包邮城市燃气管网燃爆风险防控技术

第1章 绪论 城市地下管网是指对城市生产有重大影响的供水、供气、供电、排水等管网，为城市提供物质输送与能源输送，是城市居民赖以生存的保障。随着社会经济水平的不断提高，我国城镇化进程不断加快。为了满足城市的长期发展需求，城市地下管网规模不断扩大。 城市地下管网的不断扩张为城市居民生活带来便利，然而，部分管道布设时间长、腐蚀老化严重，而且地下空间中管道诸多，环境复杂，致使燃气管网事故的影响范围增大，事故严重性增加。因此，研究燃气管网泄漏演变机理，分析燃气燃爆事故控制方法、技术，对燃气管网事故预防意义重大。 本章主要对城市燃气管网现状、城市燃气燃爆事故概况、城市燃气燃爆风险防控技术现状，以及城市燃气燃爆风险防控发展趋势展开探讨。 1.1 城市燃气管网现状 城市燃气管网支撑着现代城市的运行和发展，对国计民生有着重要的影响。我国城市燃气起步于1865年英国商人在上海建成的煤气厂，但当时发展相对缓慢。到1949年，全国仅有九个城市有煤制气厂。此后，我国燃气事业有了较大的发展，特别是改革开放后，城市燃气事业得到很大发展。城市燃气已成为城市建设的重要基础设施和现代城市的重要标志。 目前，随着煤改气、油改气进程的加快和城镇化比例的不断提高，我国对天然气的需求量不断增大。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》、《能源发展“十三五”规划》和《天然气发展“十三五”规划》对城市天然气的发展与使用做出了重要规划，提出要全面加速推进天然气行业的发展[1-3]。《天然气发展“十三五”规划》指出，要加快天然气管网建设，完善四大进口通道，提高干线管输能力，加强区域管网和互联互通管道；大力推进天然气替代步伐，替代管网覆盖范围内的燃煤锅炉、工业窑炉、燃煤设施用煤和散煤；加快城市燃气管网建设，提高天然气城镇居民气化率。实施军营气化工程，重点考虑大型军事基地用气需求，为所驻城市及周边部队连通天然气管网，支持部队开展“煤改气”专项行动[3]。 根据国家统计局数据统计，截至2018年年底，我国城市天然气管道长度已超过69.8万 km，城市天然气用气人口已超过3.69亿人，如图1-1和图1-2所示[4]。2018年，我国天然气消费达2803亿 m3，同比增长17.5%，在一次能源消费中占比7.8%，同比提高0.8个百分点[5]。 图1-1 2010～2018年城市天然气管道长度 图1-2 2010～2018年城市天然气用气人数 1.2 城市燃气燃爆事故概况 城镇燃气管网在不断发展的同时，面临的挑战也不容忽视。近年来，燃气管网安全事故呈现高发趋势。频繁发生的燃气事故造成了较大的人员伤亡和经济损失。2010年，温州一小区因路面塌陷破坏燃气管道，引发燃气爆炸事故，导致近30多家店铺关闭，2辆轿车被烧；2017年7月，松原市宁江区道路施工过程中发生燃气泄漏，在抢修期间发生爆炸，造成5人死亡，89人受伤。据不完全统计，我国2016～2019年每年发生的燃气爆炸事故数量及人员伤亡情况如图1-3所示。2017～2019年室内外燃气爆炸事故情况如图1-4所示。下面以2019年燃气爆炸事故的统计分析进行阐述。 2019年共发生燃气爆炸事件722起，其中室内燃气事故463起，室外燃气事故259起；事故共造成63人死亡、585人受伤。2019年燃气爆炸事故情况统计如表1-1所示。由表可知，3～8月是燃气事故的高发期，其中7月燃气事故数量*多，共发生87起，日均发生事故近3起；3月、7月、8月事故伤亡人数较多，其中3月*高，伤亡人数达91起，当月日均伤亡近3人；1月、3月、10月事故死亡人较多，其中3月*高，死亡人数为15人。 图1-3 2016～2019年燃气爆炸事故数量及人员伤亡情况 图1-4 2017～2019年室内外燃气爆炸事故情况 表1-1 2019年燃气爆炸事故情况统计 在2019年燃气爆炸事故中，室内燃气爆炸事故463起，占事故总数64.13%。 2019年发生室外燃气管道事故259起；但2018年发生了274起室外燃气事故；2017年发生了270起室外燃气事故，其中“7 2贵州晴隆燃气管道爆炸事故”和“7 4吉林松原燃气爆炸事故”共造成13人死亡，124人受伤，事故严重性较高、影响范围较大。因此，室外燃气事故仍不容小觑。 造成燃气管道事故的原因很多，如管道自身缺陷、管道腐蚀、第三方施工破坏、地质灾害等。同时，由于城镇化比例的快速增长，城市管道规模迅速扩张，各类管道在地下分布错综复杂，管道与管道之间不可避免地存在交叉或相邻的情况。燃气管道发生泄漏后，很容易通过土壤扩散到周边地下及地上密闭空间内，发生聚积，遇点火源发生大规模爆炸事故[6]。 下面对近些年发生的典型燃气泄漏爆炸事故进行分析。表1-2、表1-3为近些年国内外发生的燃气泄漏爆炸事故典型案例。 表1-2 燃气泄漏爆炸事故(国内)[7] 表1-3 燃气泄漏爆炸事故(国外)[7] 以上国内外数据充分表明了燃气泄漏后，可燃气体在密闭空间聚集进而发生爆炸事故的严重性。密闭空间发生爆炸极有可能导致建筑结构损毁、重大人员伤亡等直接损失，同时爆炸事故引起的社会影响等间接损失也是无法估量的。从表1-2、表1-3中可以看出，室内燃气爆炸事故多为燃气泄漏后，在室内遇到火源而引发爆炸。而室外燃气管道事故多为燃气泄漏导致的地下空间爆炸事故，其多集中于市政管道设施型地下空间，尤其是暗渠、雨污水管道、窨井等，这是由于市政管道设施型地下空间距离燃气管道较近，一旦燃气管道发生泄漏容易扩散到其中，且市政管道设施型地下空间相对密闭，可燃气体容易聚集。与地铁站、地下商场等不同，市政管道设施型地下空间一般相对隐蔽，日常极少有人进入，一旦可燃气体聚集很难被发现。 下面以几起爆炸事故为例，详细地叙述燃气泄漏爆炸过程及其后果。 1.晋中“11 23”爆炸事故 2012年11月23日，山西省晋中市寿阳县一火锅店店内发生一起重大燃气爆炸事故，事故造成14人死亡、47人受伤，经济损失1600万元。 该火锅店为3层砖混结构，地下1层，地上2层，总面积约180m2。地上两层为客人用餐场所，地下一层被分隔为宿舍和厨房，厨房内有液化气灶、蜂窝煤灶，靠近厨房的宿舍门口放置有两台冰柜，其余空间有洗碗池及存放的食品和杂物。11月23日19时52分，该火锅店内发生爆炸，之后起火燃烧，爆炸冲击波将门窗玻璃击碎，并将一层、二层吊顶冲击坍塌，吊顶埋住正在就餐人员，同时将距事发地28m远的对面店铺门窗损毁、停放车辆的车窗击碎；将距事发地南面6m的居民楼窗户损毁，墙面轻微受损， PVC落水管断裂。 事故的直接原因是地下室液化石油气瓶瓶阀和灶阀未关闭，导致液化石油气泄漏，并与空气混合形成爆炸性气体，达到爆炸极限后遇到地下室靠近灶间冰柜的继电器火源发生爆炸。在该事故中，地下室集住宿、厨房和仓库为一体，通风不畅，形成了密闭空间，为燃爆事故提供了外部环境，而购买采用不符合国家标准的气瓶调压器及二手冰柜则是造成事故的主要原因。 2.青岛“11 22”输油管道爆炸事故 青岛“11 22”输油管道爆炸是由输油管道泄漏所致，但其事故发生过程对分析燃气泄漏至地下空间爆炸事件有较大参考价值。青岛“11 22”输油管道事故发生地位于青岛经济技术开发区秦皇岛路和斋堂岛街交叉路口，如图1-5所示。东黄输油管道于1985年建设，1986年7月投入运行。管道建成之初周边建筑、人车流量稀疏，但随着城市扩张，管道周边相继出现了居民小区、校区、大型商场等主要防护目标。为了解决青岛黄岛老城排水的问题，在该区域修建南北向排