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2022-05-17 07:39:46彭開和
工業(yè)安全與環(huán)保 2022年5期
彭開和
(湖北省自然災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)中心 武漢 430064)
0 引言
2021年6月13日6時42分許，位于湖北省十堰市張灣區(qū)艷湖社區(qū)的集貿(mào)市場發(fā)生重大燃?xì)獗ㄊ鹿?，造?6人死亡、138人受傷，其中重傷37人，直接經(jīng)濟損失5 395.41萬元[1]。這起中國城市燃?xì)庑袠I(yè)史上最慘痛的事故，其事故原因既有天然氣管道腐蝕老化和違規(guī)建筑的歷史因素，也有事故處理不當(dāng)?shù)娜藶橐蛩兀@兩項因素只暴露了城市天然氣管道安全事故隱患的冰山一角。
1 城市天然氣管道事故原因分析
1.1 數(shù)據(jù)分析
天然氣的主要成分是甲烷，約占70%～90%，無色無味，相對密度(空氣)為0.62，比空氣輕，爆炸下限為5%，爆炸上限為15%。若天然氣發(fā)生泄漏，與空氣混合形成爆炸性混合氣體，遇到熱源或明火，極易發(fā)生燃燒爆炸。
近年來，天然氣泄漏爆炸事故時有發(fā)生。根據(jù)中國城市燃?xì)鈪f(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)[2]， 2017年至2021年6月全國共發(fā)生天然氣事故1 614起，其中天然氣管道事故1 050起，累計死亡180人、受傷1260人，如表1所示。
表1 2017年至2021年6月天然氣事故數(shù)量及傷亡情況
2020年全國共發(fā)生天然氣管網(wǎng)事故66起，其中，事故原因為第三方施工破壞54起，自然災(zāi)害4起(洪水沖斷2起，地質(zhì)災(zāi)害1起，地面沉降1起)，管道系統(tǒng)質(zhì)量問題4起，管道系統(tǒng)腐蝕泄漏2起，其他原因2起。這也說明第三方施工破壞、自然災(zāi)害、管道系統(tǒng)腐蝕、管道系統(tǒng)質(zhì)量問題是造成天然氣管道安全事故的主要原因。
1.2 事故樹分析
城市天然氣管道一旦發(fā)生泄漏，如果人為控制得當(dāng)，通過安全泄放，可將經(jīng)濟損失盡量控制在較小范圍；如果泄漏未被及時控制，在封閉環(huán)境里聚集并達到一定濃度，遇到點火源將會發(fā)生火災(zāi)爆炸事故[3]。通過對近年來城市天然氣管道事故發(fā)展過程的統(tǒng)計分析，構(gòu)建城市天然氣管道泄漏發(fā)展事件樹如圖1所示。由圖可得，城市天然氣管道泄漏災(zāi)害性事故共分為4個階段：泄漏，早期應(yīng)急處置不當(dāng)，人員未被及時疏散，發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。
圖1 城市天然氣管道泄漏發(fā)展事件樹
針對城市天然氣管道泄漏發(fā)生爆炸事故，利用事故樹分析法對天然氣管道泄漏災(zāi)害性事故場景各個階段的發(fā)生原因進行分析。城市天然氣管道泄漏災(zāi)害發(fā)生爆炸事故的故障樹模型如圖2所示。
圖2 城市天然氣管道泄漏爆炸事故故障樹模型
由圖可知，城市天然氣管道泄漏發(fā)生爆炸事故的故障樹可表示為：
M=X·Y
式中，M為發(fā)生天然氣管道爆炸事故的概率；X為達到爆炸極限的概率；Y為產(chǎn)生點火源條件的概率。
根據(jù)事故故障樹結(jié)構(gòu)，函數(shù)表達式可進一步計算為：
M=X·Y=(X11+X12+X131+X132+X211+X212)(Y11+Y12+Y21+Y22+Y23+Y31+Y41+Y42)=X11Y11+X11Y12+X11Y21+X11Y22+X11Y23+X11Y31+X11Y41+X11Y42+X12Y11+X12Y12+X12Y21+X12Y22+X12Y23+X12Y31+X12Y41+X12Y42+X131Y11+X131Y12+X131Y21+X131Y22+X131Y23+X131Y31+X131Y41+X131Y42+X132Y11+X132Y12+X132Y21+X132Y22+X132Y23+X132Y31+X132Y41+X132Y42+X211Y11+X211Y12+X211Y21+X211Y22+X211Y23+X211Y31+X211Y41+X211Y42+X212Y11+X212Y12+X212Y21+X212Y22+X212Y23+X212Y31+X212Y41+X212Y42。
可以得出，事故樹最小割集有48組，任何一組事件發(fā)生都有可能觸發(fā)頂上事故。
1.3 結(jié)果分析
通過以上數(shù)據(jù)分析和事故樹分析可知，城市天然氣管道爆炸事故的原因主要有第三方施工破壞、自然災(zāi)害、管道制造安裝質(zhì)量缺陷、天然氣管道安裝在潮濕環(huán)境或管道防腐措施不到位等，致使天然氣管道破裂或穿孔，導(dǎo)致天然氣泄漏，若達到爆炸極限，遇點火源則會發(fā)生爆炸事故。
湖北省十堰市“6·13”重大燃?xì)獗ㄊ鹿实脑?，是由于城市天然氣管道穿越河道且緊鄰城市排水口，長期受河道內(nèi)潮濕環(huán)境影響(X211)，且管道彎頭外防腐未按要求做防腐蝕施工(X212)，潮濕氣體在事故管道外表面形成電化學(xué)腐蝕(X21)，致使天然氣管道防腐層損壞，天然氣管道企業(yè)未及時進行隱患排查并整改事故隱患，導(dǎo)致管道腐蝕穿孔，天然氣發(fā)生泄漏，泄漏的天然氣在河道內(nèi)密閉空間形成爆炸性混合氣體；泄漏點上方的某餐廳爐灶處于燃燒狀態(tài)(Y41)，爐灶上方吸油煙機將爐灶火星吸入排煙管道并直排至河道密閉空間；天然氣管道企業(yè)應(yīng)急處置人員對發(fā)生的管道天然氣泄漏事故應(yīng)急處置不當(dāng)，爐灶火星引爆密閉空間內(nèi)爆炸性混合氣體，致使事故發(fā)生(X211Y41+X212Y41)。
2 城市天然氣管道事故預(yù)防安全對策措施
2.1 嚴(yán)把天然氣管道設(shè)計和安裝施工質(zhì)量關(guān)，杜絕管道系統(tǒng)質(zhì)量缺陷
天然氣輸送管道設(shè)計安裝應(yīng)嚴(yán)格按照國家規(guī)范要求進行，從系統(tǒng)安全角度進行管道系統(tǒng)本質(zhì)化安全設(shè)計。設(shè)計時應(yīng)考慮地震、泥石流、山體滑坡、洪水、地面塌陷等自然災(zāi)害對管道的破壞，做好防護設(shè)計；應(yīng)考慮城市建設(shè)施工可能會對管道造成的影響，做好強度保護設(shè)計和管道走向標(biāo)識設(shè)計；管道穿越河流、下水道、電纜溝、地下通道等有限空間，應(yīng)做好防潮防腐設(shè)計。管道及附件應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)合格產(chǎn)品，安裝單位應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求進行安裝，嚴(yán)禁私自更改設(shè)計和改裝。
2.2 城市天然氣管道公司切實落實安全生產(chǎn)主體責(zé)任，及時消除事故隱患
城市天然氣公司應(yīng)切實落實安全生產(chǎn)主體責(zé)任，必須著眼于從源頭上、系統(tǒng)上防范安全風(fēng)險。加強城市供熱、供氣等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運營過程中的安全管理，嚴(yán)格落實安全防范措施和管道巡檢制度，保證安全投入，完善安全設(shè)施建設(shè)，配備必要的防泄漏檢測設(shè)備，加強安全培訓(xùn)，提高員工素質(zhì)，有計劃地進行管道系統(tǒng)巡回安全檢查，及時排查和消除生產(chǎn)安全事故隱患。制定管道天然氣泄漏生產(chǎn)安全事故預(yù)案并定期演練，提高事故應(yīng)急處置能力。
2.3 加大城市天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)管力度，及時督促事故隱患整改
天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)督管理部門應(yīng)加大天然氣安全監(jiān)管力度，圍繞涉及影響城市安全的各類隱患，健全常態(tài)化的安全生產(chǎn)檢查機制。對不符合安全生產(chǎn)要求的情況立即進行整治，對發(fā)現(xiàn)的事故隱患立即督促整改落實。
2.4 積極推進城市天然氣智慧管網(wǎng)建設(shè)管理
城市天然氣主管部門應(yīng)建立天然氣地下管線綜合管理信息系統(tǒng)，規(guī)劃并繪制城市天然氣管網(wǎng)布置圖，示蹤標(biāo)記，及時更新狀態(tài)，建立城市天然氣事故隱患數(shù)據(jù)庫，信息數(shù)據(jù)共享，統(tǒng)一管理，實現(xiàn)數(shù)字管道、智慧管網(wǎng)相融合。
2.5 完善城市天然氣管道泄漏事故應(yīng)急救援預(yù)案
城市天然氣管道公司針對城市天然氣管道泄漏及天然氣爆炸事故，應(yīng)制定天然氣管道泄漏生產(chǎn)安全事故應(yīng)急救援預(yù)案，明確應(yīng)急組織形式及構(gòu)成單位的應(yīng)急處置職責(zé)，設(shè)置相應(yīng)的工作小組，明確各小組職責(zé)分工及行動任務(wù)，配備相應(yīng)的應(yīng)急救援設(shè)備和工具，明確應(yīng)急處置措施和人員防護要求，定期組織應(yīng)急救援演練和培訓(xùn)，提高事故應(yīng)急救援能力和水平。
3 結(jié)語
城市天然氣管道是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，是城市生存和發(fā)展的必要保障。湖北省十堰市“6·13”重大燃?xì)獗ㄊ鹿蕩淼慕逃?xùn)十分深刻。隨著城市天然氣管道安裝長度的不斷延伸及運行時間的逐年增長，由于長期受到地下外部環(huán)境和內(nèi)部介質(zhì)的強烈腐蝕，天然氣管道事故隱患會逐年增加，一旦發(fā)生大量燃?xì)庑孤?，將會引發(fā)火災(zāi)爆炸事故，嚴(yán)重威脅城市周邊建筑物及人員的安全，并會帶來惡劣的社會影響。城市天然氣管道運行的安全性問題應(yīng)引起社會各界的高度重視。
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1 城市天然氣管道事故原因分析
1.1 數(shù)據(jù)分析
天然氣的主要成分是甲烷，約占70%～90%，無色無味，相對密度(空氣)為0.62，比空氣輕，爆炸下限為5%，爆炸上限為15%。若天然氣發(fā)生泄漏，與空氣混合形成爆炸性混合氣體，遇到熱源或明火，極易發(fā)生燃燒爆炸。
近年來，天然氣泄漏爆炸事故時有發(fā)生。根據(jù)中國城市燃?xì)鈪f(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)[2]， 2017年至2021年6月全國共發(fā)生天然氣事故1 614起，其中天然氣管道事故1 050起，累計死亡180人、受傷1260人，如表1所示。
表1 2017年至2021年6月天然氣事故數(shù)量及傷亡情況
2020年全國共發(fā)生天然氣管網(wǎng)事故66起，其中，事故原因為第三方施工破壞54起，自然災(zāi)害4起(洪水沖斷2起，地質(zhì)災(zāi)害1起，地面沉降1起)，管道系統(tǒng)質(zhì)量問題4起，管道系統(tǒng)腐蝕泄漏2起，其他原因2起。這也說明第三方施工破壞、自然災(zāi)害、管道系統(tǒng)腐蝕、管道系統(tǒng)質(zhì)量問題是造成天然氣管道安全事故的主要原因。
1.2 事故樹分析
城市天然氣管道一旦發(fā)生泄漏，如果人為控制得當(dāng)，通過安全泄放，可將經(jīng)濟損失盡量控制在較小范圍；如果泄漏未被及時控制，在封閉環(huán)境里聚集并達到一定濃度，遇到點火源將會發(fā)生火災(zāi)爆炸事故[3]。通過對近年來城市天然氣管道事故發(fā)展過程的統(tǒng)計分析，構(gòu)建城市天然氣管道泄漏發(fā)展事件樹如圖1所示。由圖可得，城市天然氣管道泄漏災(zāi)害性事故共分為4個階段：泄漏，早期應(yīng)急處置不當(dāng)，人員未被及時疏散，發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。
圖1 城市天然氣管道泄漏發(fā)展事件樹
針對城市天然氣管道泄漏發(fā)生爆炸事故，利用事故樹分析法對天然氣管道泄漏災(zāi)害性事故場景各個階段的發(fā)生原因進行分析。城市天然氣管道泄漏災(zāi)害發(fā)生爆炸事故的故障樹模型如圖2所示。
圖2 城市天然氣管道泄漏爆炸事故故障樹模型
由圖可知，城市天然氣管道泄漏發(fā)生爆炸事故的故障樹可表示為：
M=X·Y
式中，M為發(fā)生天然氣管道爆炸事故的概率；X為達到爆炸極限的概率；Y為產(chǎn)生點火源條件的概率。
根據(jù)事故故障樹結(jié)構(gòu)，函數(shù)表達式可進一步計算為：
M=X·Y=(X11+X12+X131+X132+X211+X212)(Y11+Y12+Y21+Y22+Y23+Y31+Y41+Y42)=X11Y11+X11Y12+X11Y21+X11Y22+X11Y23+X11Y31+X11Y41+X11Y42+X12Y11+X12Y12+X12Y21+X12Y22+X12Y23+X12Y31+X12Y41+X12Y42+X131Y11+X131Y12+X131Y21+X131Y22+X131Y23+X131Y31+X131Y41+X131Y42+X132Y11+X132Y12+X132Y21+X132Y22+X132Y23+X132Y31+X132Y41+X132Y42+X211Y11+X211Y12+X211Y21+X211Y22+X211Y23+X211Y31+X211Y41+X211Y42+X212Y11+X212Y12+X212Y21+X212Y22+X212Y23+X212Y31+X212Y41+X212Y42。
可以得出，事故樹最小割集有48組，任何一組事件發(fā)生都有可能觸發(fā)頂上事故。
1.3 結(jié)果分析
通過以上數(shù)據(jù)分析和事故樹分析可知，城市天然氣管道爆炸事故的原因主要有第三方施工破壞、自然災(zāi)害、管道制造安裝質(zhì)量缺陷、天然氣管道安裝在潮濕環(huán)境或管道防腐措施不到位等，致使天然氣管道破裂或穿孔，導(dǎo)致天然氣泄漏，若達到爆炸極限，遇點火源則會發(fā)生爆炸事故。
湖北省十堰市“6·13”重大燃?xì)獗ㄊ鹿实脑?，是由于城市天然氣管道穿越河道且緊鄰城市排水口，長期受河道內(nèi)潮濕環(huán)境影響(X211)，且管道彎頭外防腐未按要求做防腐蝕施工(X212)，潮濕氣體在事故管道外表面形成電化學(xué)腐蝕(X21)，致使天然氣管道防腐層損壞，天然氣管道企業(yè)未及時進行隱患排查并整改事故隱患，導(dǎo)致管道腐蝕穿孔，天然氣發(fā)生泄漏，泄漏的天然氣在河道內(nèi)密閉空間形成爆炸性混合氣體；泄漏點上方的某餐廳爐灶處于燃燒狀態(tài)(Y41)，爐灶上方吸油煙機將爐灶火星吸入排煙管道并直排至河道密閉空間；天然氣管道企業(yè)應(yīng)急處置人員對發(fā)生的管道天然氣泄漏事故應(yīng)急處置不當(dāng)，爐灶火星引爆密閉空間內(nèi)爆炸性混合氣體，致使事故發(fā)生(X211Y41+X212Y41)。
2 城市天然氣管道事故預(yù)防安全對策措施
2.1 嚴(yán)把天然氣管道設(shè)計和安裝施工質(zhì)量關(guān)，杜絕管道系統(tǒng)質(zhì)量缺陷
天然氣輸送管道設(shè)計安裝應(yīng)嚴(yán)格按照國家規(guī)范要求進行，從系統(tǒng)安全角度進行管道系統(tǒng)本質(zhì)化安全設(shè)計。設(shè)計時應(yīng)考慮地震、泥石流、山體滑坡、洪水、地面塌陷等自然災(zāi)害對管道的破壞，做好防護設(shè)計；應(yīng)考慮城市建設(shè)施工可能會對管道造成的影響，做好強度保護設(shè)計和管道走向標(biāo)識設(shè)計；管道穿越河流、下水道、電纜溝、地下通道等有限空間，應(yīng)做好防潮防腐設(shè)計。管道及附件應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)合格產(chǎn)品，安裝單位應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求進行安裝，嚴(yán)禁私自更改設(shè)計和改裝。
2.2 城市天然氣管道公司切實落實安全生產(chǎn)主體責(zé)任，及時消除事故隱患
城市天然氣公司應(yīng)切實落實安全生產(chǎn)主體責(zé)任，必須著眼于從源頭上、系統(tǒng)上防范安全風(fēng)險。加強城市供熱、供氣等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運營過程中的安全管理，嚴(yán)格落實安全防范措施和管道巡檢制度，保證安全投入，完善安全設(shè)施建設(shè)，配備必要的防泄漏檢測設(shè)備，加強安全培訓(xùn)，提高員工素質(zhì)，有計劃地進行管道系統(tǒng)巡回安全檢查，及時排查和消除生產(chǎn)安全事故隱患。制定管道天然氣泄漏生產(chǎn)安全事故預(yù)案并定期演練，提高事故應(yīng)急處置能力。
2.3 加大城市天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)管力度，及時督促事故隱患整改
天然氣管網(wǎng)安全監(jiān)督管理部門應(yīng)加大天然氣安全監(jiān)管力度，圍繞涉及影響城市安全的各類隱患，健全常態(tài)化的安全生產(chǎn)檢查機制。對不符合安全生產(chǎn)要求的情況立即進行整治，對發(fā)現(xiàn)的事故隱患立即督促整改落實。
2.4 積極推進城市天然氣智慧管網(wǎng)建設(shè)管理
城市天然氣主管部門應(yīng)建立天然氣地下管線綜合管理信息系統(tǒng)，規(guī)劃并繪制城市天然氣管網(wǎng)布置圖，示蹤標(biāo)記，及時更新狀態(tài)，建立城市天然氣事故隱患數(shù)據(jù)庫，信息數(shù)據(jù)共享，統(tǒng)一管理，實現(xiàn)數(shù)字管道、智慧管網(wǎng)相融合。
2.5 完善城市天然氣管道泄漏事故應(yīng)急救援預(yù)案
城市天然氣管道公司針對城市天然氣管道泄漏及天然氣爆炸事故，應(yīng)制定天然氣管道泄漏生產(chǎn)安全事故應(yīng)急救援預(yù)案，明確應(yīng)急組織形式及構(gòu)成單位的應(yīng)急處置職責(zé)，設(shè)置相應(yīng)的工作小組，明確各小組職責(zé)分工及行動任務(wù)，配備相應(yīng)的應(yīng)急救援設(shè)備和工具，明確應(yīng)急處置措施和人員防護要求，定期組織應(yīng)急救援演練和培訓(xùn)，提高事故應(yīng)急救援能力和水平。
3 結(jié)語
城市天然氣管道是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，是城市生存和發(fā)展的必要保障。湖北省十堰市“6·13”重大燃?xì)獗ㄊ鹿蕩淼慕逃?xùn)十分深刻。隨著城市天然氣管道安裝長度的不斷延伸及運行時間的逐年增長，由于長期受到地下外部環(huán)境和內(nèi)部介質(zhì)的強烈腐蝕，天然氣管道事故隱患會逐年增加，一旦發(fā)生大量燃?xì)庑孤?，將會引發(fā)火災(zāi)爆炸事故，嚴(yán)重威脅城市周邊建筑物及人員的安全，并會帶來惡劣的社會影響。城市天然氣管道運行的安全性問題應(yīng)引起社會各界的高度重視。
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