胡金花

【摘要】由于腐蝕、自然災(zāi)害、人為破壞及管道本身缺陷等因素，輸氣管道發(fā)生泄漏事故概率較高，同時蒸汽云爆炸造成的后果最為嚴(yán)重。本文采用蒸汽云爆炸事故后果模擬分析法對LNG長輸管道泄漏引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故影響進(jìn)行模擬分析。

【關(guān)鍵詞】LNG 管道輸送 泄漏 控制 措施

0 引言

LNG是英文液化天然氣（liquefied natural gas）的縮寫，其主要成分為甲烷。改革開放以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，對能源，特別是天然氣等優(yōu)質(zhì)能源需求迅速增長。天然氣幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，燃燒產(chǎn)生的二氧化硫排放量幾乎為零，氮氧化物和二氧化碳的排放量僅分別為燃煤的19.2%和42.1%。以福建為例，擴(kuò)大引進(jìn)LNG后，年消費(fèi)LNG500萬噸，產(chǎn)生的CO₂為1173萬噸，而燃用同等熱值褐煤將產(chǎn)生CO₂量2112萬噸，引進(jìn)LNG將實(shí)現(xiàn)每年減排CO₂量941萬噸，減排SO₂量91.0萬噸，減排NOX量16.7萬噸。通過擴(kuò)大天然氣覆蓋范圍、普及程度與市場占有率，改善城鄉(xiāng)居民的生活品質(zhì)，促進(jìn)全面小康社會建設(shè)進(jìn)程。但LNG火災(zāi)危險性類別為甲類，爆炸極限范圍（V%）為5.35%～15%，屬易燃、易爆物質(zhì)，存在很大的危險性。

1 LNG長輸管線危險性分析

1.1 LNG長輸管道輸送流程

LNG長輸管道輸送上下游關(guān)系流程圖，見圖1。

1.2 LNG長輸管道輸送危險性分析

造成長輸管道泄漏的主要原因有：第三方破壞、自然災(zāi)害和管道缺陷。其中第三方破壞主要包括：野蠻施工挖破管道、沿線違章占壓管道、運(yùn)移土層造成管道暴露或懸空，或在管道附近打樁、挖掘、定向鉆、大開挖等；自然災(zāi)害破壞主要是在臺風(fēng)、暴雨、洪水、地基坍塌、地震等情況下導(dǎo)致泥石流、土層移動、坍塌等，造成管道外露、懸空及（或）位移；管道缺陷主要有：管道腐蝕穿孔、管道材料缺陷或焊口缺陷隱患等。

天然氣管線發(fā)生泄漏時，泄漏氣體的噴射、擴(kuò)散后濃度在其燃爆極限范圍內(nèi)的鐵路上通行的內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車，公路上通行的機(jī)動車輛、沿途穿越、鄰近的輸電線路，管線沿途附近的工業(yè)區(qū)內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)活動、居住區(qū)內(nèi)居民的活動等，均有可能成為引起火災(zāi)爆炸事故的點(diǎn)火源。

由于天然氣管道壓力較高，泄漏時高速氣體通過孔洞產(chǎn)生的靜電，也可能成為引發(fā)火災(zāi)爆炸事故的點(diǎn)火源。

天然氣泄漏時遇雷暴，可能引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。

同時采用加壓輸送工藝（設(shè)計壓力約7.5MPa），又加劇了發(fā)生火災(zāi)、爆炸的危險。

2 LNG管道輸送泄漏模擬分析

2.1 模型建立

為了便于計算和說明問題，本文采用蒸汽云爆炸事故后果模擬分析法對某公司天然氣管網(wǎng)二期工程LNG長輸管道輸送泄漏引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故影響進(jìn)行模擬分析。即：某天然氣管網(wǎng)二期工程，全長約80km，線路用管直徑813mm，全線共設(shè)置2座站場、3座閥室，輸氣量2.07×100⁸m³/a，管內(nèi)輸送介質(zhì)為天然氣。

2.2 LNG管道輸送泄漏模擬分析

LNG管道輸送過程中，泄漏最為危險，遇點(diǎn)火源進(jìn)而發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。

LNG管道泄漏后延遲點(diǎn)火的概率比較高，取延遲點(diǎn)火時間為1min、5min，對孔泄漏方式進(jìn)行蒸氣云爆炸事故后果模擬；取延遲點(diǎn)火時間為1min，對管道完全斷裂方式進(jìn)行蒸氣云爆炸事故后果模擬。

根據(jù)《基于風(fēng)險檢驗(yàn)的基礎(chǔ)方法》（SY/T6714-2008）和《化工企業(yè)定量風(fēng)險評價導(dǎo)則》（征求意見稿），泄漏情景可根據(jù)泄漏孔徑大小分為完全破裂以及孔泄漏兩大類，有代表性的泄漏場景見表1。

依據(jù)整個管道的直徑將確定的有關(guān)數(shù)據(jù)輸入安全評價與風(fēng)險分析系統(tǒng)軟件，得到的模擬結(jié)果見表2、表3、表4和表5。

3 結(jié)果分析及其控制措施

通過上述模擬分析可知，管道小、中、大孔泄漏（延遲點(diǎn)火1min）蒸汽云爆炸事故模擬結(jié)果表明，財產(chǎn)損失半徑分別為4.3m，38.4m，182.5m；管道小、中、大孔泄漏（延遲點(diǎn)火5min）蒸汽云爆炸事故模擬結(jié)果表明，財產(chǎn)損失半徑分別為12.7m，105.1m，320.5m：管道完全破裂蒸汽云爆炸事故模擬結(jié)果表明，完全破裂的管道越長，所造成的財產(chǎn)損失越大，管道長度（模擬最長）為111000m時，財產(chǎn)損失半徑為1293.1m，管道長度（模擬最短）為1000m，財產(chǎn)損失半徑為595.2m。

綜上，管道泄漏所造成的影響范圍較大，對周邊的居民、建（構(gòu)）筑物的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生一定的影響，因此，必須采取安全防患措施，防止LNG在管道輸送過程中發(fā)生泄漏事故，避免災(zāi)害爆炸事故發(fā)生。