對城鎮(zhèn)管道天然氣泄漏應(yīng)急處置能力的思考

謝寶晶，張金鋒，凌 竹，徐曉玲，張 遠

(浙江省應(yīng)急管理科學(xué)研究院，浙江省安全工程與技術(shù)研究重點實驗室，浙江 杭州 310012)

隨著我國管道天然氣行業(yè)的快速發(fā)展、供氣范圍的不斷擴大，居民對天然氣管道的依賴性愈來愈大。但是近幾年來，管道天然氣爆炸事故時有發(fā)生，據(jù)新聞媒體報道不完全統(tǒng)計，2016-2020年，全國共計發(fā)生城鎮(zhèn)燃氣事故3943起，造成了458人死亡，其中室外天然氣管道事故1209起。城市燃氣事故一般都具有突發(fā)性，燃氣的泄漏往往是在人們尚無察覺時就已發(fā)生[1]，如果對燃氣泄漏的應(yīng)急處置不當，則一旦燃氣積聚后遇明火、電氣火花等點火源后，極易引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸，給人們的生命健康和財產(chǎn)安全帶來巨大的危害，甚至可能導(dǎo)致人員恐慌，造成較大的不良的社會影響。因此，做好管道天然氣泄漏事故預(yù)防和應(yīng)急處置工作，對管道天然氣的安全和規(guī)范使用具有極為重要的意義。

1 典型事故案例

筆者收集了近年來公開的全國管道天然氣爆炸典型案例，具體見表1。

表1 近年來全國管道天然氣爆炸典型案例表

從表1中所列事故案例中可以看出，事故后果進一步擴大的原因有以下幾點：(1)泄漏管道的封堵切斷保護不及時；(2)天然氣擴散后發(fā)現(xiàn)不及時；(3)應(yīng)急預(yù)案不完善，現(xiàn)場指揮不當，對附近住戶、人員疏散不及時。

2 管道天然氣爆炸事故故障樹分析

故障樹定性分析是由上往下的演繹式失效分析法，利用布林邏輯組合低階事件，分析系統(tǒng)中不希望出現(xiàn)的狀態(tài)，用來了解系統(tǒng)失效的原因，并且找到最好的方式降低風(fēng)險本文采用該方法對天然氣管道爆炸的危險性進行分析。首先選取“管道天然氣爆炸”作為頂事件，對天然氣管道爆炸事故建立故障樹。其故障樹結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 管道天然氣爆炸故障樹圖

從圖1中故障樹的結(jié)構(gòu)可以清晰看出，引起“管道天然氣泄漏”的底事件主要有“管道腐蝕泄漏” “第三方施工破壞” “地質(zhì)災(zāi)害” “車輛撞擊”等。其中“燃氣泄漏”和“未及時發(fā)現(xiàn)并正確處置”會導(dǎo)致“足量燃氣泄漏”；“足量燃氣泄漏”和“通風(fēng)量不足”將形成“可燃混合氣體”；“電氣火花”“明火”等都會成為“點火源”，主要包括電氣開關(guān)過程產(chǎn)生的電氣火花、廚房明火、吸煙；裝飾明火作業(yè)、雷電火花和汽車尾氣火花等，當“可燃混合氣體”和“點火源”同時存在，即會發(fā)生燃燒，達到爆炸極限時，就會引起天然氣管道爆炸事故。因此，從故障樹分析來看，及時發(fā)現(xiàn)天然氣泄漏并采取正確的應(yīng)急處置措施是避免爆炸事故發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3 管道天然氣泄漏事故處置不當原因分析

3.1 燃氣公司應(yīng)急預(yù)案針對性和可操作性不強

燃氣公司制定的應(yīng)急預(yù)案流于形式，對施工作業(yè)或管道可能存在的安全隱患辨識不清，應(yīng)急工作組織部署不到位，安全教育培訓(xùn)和巡檢工作不到位，未能及時發(fā)現(xiàn)燃氣管道存在的安全隱患或制止違章作業(yè)。泄漏事故發(fā)生后，現(xiàn)場應(yīng)急指揮人員和操作人員攜帶的應(yīng)急裝備不充分，不熟悉應(yīng)急處置措施，處置程序不當。

3.2 未及時發(fā)現(xiàn)泄漏或未確定泄漏的危險邊界

天然氣主要成分為甲烷(密度0.716 g/L(gas，0 ℃，1 atm)，爆炸極限5%～14%)，由于甲烷的密度比空氣密度(1.29 kg/m，gas，0 ℃，1 atm)小，根據(jù)流體流動規(guī)律，密度大的流體會向密度小的流體方向流動，天然氣泄漏之后，在大氣的夾帶作用下，發(fā)生被動擴散，擴散過程中表現(xiàn)出上升的趨勢[2]，因此易積聚在泄漏點附近的建、構(gòu)筑物內(nèi)頂部。管道天然氣一旦發(fā)生泄漏，如未及時發(fā)現(xiàn)泄漏或確定泄漏的危險邊界，劃定警戒區(qū)域，則危險區(qū)域內(nèi)的建、構(gòu)筑物內(nèi)可能聚積混合性爆炸氣體。盡管天然氣中添加了加臭劑，但由于一般人的身高達不到天然氣的積聚高度，所以，泄漏的天然氣積聚后，附近建、構(gòu)筑物內(nèi)的人員可能聞不到天然氣加臭劑的味道，或者即使聞到氣味，由于不了解天然氣泄漏的危險性，沒有及時主動采取應(yīng)對措施，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。如表1中的事故7，燃氣泄漏時間長達3小時25分鐘，期間由于未及時發(fā)現(xiàn)燃氣泄漏，導(dǎo)致了爆炸事故的發(fā)生。

3.3 危險區(qū)域人員未及時疏散

從故障樹圖的分析來看，電氣火花、明火等點火源是造成天然氣泄漏爆炸事故的必要條件。泄漏事故發(fā)生后，如果事故信息傳送不及時，區(qū)域內(nèi)電氣開關(guān)、廚房明火、汽車發(fā)動、作業(yè)明火等點火源沒有得到有效控制，將引起爆炸事故的發(fā)生。如危險區(qū)域內(nèi)的人員不能及時疏散，可能造成嚴重的事故后果。近年來，室外燃氣管道泄漏引發(fā)的幾起較大級別以上的傷亡事故，均存在此類問題[3]。

4 關(guān)于天然氣泄漏應(yīng)急處置對策措施的建議

根據(jù)對管道天然氣爆炸事故原因的故障樹分析和事故處置不當原因的分析，提出以下對策措施：

(1)提升應(yīng)急預(yù)案的針對性和可操作性

根據(jù)《城鎮(zhèn)燃氣管理條例》要求，在燃氣設(shè)施保護范圍內(nèi)，有關(guān)單位從事敷設(shè)管道、打樁、頂進、挖掘、鉆探等可能影響燃氣設(shè)施安全活動的，應(yīng)當與燃氣經(jīng)營者共同制定燃氣設(shè)施保護方案，并采取相應(yīng)的安全保護措施。一旦發(fā)生泄漏，應(yīng)立即啟動應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場處置方案。為確保應(yīng)急預(yù)案具有針對性和可操作性，事故風(fēng)險辨識和評估應(yīng)充分，做好各項應(yīng)急準備；加強應(yīng)急資源調(diào)查工作，強化應(yīng)急人員安全知識培訓(xùn)和應(yīng)急裝備配備，在此基礎(chǔ)上完善以應(yīng)急處置為核心的預(yù)案體系?，F(xiàn)場處置方案應(yīng)針對可能發(fā)生的風(fēng)險點，明確各管段控制閥門情況，制定切實可行的斷氣方案。燃氣經(jīng)營單位應(yīng)當至少每半年組織1次生產(chǎn)安全事故應(yīng)急預(yù)案演練，查找短板，提高在事故狀態(tài)下的應(yīng)急處置的準確性和有效性。必要時加強政府與企業(yè)的應(yīng)急聯(lián)動，協(xié)同開展應(yīng)急演練。

(2)正確安裝可燃氣體報警器

安裝可燃氣體報警器時，應(yīng)根據(jù)天然氣的理化特點，安裝在合適的位置。由于天然氣密度小于空氣，在可能發(fā)生天然氣泄漏的場所，可以在空間頂部或泄漏源以上位置安裝氣體探測器[4]，但不可安排在通風(fēng)良好或氣流較大處[5]?？扇細怏w報警器根據(jù)其檢測原理可以分為催化燃燒式、熱傳導(dǎo)式、紅外吸收式、半導(dǎo)體式、電化學(xué)式、火焰離子化、光干涉式、聲速差式等類型。以最常用的催化燃燒型可燃氣體檢測報警器為例，其工作原理是檢測元件與被檢測可燃氣體接觸后發(fā)生氧化反應(yīng)后引起電阻率變化，從而造成電壓變化以達到測定可燃氣體濃度的目的，因此電阻率的變化易受環(huán)境溫度和電磁干擾的影響，故在安裝報警器時，不應(yīng)將其置于空調(diào)或其他制冷、制暖設(shè)備附近，并遠離動力線、高壓電纜和大功率設(shè)備。根據(jù)CJJ/T146《城鎮(zhèn)燃氣報警控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》等標準規(guī)范要求，可燃氣體報警器應(yīng)安裝在距頂棚30 cm處，報警濃度為天然氣爆炸下限的20%(體積百分數(shù))。安裝位置選定應(yīng)重點考慮天然氣易發(fā)生泄露的部位，如管道銜接、燃氣閥門處，分析各個泄漏點的泄漏壓力及方向、工作環(huán)境下氣流的方向及可能的風(fēng)向等，確定探頭分布的位置。綜上，正確安裝可燃氣體報警裝置可以及時發(fā)現(xiàn)燃氣泄漏，從而采取緊急應(yīng)對措施。

(3)加強危險區(qū)域警戒和人員緊急疏散

天然氣泄漏事故現(xiàn)場應(yīng)配備便攜式可燃氣探測器，有條件的可以配備激光可燃氣探測器，實現(xiàn)遠距離探測。一旦天然氣發(fā)生泄漏，處置要領(lǐng)是報告、關(guān)閥、放散、檢測、探邊、禁火、撤人、警戒、處置、恢復(fù)處置[6]。燃氣企業(yè)在天然氣泄漏事故發(fā)生后，要加強現(xiàn)場信息收集、分析研判工作，強化應(yīng)急指揮，做好應(yīng)急處置工作。應(yīng)急處置人員要對泄漏的危險邊界進行有效探邊，做好危險區(qū)域警戒和人員緊急疏散工作。在及時控制泄漏源的同時，須加強現(xiàn)場氣體濃度監(jiān)測，做好警戒區(qū)域內(nèi)點火源的管控工作，天然氣監(jiān)測濃度未降到爆炸下限的20%以下時，現(xiàn)場禁止動火。應(yīng)急處置工作超出自身處置能力時應(yīng)及時上報政府相關(guān)主管部門，必要時提升應(yīng)急響應(yīng)級別。

(4)加強安全教育和宣傳

燃氣經(jīng)營企業(yè)可聯(lián)合政府部門開展天然氣安全教育培訓(xùn)和知識宣傳，通過安全講座、安全知識咨詢和入戶安全檢查等方式進行安全教育和宣傳，使群眾、天然氣使用企業(yè)、監(jiān)管人員真正了解天然氣與傳統(tǒng)燃氣的不同，即天然氣相對密度比空氣輕的理化特性，確保群眾在發(fā)生天然氣泄漏時，能及時采取有效的應(yīng)急處置措施，避免事故擴大。同時，充分利用微信公眾號以及電臺、電視臺、報紙等各類媒體做好天然氣安全使用知識的科普，增強廣大群眾天然氣使用安全意識，確保人民生命財產(chǎn)安全。

5 結(jié) 論

隨著城市天然氣管道的普及，預(yù)防天然氣爆炸事故已經(jīng)成為迫在眉睫的重要任務(wù)。提高應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場處置方案的針對性和有效性，加強應(yīng)急處置能力培訓(xùn)、分析研判工作，必要時提升應(yīng)急響應(yīng)級別，實施緊急疏散，并做好現(xiàn)場可燃氣體監(jiān)測和點火源管控工作可以避免天然氣泄漏事故進一步擴大。同時，相關(guān)企業(yè)正確安裝可燃氣體報警器、加強安全宣傳教育，提升全民安全意識，才能確保管道天然氣的安全使用。