动阀门开度信号指示与实际不符，造成气量调节失控，可能憋压引发事故。电动阀信号线故障，造成发出指令不能正确执行，引发生产事故。节流阀锥面缺陷，或有渣滓堵塞，无法按要求气量进行节流操作，引发生产失控。电气设施8运行、操作过程中，主要电气设备发生短跑、漏电、接地，或过负荷等故障时，将产生电弧、高热，造成温度升高至危险温度，引起设备本身或周围物体燃烧、爆炸；电动机因使用不当、维护不当，会引起着火事故，接地不良，电动机外壳可能带电，造成人员触电伤亡事故；电气线路短跑、过载及接触电阻过大都会导致电火花及电弧的产生，从而引发火灾事故；雷电等对电气设备造成损坏。防雷、防静电设施避雷装置发生故障或消除静电装置失灵；防雷、防静电装置采用非良导体材料制造，或年久失修接触不良造成接地电阻过大，难以起到消除雷电或静电作用。安全附件安全阀及液位计、温度测量仪表、压力表、紧急切断装置等安全附件存在制造质量问题或出现故障失效时，将给系统安全运行带来隐患，出现超压、超温、泄漏等事故；用于控制温度、压力、流量等的控制仪器仪表及系统运行管理的控制系统硬件和软件等出现故障失效时，有可能造成超压、超温、泄漏等安全事故，甚至火灾、爆炸事故。重庆科技学院专科生毕业设计 4 系统安全分析 4系统安全分析4.1 系统安全分析内容系统安全分析是从安全角度对系统中的危险因素进行分析, 主要分析导致系统故障或事故的各种因素及其相关关系,通常包括如下内容:对可能出现的诱发及直接引起事故的各种危险因素及其相互关系进行调查和分析。对与系统有关的环境条件、设备、人员及其他有关因素进行调查和分析。对能够利用适当的设备、规程、工艺或材料控制或根除某种特殊危险因素的措施进行分析。对可能出现的危险因素的控制措施及实施这些措施的最好方法进行调查和分析。对不能根除的危险因素失去或减少控制可能出现的后果进行调查和分析。对危险因素一旦失去控制,为防止伤害和损害的安全防护措施进行调查和分析。4.2 系统安全分析方法安全检查表法(SCL)预先危险性分析(PHA) 故障类型和影响分析(FMEA) 危险性和可操作性研究(HAZOP)事件树分析(ETA)事故树分析(FTA)系统可靠性分析(SRA)因果分析(CCA)94.3 课题方法介绍本课题主要运用安全检查表,事故树等。4.3.1安全检查表安全检查表的内容安全检查表不但应列出所有可能导致事故发生的物的不安全因素，还应列出相应岗位的全部安全职责，以便对人是否正确履行其安全职责进行检查。安全检查表的内容一般包括：分类、序号、检查内容、回答、处理意见、检查人和检查时间、检查地点、备注等。检查结果可用“是”或（）或“否”（），也可用简单的参数来回答，还可打分。并可设置改进措施栏，以填写改进措施。安全检查表的编制依据1）有关法律、法规、标准、规程、规范及规定,对检查设计的工艺指标，应规定出安全的临界值，超出该指标的临界值即应报告并作处理，以使检查表的内容符合法规的要求2）本单位的经验。由本单位工程技术人员、生产管理人员、操作人员和安全技术人员共同总结生产操作的经验，分析导致事故的各种潜在的危险源和外界环境的条件。3）国内外事故案例。认真收集以往的事故教训以及在生产、研制和使用中出现的问题,包括国内外同行业及同类产品生产中事故案例和资料。4）系统安全分析。根据其他系统安全分析的方法（如事故树分析、事件树分析、故障类型与影响分析和预先危险性分析等）对系统进行分析的结果，将导致事故的各个基本事件作为防止灾害的控制点列入检查表。4.3.2事故树事故树概论事件树分析(ETA，Event Tree Analysis)是从一个起始事件开始,按事件的发展顺序考虑各个环节事件成功与失败，预测各种可能结果的归纳分析方法。逐一从所有可能的起始事件出发，通过ETA可以分析出复杂系统中可能的各种事故模式及其后果，并能根据起始事件及环节事件的概率计算各种结果的概率。事件树分析的程序1)确定系统及其构成因素。明确所要分析的对象和范围，找出系统组成要素（子系统），明确其功能，以便展开分析。2)确定起始事件。起始事件是事件树中在一定条件下造成事故后果的最初原因事件。它可以是系统故障、设备失效、人员误操作或工艺过程异常等。一般是选择分析人员最感兴趣的异常事件作为起始事件。3)找出与起始事件有关的环节事件。所谓环节事件就是出现在起始事件后一系列可能造成事故后果的其他原因事件。4)建造事件树。把起始事件写在最左边,各种环节事件按顺序写在右面;从起始事件画一条水平线到第一个环节事件,在水平线未端画垂直线段,垂直线段上端表示成功,下端表示失败； 再从垂直线两端分别向右画水平线到下个环节事件,同样用垂直线段表示成功和失败两种状态；依次类推,直到最后一个环节事件为止。如果某一个环节事件不需要往下分析,则水平线延伸下去,不发生分支,如此便得到事件树。5)进行定量分析。根据起始事件和各环节事件的发生概率，计算各种结果的概率。重庆科技学院专科生毕业设计 5 定性定量评价 5 定性定量评价5.1 安全检查表本安全检查表通过对燃气质量厂站布置、燃气输配系统一般规定、燃气管道压力、储配站、监控及数据采集、安全管理及其动火要求进行安全检查10,12。表5.1燃气输配工程安全检查表序号检查项目依据实际情况一燃气质量1城镇燃气的发热量和组分应符合城镇燃气互换的要求。GB50028-20063.2.12天然气发热量、总硫和硫化氢含量、水露点指标应符合GB17820的一类气或二类气规定,天然气中不应有固态、液态或胶状物质。GB50028-20063.2.23城镇燃气应具有可以察觉的臭味,燃气中加臭剂最小量应符合规定GB50028-20063.2.34城镇燃气质量应符合现行国家标准的有关规定，热值和组分的变化应满足城镇燃气互换性的要求。GB50494-20094.1.15城镇燃气应具有当其泄漏到空气中并在发生危险之前，嗅觉正常的人可以感知的警示性臭味。GB50494-20094.2.1二厂站布置1厂站的生产区应该设置消防车通道GB50494-20095.2.52厂站的生产区域应该和辅助区域分开布置GB50494-20095.2.33厂站的建筑物与厂外的建筑物应该符合国家现行标准的防火间距GB50494-20095.2.44不同的燃气储罐应该分组布置GB50494-20095.2.4三燃气输配系统一般规定1城镇燃气输配系统压力级制的选择，门站、储配站、调压站、燃气干管的布置，应根据燃气供应来源、用户的用气量及其分布、地形地貌、管材设备供应条件、施工和运行等因素，经过多方案比较，择优选取技术经济合理、安全可靠的文案。GB50028-20066.1.22城镇燃气干管的布置，应根据用户用量及其分布，全面规划，直按逐步形成环状管网供气进行设计。GB50028-20066.1.33城镇燃气输配系统尚应具有合理的调度供气措施，并应符合GB50028-2006 第6.1.5条的规定。GB50028-20066.1.54燃气输配系统各种压力级制的燃气管道之间应通过调压装置相连。当有可能超过最大允许工作压力时，应设置防止管道超压的安全保护措施。GB50028-20066.1.75城镇燃气设施建设应符合城乡规划和燃气专业规划的要求。GB50494-20093.1.16城镇燃气设施选址选线时，应遵循节约用地、有效使用土地和空间的原则，根据工程地质、水文、气象和周边环境等条件确定。大型燃气设施应设置在城镇的边缘或相对独立的安全地带。GB50494-20093.1.27重要的燃气设施及存在危险的操作场所应有规范的、明显的安全警示标志。GB50494-20093.1.48城镇燃气设施的建设、运行维护和使