综合管廊内燃气管道泄漏事故现场应急处置方案与决策分析_张智贤.pdf

第 卷第期 年月 科技和产业 ，综合管廊内燃气管道泄漏事故现场应急处置方案与决策分析张智贤，胡晓晓，张博，李跃飞，郭兰兰（中国建筑设计研究院有限公司，北京 ；北京京投城市管廊投资有限公司，北京 ）摘要：燃气管道入廊后表现出了良好的性能和潜力，对于提高燃气管道运维安全性具有重要意义。但应对突发事件，国内现行标准规范仅在事故风机启动要求、管道阀门切断要求等方面做了简单规定，可操作性不强。从燃气管道入廊安全技术角度出发，总结分析相对成熟的直埋燃气管道事故处置技术，重点论述在编制现场处置方案过程中存在的主要矛盾，并对廊内燃气管道泄漏现场处置方案编制思路和内容提出建议。关键词：综合管廊；燃气泄漏；应急预案；现场处置方案中图分类号：文献标志码：文章编号：（）收稿日期：基金项目：京投公司科研项目（）。作者简介：张智贤（），男，山东淄博人，中国建筑设计研究院有限公司，工程师，市政工程硕士研究生，研究方向为综合管廊。年月 日，湖北省十堰市发生直埋燃气管道爆炸事故，造成 人死亡，人受伤。事故原因是管道老化严重发生泄漏，运维人员未能及时找到准确泄漏点，最终因泄漏天然气聚集达到爆炸极限后，遇火源引爆。徐小丰等认为用燃气管道入廊代替管道直埋，是提升城镇燃气管网运行安全的具体措施之一，同时国家大力出台的各类政策也为燃气入廊提供了实际的政策支持。大量研究显示，燃气管道入廊后不仅可以避免土壤腐蚀和地上活荷载对直埋燃气管的影响，还有效规避了第三方违规施工引起的管道破坏，大大提高管道的使用寿命；同时借助综合管廊内完备的监控与报警体系可快速排除燃气泄漏隐患，减少燃气泄漏事故的发生。针对综合管廊燃气舱内的突发事件，由于燃气管道入廊敷设运行时间较短，截至目前全国范围内尚未报道过廊内天然气管道事故及处置案例。相对于直埋天然气管道事故应急处置，廊内开展燃气管道的现场应急处置工作难度大，无论是管廊产权方还是管线产权方的工作人员均缺乏相关的应急实践经验，国内综合管廊内燃气管道事故现场处置方案相关研究还处于空白阶段。研究适应综合管廊内的燃气管道泄漏事故的现场处置措施与决策分析可进一步完善综合管廊应急预案体系中针对廊内燃气泄漏方面的内容，对保障综合管廊安全运行具有十分重要的意义。燃气管道泄漏事故处置技术概况 燃气泄漏危害燃气管道的泄漏分为类：微孔渗漏、小孔泄漏和断裂暴露。通过对综合管廊燃气舱正常的巡检，在不发生地震、人为蓄意破坏等极端事件的前提下，基本上可将燃气管泄漏控制在微孔泄漏。燃气管道输送介质主要包括天然气、液化石油气和煤气，其中天然气最为常用。天然气成分主要包括甲烷（）、乙烷、丙烷、氮和丁烷，往往还伴随有少量的硫化氢（）、水（）和二氧化碳（）。天然气与空气混合后易形成爆炸性混合气体，爆炸极限 ，遇 明 火 可 发 生 爆 炸。有 资 料 显示，当空气含量中天然气浓度达 时爆炸威力最大。此外燃气管道介质组成气体多属于碳氢化合物，具有强烈的麻醉作用，当空气中燃气浓度过高还可使人发生窒息。直埋燃气管道泄漏事故风险分析 事故类型随着城镇化发展进程的不断推进，一批老旧城市管道即将或已经达到使用寿命极限。因燃气管道介质泄漏导致发生的火灾、爆炸突发事故，对周围环境和生命财产产生严重伤害。年 月日，松原市宁江区繁华路巷路的排污管道在维修时，破坏天然气管道，发生燃气泄漏。工作人员抢修期间发生爆炸，造成人死亡，人住院治疗的严重后果，直接经济损失 万元。在 年中国发生燃气管道事故共有 起，受伤人数 人次，中毒人数 人次，死亡人数高达 人，产生的后果严重。直埋燃气管泄漏事故现场及处置如图、图所示。图直埋燃气管泄漏事故现场图直埋燃气管泄漏事故现场处置 事故原因分析传统的燃气管道敷设主要有地埋敷设和架空敷设。易受腐蚀、自然灾害、外力开挖、地质变化等因素影响导致燃气泄漏。根据住房城乡建设部规划管理中心统计，全国每年由路面开挖造成的直接经济损失约 亿元。据中国规划协会地下管道专委会统计，管道事故 是由外力破坏，特别是第三方施工等外因所致。西安市秦华天然气有限公司统计，每年燃气管道因第三方挖掘导致的事故约 起，占总事故量的。燃气管道泄漏事故原因见表。表燃气管道泄漏事故原因分析事故原因分类具体原因自然原因管道腐蚀破坏。腐蚀种类包括电化学腐蚀、化学腐蚀和杂电流腐蚀等几种季节变化引起土层的不均匀胀缩、升降，导致管道系统不均匀沉降，管道钢管焊口和铸铁管的机械接口处受到剪切力的破坏调压站内限压水封筒因气温骤降发生冻裂现象，造成安全放散系统失灵，煤气放散气柜因水槽、挂圈冰封，而发生吸空变形、脱轨漏气等现象人为原因道路和建筑施工损坏燃气管道，造成燃气泄漏安全事故违章建筑严重影响了城市燃气管道的安全运营制度原因燃气管道安装工程质量监管不到位，给燃气管道运营留下了安全隐患运维工作人员工作疏忽、不负责任，造成燃气事故的发生直埋燃气管道缺乏规范管理，增加了不安全因素相关数据显示，中国平均每天发生起燃气事故，而纳入综合管廊可有效避免和减轻野蛮施工、化学腐蚀、外部荷载和自然灾害等因素对燃气管道造成的破坏 。直埋燃气管道泄漏现场处置方案分析当直埋燃气管道发生泄漏，管道产权单位应即刻采取科学合理的处置措施妥善化解燃气爆炸风险，避免伤亡和财产损失。直埋燃气管道泄漏现场处置方案可分为泄漏源头控制、泄漏放散点安全管控和泄漏管段抢修步，具体措施见表。表燃气管道泄漏事故现场处置方案处置步骤具体方法泄 漏 源 头控制 使用气体检测仪探明危险边界，由外向内依次设置高危区、危险区、影响区和安全区，排查检测泄漏点位置 第一时间切断上下游阀门泄 漏 放 散点 安 全 管控采取喷雾射流、铺设水幕水带、水驱动排烟机等措施加强重点区域空气流通，预防空气不流通场所发生燃气聚集应急人员做好防爆准备，随时检测泄漏气体浓度并实施警戒及时组织周围群众疏散泄 漏 管 段抢修当泄漏口为砂眼时，使用螺丝加黏合剂进行堵漏；当泄漏口为缝隙时，使用外封式堵漏袋、金属封套管、电磁式堵漏工具组、堵漏夹具等堵漏；当泄漏口为孔洞时，使用木楔、粘贴式堵漏密封胶等堵漏；当泄漏口为裂口时，使用外封式堵漏袋、粘贴式堵漏密封胶堵漏严格按照 城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程 其他相关规定进行抢修科技和产业 第 卷第期 燃气管道入廊分析 国内外燃气管道入廊建设情况从国外已建成的综合管廊来看，英国（图）、德国（图）、日本等国家均有燃气管道纳入综合管廊的例子，且多与其他类市政管道共舱设计。经过几十年的运行，并没有出现重大的安全事故报道。图英国伦敦市综合管廊图德国汉堡市综合管廊 世纪初日本开始建设综合管廊。年建设的日本东京高湾岸线的综合管廊内，燃气管道仍然采用与电力、通讯、给水、中水等市政管道共用同一个舱室的形式，但开始有意识地将燃气管道用混凝土结构独立分隔开来（图）。图东京高湾岸线综合管廊中 国 的 综 合 管 廊 建 设 主 要 借 鉴 日 本 经 验。年建设的上海张杨路综合管廊（图）是国内首例将燃气管道容纳在廊内的管廊项目，通过在管廊顶板设置盖板涵，内部在安装管道后回填中粗砂处理，并配备了齐全的安全监控设施和信息采集显示系统。年建设的深圳大盐路综合管廊（图），则在管廊内单独隔出一个天然气盖板管沟，内设可燃气体泄漏报警仪，采用防爆电气设备。根据 现 行 的 城 市 综 合 管 廊 工 程 技 术 规 范（）（以下简称 规范）第 条规定：天然气管道应在独立舱室内敷设。截至 年，全国已经开展了两批共 个综合管廊试点城市建设，其中不乏燃气入廊的管廊项目，均采用了燃气管单独成舱的方式。近期国内建设的综合管廊中将天然气管道单独入舱已经成为一个趋势。相关数据显示，燃气管道单独成舱空间利用率低，预计分摊的综合管廊建设费用将是直埋方式造价的倍以上。综合管廊试点城市白银市三舱综合管廊如图所示。燃气管道入廊安全技术措施分析为保证燃气入廊的安全性和可靠性，规范 从设计层面对燃气管道入廊做了相关规定，主要条文内容见表。张智贤等：综合管廊内燃气管道泄漏事故现场应急处置方案与决策分析图上海浦东张杨路综合管廊图深圳大盐路综合管廊图综合管廊试点城市白银市三舱综合管廊表燃气管道泄漏事故处置技术措施细项 规范 相关条文节点设计 条，敷设天然气管道的舱室，逃生口间距不宜大于 条，天然气管道舱室的排风口与其他舱室及周边建（构）筑物口部距离不应小于。天然气管道舱室的各类孔口不得与其他舱室连通管道设计 条，天然气管道应采用无缝钢管等 天然气调压装置不应设在综合管廊内。分段阀宜设置在管廊外部通风系统设计 条，天然气管道舱室和含有污水管道的舱室应采用机械进、排风的通风方式 条，天然气管道舱室正常通风换气次数不应小于次，事故通风换气次数不应小于 次；舱室内天然气浓度大于其爆炸下限浓度值（体积分数）时，应启动事故段分区及其相邻分区的事故通风设备；应采用防爆风机监控系统设计 条，天然气管道舱应设置可燃气体探测报警系统，并应符合国家现行标准 石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范 、城镇燃气设计规范 和 火灾自动报警系统设计规范 的有关规定供电系统设计 条，天然气管道舱内的电气设备应符合现行国家标准 爆炸危险环境电力装置设计规范 有关爆炸性气体环境区的防爆规定 条，含天然气管道舱室的接地系统尚应符合现行国家标准 爆炸危险环境电力装置设计规范 的有关规定对比分析燃气行业相关规范标准可知，在管道选材、监控报警和安全间距等方面，燃气入廊标准相对高于直埋燃气管道标准。这也为燃气管道在廊内的运行维护提供了安全和技术保障，可为现场处置方案编制工作提供技术支撑和借鉴。综合管廊内燃气管道泄漏现场处置方案决策问题分析编制综合管廊内燃气管道泄漏现场处置方案科技和产业 第 卷第期首先要理清思路，识别制约编制工作的主要矛盾，主要存在管道产权和运行管理机制不统一、综合管廊应急预案体系不完整、现场处置方案评估机制不合理等问题。管道产权和运行管理机制不统一燃气管道运行安全是燃气产权企业及管廊运维单位考虑的首要问题，也是燃气行业主管部门、安全监督部门、公安消防部门、技术监督部门非常重视和关注的问题，针对突发事故的现场处置方案是保障燃气管道安全运行的重要一环。运营管理单位普遍面临入廊管道管理部门多、协调难，综合管廊投资建设运营模式多样，综合管廊收费机制尚未形成、针对管道入廊的突发事件应急管理不完善等问题，不同种类的管道运维具有不同的专业特点和安全运行寿命，对于日常运行管理、巡检、维护保养等工作内容提出了较高的专业要求。综合管廊应急预案体系不完整 应急预案体系概述应急预案可分为综合应急预案、专项应急预案和现场处置方案。综合应急预案相当于应急预案体系的总纲，是应对各类事故的综合性文件。针对各级各类可能发生的事故和所有危险源，则应制定专项应急预案和现场应急处置方案，并明确事前、事发、事中、事后的各个过程中相关部门和有关人员的职责。中国综合管廊应急预案现状分析应急预案体系可分成城市层面和企业层面。城市层面包括城市综合应急预案和城市专项应急预案；企业层面包括企业综合应急预案、企业专项应急预案和现场处置方案。中国综合管廊应急预案体系如图所示。图中国综合管廊应急预案体系课题组从 个试点城市中选取了厦门、银川、包头和青岛个典型城市，分别对个城市综合管廊运营单位的应急预案体系进行调查研究，见表。表个城市燃气管道泄漏事故处置技术措施城市综合应急预案专项应急预案现场处置方案厦门银川包头青岛各市综合管廊应急预案体系均存在较大完善空间，尤其是现场处置方案，由于入廊管道种类多，产权归属复杂，受限于各种现实原因，各市级管廊运营企业均有不同程度缺项。可见针对现场处置方案的研究对于完善综合管廊应急预案体系具有十分重要意义。现场处置方案评估机制不合理燃气舱突发事故的现场处置方案宜由经过专业培训和现场演练过的运维人员执行。由于缺乏对于现场处置方案演练环节的评估机制，导致参与演练人员对现场处置方案的理论准备和内容不重视，研究不够深入，企业运维部门针对燃气泄漏突发事故的现场演练存在一定程度的形式化，缺乏多样性和条理性，导致现场处置方案执行效率低下。廊内燃气管道泄漏现场处置方案评估机制分析见表。表廊内燃气管