天然气泄漏范例(3篇)

天然气泄漏范文篇1

1评价方法

1.1层次分析-模糊综合评价法

后果评价需要考虑事故发生的偶然性、后果评价的不确定性、人为确定风险分值的主观性等,必然使评价过程存在大量的模糊信息,且泄漏后果通常受多重外界因素的影响,实际情况较为复杂,难以用单一数值进行表征,模糊综合评价是解决该类问题的有效方法。采用模糊综合评价法,关键在于确定各指标权重,而其通常由专家根据经验给出,难免带有主观性。层次分析法将定量和定性方法相结合,通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性,然后综合人的判断以确定决策因素相对重要性的总排序。有关层次分析法和模糊评价法在长输管道的应用,研究者更注重管道的风险因素分析[2-4],鲜少将此类方法应用于评估长输管道泄漏事故后果的研究中。先用层次分析法确定子目标和各指标权重,再结合模糊综合评价法对长输天然气管道泄漏事故后果形成量化的评价,从而形成一套完整的评价方法。

1.2指标体系

评价预测模型通常建立在一定的评价因素集上,该评价因素集构成了指标体系。由于各项具体指标的选取尚无通用标准可供参考,因此确定评价的指标体系非常困难。目前,对于长输天然气管道泄漏后果的评价,多是基于安全距离概念的定量化方法,根据不同泄漏模型的模拟结果,得出直观的后果损失面积,从而针对安全距离提出建议[5-9],具有一定的针对性和专用性。从后果评价的完整性来讲,仅基于后果损失面积评估长输天然气管道的危害性是不全面的,只有综合考虑直观的模拟数据和潜在的经济损失,才能全面衡量长输管道泄漏后果的影响。正确评估事故后果的严重程度,首要任务是建立一个合理的后果评价指标体系。对长输天然气管道泄漏后果进行评价,一般从安全、经济和环境等角度衡量。其中:安全后果以生命潜在损失为指标,经济后果以事故造成的各项费用损失为衡量标准,环境后果以对环境造成污染物的数量,或者为消除这些污染所花费的经费为指标[10]。为此,提出一种评估长输天然气管道泄漏事故严重度的方法(图1)。安全后果(B1)是事故发生后最受关注的问题,剧烈的冲击波和高值的热辐射往往能直接导致人员死亡(C1)或重伤(C2)。泄漏引发的燃烧、爆炸事故可造成区域内建筑物大面积燃烧、坍塌,严重时可能因多米诺效应引起更大范围的破坏,带来间接的人员伤亡(C3)。由于天然气持续大量泄漏,必将首先造成直接的财产损失(C4),并进一步对供输系统(C5)产生影响,造成供输延误甚至系统中断,产生后续连锁问题。因事故的严重程度不同,维修费用(C6)、维修时间(C7)以及名誉、社会影响(C8)均以经济损失(B2)的形式来体现。相对于石油等烃类物质的泄漏,天然气泄漏造成的环境后果(B3)较轻微。天然气作为污染物(C9)不易积聚、易于扩散,但是因泄漏引发的火灾、爆炸等事故则可能在短期内对生态系统(C10)产生破坏,如植被损毁、河道及水源污染等,为消除这些污染必然需要相应的治理费用(C11)。

1.3指标权重

应用层次分析法逐层确定各项指标权重。例如,相对于确定泄漏后果的总目标,比较各准则层的相对重要性,采用1~9标度法得到A-B判断矩阵(表1,其中:A为两两比较判断矩阵;Wi为对应各指标的权重分配集)。同理,可以得到Bi-C(i=1,2,3)判断矩阵,并进行一致性检验。若所构造各判断矩阵的CR值均小于0.1,则各层次单排序的结果具有满意的一致性。用B层的排序数值对C层因素的单排序权值进行加权,可以得到C层相对于A层的总排序数值结果。至此,可以得到底层后果的全部因素对目标层的权重。

1.4模糊综合评价

针对具体事故,将长输天然气管道泄漏后果严重度等级分为5级,评判集为:V={I级,II级,III级,IV级,V级}={轻微的,临界的,较严重的,严重的,灾难的}。运用模糊综合评价方法对后果进行评价的过程如下:

(1)建立等级评价矩阵。任意固定一个因素进行单因素评判,联合所有单因素评判,得到单因素评判的隶属函数矩阵。其中隶属度需要提炼相关事故模拟后果数据并联合专家调查法共同确定,尽量减少因主观因素造成的偏差。构造长输天然气管道泄漏事故后果严重度的模糊综合评判矩阵:B1=w1R1式中:R1为单因素隶属函数矩阵。同理可得B2和B3。

(2)模糊综合评判。各个因素对评价集的影响程度通常是不同的,对所有因素进行评价时应考虑各因素的权重[11]。因此,长输天然气管道泄漏事故后果严重度的模糊综合评价集为:B=AR式中:R为目标隶属函数矩阵。根据最大隶属度原则,事故后果的严重度应以最大的权重值来确认事故后果等级。即:VK={VL∣VLmaxC}式中:VL为最大权重值;VK为事故后果的严重度。

2实例应用

长输天然气管道在设计、施工和维护中严格遵守各项规范,但其不可避免地会穿越活动性断裂分布密集区、黄土湿陷区及泥石流、滑坡等多发地域,有可能因破坏性地质灾害引发弯曲变形甚至断裂,从而发生天然气泄漏事故。为此,以地震灾害引发的长输天然气管道泄漏为例,应用上述方法对泄漏后果进行评价。

2.1案例概况

某地区发生破坏性地震,导致区域内一段长输天然气管道因地震造成的地层错动发生裂口泄漏,天然气喷出后短时间遇点火源点燃,形成喷射火。此段天然气管道采用管径为813mm、型号为L450MB的螺旋钢管敷设,长度约8km,输送气体首站出站压力为4.05MPa,末站的进站压力计算值为4.04MPa,输送气体的平均温度为23℃。假设管道后段约7.5km处断裂导致天然气泄漏,采用危险情况,假定管道的关闭阀门没有动作。取风速6m/s,大气稳定度为D(垂直方向气流湍动不明显,比较稳定)。选用PHAST软件对震后长输天然气管道泄漏后果进行模拟分析,利用分析模拟数据辅助评价过程的相关取值。

2.2主要模拟结果

震后长输天然气管道的泄漏模拟结果表明:泄漏形成的喷射火焰长度为223m,火焰抬升高度为119m,热辐射的最大影响距离为522m。在喷射火形成的前4s内,热辐射强度急剧上升,局部热辐射强度甚至达到400kW/m2(图2)。

2.3事故后果评价

2.3.1层次分析法确定指标权重

采用1~9标度法得到判断矩阵A,以主因素为例,根据一位专家的意见,得到判断矩阵(表2),对其进行一致性检验,结果可以接受。上述结果仅代表一个专家的权重集,综合各个专家对各层因素的权重集,即可得到CA的权重总排序结果(表3)。通过各指标的综合排序,可以确定天然气泄漏造成的喷射火事故对直接人员伤亡和直接经济损失有重大影响。

2.3.2隶属函数矩阵的确定

喷射火最严重的危害是火灾引起的建筑物坍塌和人员伤亡(表4)。喷射火事故产生的4.0kW/m2热辐射影响距离为522m,影响范围405285m2(图2a、图2b);其产生的12.5kW/m2热辐射的致死率6.53%,影响距离375m,影响范围138376m2,人接触10s可致1度烧伤,接触1min,1%烧伤;其产生的37.5kW/m2热辐射致死率为98.74%,影响距离为282m,影响范围45943m2,区域内操作设备全部损坏,人接触10s可致1%死亡,1min,100%死亡。由此可见,高热辐射值的辐射区域大,由于管段泄漏点距离集气末站约500m,因此高辐射势必危及集气末站。专家在取值时,全面考虑了热辐射可能会对集气末站周边的人、建筑物、生产设施造成严重损伤,形成财产损失甚至大量人员伤亡。因此,在专家权重集中,安全后果C1为“Ⅲ级/较严重”占较大值。通过对多位专家的评价表进行统计分析计算,得出隶属函数矩阵:泄漏发生时气体以极高速度喷射而出,在1s内达到1000kg/s以上,泄漏口上游区A在10s内泄漏质量达9000kg,16s内即对全线管道内的气体流动产生明显扰动;下游区B在10s内泄漏质量达5750kg,1s内即对下游管道内的气体流动产生比较明显的扰动(图2c、图2d)。大量、持续的天然气泄漏将直接造成严重的财产损失,并在一定区域内形成短期环境污染,破坏生态系统平衡。专家凭借经验,根据模拟结果提供的参考数据,首先确定直接财产损失等经济后果的隶属度函数矩阵;再结合泄漏管段周边的具体环境,权衡喷射火事故造成的环境影响和社会影响等,给出相应的模糊隶属度。经统计分析,在专家权重集中,经济后果C2为“Ⅲ级/较严重”占较大值,而环境后果C3为“Ⅰ级/轻微”占较大值。

2.3.3模糊综合评判

确定管道泄漏后果的11个风险因素在5个风险级别上的隶属度,即模糊关系矩阵Ri。根据文献[12],采用M(?,)算子,既突出主要因素,又兼顾其他因素,得到一级模糊综合评判集Bi=WiRi如下:用模糊语言表达震后长输天然气管道泄漏后果为:泄漏事故后果={0.111/I级,0.174/II级,0.434/III级,0.224/IV级,0.057/V级}。依据最大隶属度原则可知:VK={VL∣VLmaxC}=0.434。根据文献[12]关于最大隶属度原则的讨论,本例所得最大隶属度原则有效性的评判因子α=0.653,结论比较有效。故泄漏事故后果为III级,即震后长输天然气管道泄漏后果较严重。

3结论

(1)综合层次分析法和模糊综合评价法的优点,提出了一种长输天然气管道泄漏事故后果的评价方法,将定性和定量信息有机结合,全面考虑后果评价中的各项因素,定量计算各指标对管道泄漏后果的影响程度,对评估事故后果的严重度和确保管道的安全运行,具有一定的工程实用价值。

天然气泄漏范文

关键词：液化天然气；铁路运输；泄漏；事故；火灾

1前言[1-2]

天然气具有高热值、高氢碳比的特性，用作燃料与其它化石燃料相比较，具有较低的环境污染和较高效率。天然气在常温下为气体，不便于贮存和远距离运输，开采出来后通常经过三脱（脱水、脱硫和脱酸性气体）净化处理后，采取先进的膨胀制冷工艺或外部冷源，使甲烷变为-162℃的低温液体，即液化天然气（LNG）。LNG的体积约为其气态体积的1/600，大大提高了天然气的运输和存储效率，同时减少了燃烧排放的烟气对大气环境的污染。本次主要讨论液化天然气在铁路运输过程中所产生的泄露事故，并对事故原因及后果进行分析，为铁路运输过程中的应急预案编制、事故防范等提供依据。

2LNG的铁路运输

LNG的铁路运输在日本等国已经有了较长的运用历史，而在我国铁路运输中仅刚起步，正在进行探索式的发展。新疆广汇鄯善LNG铁路专用线是我国第一条LNG铁路运输的专用线路，已经成功开通运行。目前，铁路部门也在积极的开展青藏铁路运输LNG项目的可行性研究及调研工作。

铁路运输具有运输规模调节范围大、输送距离远、地域辐射面广等多种优势。可以预见，铁路运输LNG将会成为我国今后LNG产业发展中一个重要环节，一种重要的战略运输方式。

据目前铁路运输实验来看，我国铁路运输LNG主要采用40英尺罐式集装箱装运。

3LNG泄漏造成的危害

根据液化天然气的物理性质，认为液化天然气泄漏到空气中后主要会发生燃烧爆炸、低温液体、钢结构变脆和断裂、快速相变等几种危害现象。其危害主要有低温危害和窒息危害[3]。

4LNG泄漏事故后果模拟[4]

文章以单个40英尺罐式集装箱为例，该类型罐式集装箱最大充装质量16500kg，罐内液体温度-162℃。液化天然气属于低温液体，泄漏后在无明火的环境中会形成液池，迅速吸收环境热量汽化蒸发，泄漏速度和泄漏时间决定泄漏后果的严重程度。此时直接蒸发的液体分数为：

式中：CP-定压比热，J/（kg・K）；T-泄漏前的温度，K；TC-常压下液体沸点，K；H-汽化热，J/kg。

在液体泄漏后出现两相流动现象，但F值过小，此时泄漏可近似看做液体泄漏，因此，泄漏速率可按以下公式计算：

式中：QO-液体的泄漏速度，kg/s；Cd-液体的泄漏系数；A-裂口的面积，m2；ρ-泄漏液体的密度，kg/m3；P-容器内介质的压力，MPa；PO-环境压力，MPa；G-重力加速度，取9.8m/s2；h-裂口之上的液位高度，m。

根据储罐的数据和液化天然气的相关性质及查阅液体泄漏系数表，并假设泄漏裂口为不规则形状可知：燃烧热为5.6×107J/kg；Cd=0.65；A=0.2m2；ρ=400kg/m3；P=0.7MPa，PO=0.1MPa，h=1.25m。代入公式（2）可得：

假设罐内介质完全泄漏，泄漏量为16500kg，泄漏半径r=1000m，则泄漏时间t可根据以下公式计算：

式中：r-液池半径，m；m-泄漏的液体量，16500kg；G-重力加速度，9.8m/s2；P-设备中液体压力，MPa；t-泄漏时间，s。

则所需时间

5池火事故模拟

LNG泄漏后会形成液池，如在泄漏后遇见明火等引燃因素，就会形成池火。此时燃烧速度可表示为：

式中：dm/dt-单位表面积燃烧速度，kg/（m2・s）；Hc-液体燃烧热，J/kg；H-液体的汽化热，J/kg。

其中液化天然气的汽化热为122×103J/kg，代入公式（4）可算出：

假定液池为半径100m的圆池子，其火焰高度的计算方法为：

式中：h-火焰高度，m；r-液池半径，m；ρo-周围空气密度，kg/m3；g-重力加速度，9.8m/s2；dm/dt-单位表面积燃烧速度，kg/（m2・s）。

空气密度按0.1MPa，25℃下的数值1.169kg/m3计算，则：

则该液池燃烧所释放出的总辐射量为：

式中：Q-总热辐射通量，W；dm/dt-单位表面积燃烧速度，kg/（m2・s）；r-液池半径，m；h-火焰高度，m；Hc-液体燃烧热，J/kg；η-效率因子，可取0.13～0.35。

取最小效率因子计算可得：

Q=249×108（W）

6结束语

液化天然气在发生泄漏时主要会造成低温伤害、窒息等危险。文章以铁路运输液化天然气采用的罐式集装箱为例，通过模拟计算了在运输过程中如发生泄漏事故对周围环境造成的影响。并假设发生火灾，计算了火焰高度及对环境释放的总能量，为铁路运输液化天然气的应急预案编制、事故防范提供理论依据。

参考文献

[1]杜光能.LNG终端接收站工艺及设备[J].天然气工业，1999，19（5）：82-86.

[2]KumarS.Designandconstructionofabovegroundtanks[J].HydrocarbonAsia，2001，11（5）：50-54.

[3]刘芳文，韩保新，颜文.城市天然气工程环境风险评价[J].安全与环境学报，2006，6（5）：91-95.

天然气泄漏范文

关键词：天然气管道泄漏概况

一、天然气管道概述

新中国成立以来，经过半个多世纪的努力，在天然气的勘探、开发、储运和中和利用等方面，积累了丰富的实践经验，有了一套适合于我国天然气工业发展特点的技术和理论。特别是“九五”、“十五”期间，天然气得到迅猛发展，目前已初步形成了四川、塔里木、鄂尔多斯、柴达木和海洋五大气区格局的天然气现代工业体系。“西气东输”——国家西部大开发战略序幕性工程的实施，标志着我国天然气发展进入了一个新的阶段。其中陆上天然气管道主要分布在西南、西北和东北地区，主要有西南（川、渝）地区的环形输气管网，河南濮阳至开封、郑州、沧州，陕北靖边至北京、西安和银川，新疆塔里木塔中至轮南，鄯善至乌鲁木齐和青海涩北至西宁、兰州的输气管道，共计1×104km左右[1]。

天然气气田或气体处理厂距离勇气的中心城市和工业企业较近，因此，需要通过长输管道或其他途径将商品天然气安全、平稳、源源不断的输送给用户。一般而言，陆上及近海天然气的输送都采用管道方式；而对于跨洋长距离天然气的输送，当铺设管道难于实施时采用液化天然气（LNG）方式。

另外，与输气管道系统同步建设的还有电力系统、消防系统、自动控制系统。

输气管道的特点有：

1.从气田到用户是一个密闭的输气系统；

2.天然气供气的可靠性很重要；

3.足够的调峰能力是保证输气系统平稳运行的重要环节；

4.输气管道建设向大口径、高压力和长运距方向发展；

5.大型、高压输气管道破裂事故的后果严重。

二、管道泄漏事故类型

天然气管道中除了管输介质及输送工艺的危险因素外，通常情况下，天然气管道发生泄漏事故的类型主要有以下几点[3]。

1.腐蚀

腐蚀是造成管道事故的主要原因之一。腐蚀既有可能大面积减薄管道壁厚，从而导致过度变形后破裂，也有可能直接造成管道穿孔或应力腐蚀开裂，引发气漏事故。埋地管道主要会发生电化学腐蚀、微生物腐蚀、应力腐蚀和杂散电流腐蚀等。

2.施工缺陷

施工质量的好坏直接影响管道的安全可靠性，严重的施工缺陷会直接导致管道破坏。管道施工缺陷主要有以下几方面。

2.1焊接缺陷。常见的焊接缺陷有裂纹、夹渣、未融合、焊瘤、气孔和咬边等。

2.2防腐层补口、补伤质量缺陷。

2.3管沟开挖与回填质量不良。如开挖深度不够，基础不实，回填压实方法错误导致管道变形，回填土质不符合要求造成防腐层硌伤等。

2.4穿（跨）越质量问题。如河流冲刷造成管道悬空，顶管、定向钻穿越段主管回拖防护层保护不当造成腐蚀穿孔等。

3.第三方损伤

据不完全统计，认为外力损伤已成为天然气长输管道泄漏、火灾、爆炸事故的主要原因之一，近年来在我国这一现象尤为突出。第三方损伤类型主要有以下几点。

3.1建筑、施工损伤管道。

3.2在河道、鱼塘上作业损伤管道。如在河道上经行挖沙。取土，航道、鱼塘清淤清塘等作业时造成管道、悬空或破坏。

3.3违章建筑占压管道。

3.4不法分子打孔盗气。

4.自然灾害

地质、气候等自然灾害也是造成管道破坏事故原因之一，主要包括地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、土地沙漠化等地质灾害造成的管道破坏和由于台风雷电、暴雨和洪水等气候灾害造成的管道破坏。

5.设备及材料缺陷

相关故事统计分析表明，设备和管道的缺陷占管道事故的1/4，主要包括管材质量问题，加热炉、输油泵、压缩机、阀门故障以及站场工艺及附属设备故障等。

6.操作失误

操作失误包括人员的误操作和设备的误动作。管道运行调度人员及操作人员进行误指挥、误操作，造成输油泵、阀门等设备开关不正确，使管道蹩压或抽空，误操作引起管道发生水击，这些失误轻微时会引起管道运行不稳，严重时将会引起管道破裂；管道运行的自动化控制系统出现故障，导致设备操作失灵、误动作，进而破坏管道引起的气泄漏。

7.其他

由于管道事故状态下的燃气泄漏可能造成火灾、爆炸、中毒等灾害。这类事故处理往往动用较多人力物力，并需要社会力量配合吗、，措施不当或处理不及时可能会造成严重后果。

为了保证天然气管道的抢修、维护能更好的完成，保障国家人民的人身财产安全。首先我们应当贯彻落实《中华人民共和国安全生产法》，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针。进行全员安全生产教育和培训，普及安全生产法规和安全生产知识。再进行专业技术、技能培训和应急培训；特种作业人员、高危险岗位、重要设备和设施的作业人员，应经过安全生产教育和技能培训。最后也是最重要的，在日常的天然气管道的维护中应当做到严格一切按照国家相关标准和操作规范进行施工[4]。

参考文献

[1]中石化销售华南分公司，中国人民后勤工程学院.油气管道应急抢险救援关键技术与时间研究[R].技术研究报告，2009.

[2]中国石油管道兰成渝输气分公司.长输油气管道抢修手册[M].兰州：兰州大学出版社，2005.

[3]何利民，高祁.油气储运工程施工[M].北京：石油工业出版社，2005.