城镇埋地燃气管道泄漏事故模拟及风险分析

城镇埋地燃气管道泄漏事故模拟及风险分析

王嵩梅，焦建瑛，江　枫，马旭卿，马　彬，刘　慧

（北京市燃气集团有限责任公司，北京　１０００３５）

摘　要：随着我国埋地燃气管道数量不断地增加，其经济重要性也日益提升，与之对应的安全问题也越来越多。本文以城镇地区某处燃气管道发生泄漏事故为例，分析验证了事故发生的原因，并用ＡＬＯＨＡ（Ａｒｅａｌ　Ｌｏｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｈａｚａｒｄｏｕｓ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓ）软件对事故后果（喷射火、气云爆炸）进行模拟，计算出个人风险值，应用最低合理可行原则对个人风险值进行评估，最后将风险值进行可视化处理，从而便于相关单位采取风险防控措施，给管道应急管理提供依据。

关键词：燃气管道；泄漏；事故；风险；后果模拟

中图分类号：ＴＵ９９６．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０１９）０３—００５９—０４

城镇燃气管道作为国民经济发展和人民生活保障的资源和能源大动脉，具有城市生命线的重要地位。城市燃气安全关系到城市及社会的发展，随着天然气管网建设加快，燃气供应能力不断增强，在城镇燃气输送过程中，出现了许多管网安全运行问题，如：部分管线超期服役导致损坏老化、阴极保护失效等等，存在极大的安全隐患。这些管道泄漏事故动辄造成几十万乃至上千万的经济损失，并且产生人员伤亡、环境污染、社会不稳定等严重后果。

ＡＬＯＨＡ软件可以对燃气管道泄漏进行风险建模分析，通过模拟喷射火、气云燃烧、气云爆炸的影响范围，对事故后果的严重性进行评估。本文采用ＡＬＯＨＡ软件进行模拟，利用ｍａｔｌａｂ计算出个人风险值并进行可视化处理，能够及时确定高风险区并采取防范措施，为燃气管道输配系统事故的发生提供有效的预报

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位的壁厚进行测量、结果比对，可有效避免管壁弯头刺漏情况发生。

３．２　建议

①输气管网长期生产，管线内存在积液，积液、气流、管壁三者之间会形成阻力，回压升高，一定程度上会影响低产低压气井生产效果以及管网输送效率，除了定期调整管网排液外，建议对管线加助泡排剂实验，减小液体密度，借助气流更高效的排除积液，最大程度上保障管网安全。②对集输管网进行危险危害因素辨识，并进行详细的分类和风险评价，使得问题更加具体的呈现；同时针对这些问题采取可行性较高的对策措施，最终保障区块集输管网系统的安全运行。③建议将传统的巡线方式由人工转换为以无人机为主进行巡线，缩短作业时间，尽早发现、处理问题。

［参考文献］

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　２０１９年第３期 内蒙古石油化工＊收稿日期：２０１９－０１－１６

１　事故场景建立

场景一：２０１７年４月１３日上午１０时１８分，由于第三方使用道路挖掘机盲目施工，位于某村西北方向的埋地高压燃气管道发生泄漏，发生泄漏时管道运行压力为１．２ＭＰａ。燃气向外喷射的过程中遇火花形成向外喷射的火焰，引发喷射火。

场景二：２０１７年４月１３日上午１０时１８分，由于第三方使用道路挖掘机盲目施工，位于某村西北方向的埋地高压燃气管道发生泄漏，发生泄漏时管道运行压力为１．２ＭＰａ。燃气向外喷射的过程中与空气充分混合，遇明火产生气云爆炸，引发强烈的爆炸冲击波。

表１为泄漏事故的主要事故参数，包括地理位置，气象条件，周边建筑情况，泄漏源参数，管道参数等［１－２］。

表１　埋地燃气管道泄漏事故主要参数

地理位置气象条件周边建筑情况泄漏源参数管道参数

某村西北方向，东经１１６°３４＇，北纬３９°５６＇，海拔３７．３ｍ东风１．５ｍ／ｓ，

温度２０℃，地

面为平地，云

量５０％，湿度

５０％，大气稳

定度Ｂ级

有遮挡，路

况为混凝土

路基

泄漏气体为

甲烷，泄漏

口面积为

５１．５３ｃｍ２

管道全长

３０ｋｍ，直径

５０ｍｍ，压力

１．２ＭＰａ

２　事故后果模拟分析

２．１　场景一

喷射火的主要危害是热辐射对周围人员的伤害及对建筑物的损害。如图１所示，ＡＬＯＨＡ软件以喷射火热辐射在６０ｓ内对人体造成致命伤害（１０ｋＷ／ｍ２）、二度烧伤（５ｋＷ／ｍ２）和皮肤疼痛伤害（２ｋＷ／ｍ２）作为划分危险区域的３个界限。

表２　燃气管道泄漏可能发生喷射火的影响区域

事故危害热辐射强度／（ｋＷ／ｍ２）影响范围致命伤害１０　１９ｍ以内二度烧伤５　１９ｍ～２７ｍ皮肤疼痛２　２７ｍ～４２ｍ

由表２可知致命伤害范围为事故发生点附近１９ｍ范围内，１９ｍ到２７ｍ为二度烧伤范围，２７ｍ到４２ｍ为皮肤疼痛伤害范围。燃气管道泄漏发生喷射火的可能区域在地图中的显示，即ＡＬＯＨＡ模拟结果的可视化如图１所示。由图１可见，喷射火热辐射的影响区域包含了村庄的西南角，且泄漏点位于交叉路口旁，若天然气泄漏后发生喷射火，将会对过往行人及靠近泄漏点的村民产生较大的伤害

。２．２　场景二

气云爆炸产生的爆炸冲击波不仅会对人体产生致命伤害，而且对建筑物破坏也很大。如图３所示，ＡＬＯＨＡ软件以蒸气云爆炸模型对气云爆炸产生的冲击波进行模拟，并以爆炸冲击波对建筑物产生破坏（８．０ｐｓｉ）、人员严重伤害（３．５ｐｓｉ）和玻璃震碎（１．０ｐｓｉ）作为划分危险区域的３个界限。

表３　可能发生气云爆炸的影响区域

影响区域冲击波超压／ｐｓｉ影响范围建筑物破坏区域８．０　４６ｍ以内

人员严重伤害区域３．５　４６ｍ～６３ｍ

玻璃震碎区域１．０　６３ｍ～１２７ｍ

由表３可知建筑物破坏范围为事故发生点附近４６ｍ范围内，４６ｍ到６３ｍ为人员严重伤害范围，６３ｍ到１２７ｍ为玻璃震碎范围。燃气管道泄漏发生气云爆炸的可能区域在地图中的显示，即ＡＬＯＨＡ模拟结果的可视化如下图３所示。由下图可见，气云爆炸冲击波影响范围超过一百米，对道路和村庄危害较大，红色区域内的非加固建筑物将会遭到毁

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６内蒙古石油化工 ２０１９年第３期