高压输气管道破裂泄漏事故影响分析

作者：杨光谷凯　　评论：　更新日期：2012年09月10日

② 喷射火焰

喷射火焰的高度既可以通过化学反应和动量分析近似推断，也可以在实验基础上得出经验公式。天然气喷出时的速度一般较大，气体雷诺数在10⁴数量级，处于湍流射流。对于湍流射流，扩散火焰的高度与射流速度无关，而与喷射口处的直径直接相关。利用喷射火焰热辐射评价数学模型进行分析，采用建立在实验基础上的半经验公式——冈瑟(Guenther)公式^[4]，计算高压输气管道破裂燃烧后喷射火焰高度：

式中h——天然气喷射燃烧火焰高度，m

d——裂口直径，m

r——空气与天然气的化学当量质量比

ρ_f——天然气密度，kg/m³，广东进口天然气在1.6MPa的管道压力下的平均密度为12.848kg/m³

ρ_a——天然气燃烧烟气平均密度，kg/m³，取0.205kg/m³

由此可以计算出不同裂口直径下的火焰高度。例如当管道裂口直径为2cm时，火焰高度为2.48m；当管道裂口直径为10cm时，火焰高度为12.40m。

③ 爆炸

参照TNO损害半径法^[4]，预测爆炸的冲击波损害半径：

式中r_d——损害半径，m

C_s——经验常数，mJ^-1/3，取决于损害等级

N——效率因子，一般取10%

V——参与反应的天然气体积，m³

Q_h——天然气的高热值，kJ/m³，广东进口天然气高热值为41396kJ/m³

我们根据设备损害程度来预测爆炸的冲击波损害半径，假定参与反应的天然气体积为1000m³，可计算出不同损害程度下天然气爆炸冲击波的损害半径及损害程度，见表2。

表2 天然气爆炸冲击波的损害半径及损害程度^[4]

损害等级	经验常数C_s/mJ^-1/3	损害半径r_d/m	对财产造成的破坏	对人员造成的伤害
1	0.03	4.8	重创建筑物和加工设备	1%的人因肺部伤害而死亡，＜50%的人会耳膜破裂，＜50%的人会被碎片击伤
2	0.06	9.6	损害建筑物外表，可修复性破坏	1%的人会耳膜破裂，1%的人会被碎片击伤
3	0.15	24.0	玻璃破碎	玻璃碎片击伤
4	0.40	64.0	10%的玻璃破碎	相对安全

除了天然气爆炸冲击波损害外，爆炸瞬间产生的热辐射也可以将人的面部和裸露的皮肤不同程度地烧伤；另外，爆炸产生的热辐射还可以将周围的易燃、易爆物品引燃，造成火灾。

5 天然气高压管道及设施安全防范措施

① 通过将先进技术和可靠设备在实际工程中的应用，提高设备的安全性、控制的实时性，从设备上做到本质安全。例如采用新的技术手段、可靠的工艺设计，从材料选择、设备选型、控制手段等多方面进行严格筛选，不断提高管线钢的强度和韧性，采用更先进的焊接工艺、更可靠的防腐材料，使钢管的安全性大大提高，使用年限大大延长；设置爆管保护系统，根据高压输气管道的压力突变，及时关闭上下游电液联动球阀；设置监控系统，提高可控性。

② 重点防范第三方破坏，签订并落实第三方保护协议。城市高压天然气管道破裂最主要原因是第三方破坏。因此，我们必须加强高压输气管道巡查力度和安全管理，及时与高压输气管道周边施工单位签订保护协议。当其他市政设施等与高压管道有交叉施工作业时，由设计部门及时提供专项设计施工方案，管道巡查人员在施工过程中现场监护，责任落实到人。

③ 通过建立高压输气管道监控系统，在高压输气管道发生事故时，调度人员可以远程控制，在抢险人员达到事故现场前先期处置，通过远程切断事故高压输气管道两端的电液联动球阀，及时控制事态局面，为抢险人员争取时间，减小事故所造成的损失和影响，同时掌握管道的实时运行情况，收集信息，既有利于对事态的把握，又为恢复供气提供依据。

6 结语

对于高压输气管道破裂泄漏事故的危害性应有充分的认识，从而采取积极有效的预防措施，从设计、设备、材料的本质安全，施工质量控制，调度管理与自动化控制，管道巡检与安全管理，抢险应急预案等方面抓起，层层把关，环环相扣，织起一张防控大网，杜绝安全事故的发生。

参考文献：

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[2] 孙永庆，钟群鹏，张征.城市燃气管道风险评估中失效后果的计算[J].天然气工业，2006，(1)：120-122.

[3] 刘宝荣，朱喜成，杜宇峰，等.燃气系统漏损事故原因的定性定量分析[J].煤气与热力，2007，27(5)：48-50.

[4] 郑津洋，马夏康，尹谢平.长输管道安全风险辨识评价控制[M].北京：化学工业出版社，2004.