天然气输气管道环境风险评价.pdf

天然气输气管道环境风险评价 向启贵熊军 （中国石油西南油气田分公司天然气研究院） 摘要结合川、 渝天然气输气管线情况， 对输气管道环境风险评价方法进行了介绍和讨论。据资 料调查分析， 输气管道事故主要来自于腐蚀、 管材及施工缺陷。统计结果表明， 天然气输气管道事故发 生概率约为 “ 次 AA） 分析方法， 该方法 也是 “世界银行” 、“亚洲银行” 贷款项目执行时推荐的 方法。它是一个演绎分析工具， 能估算出某一特定事 故的发生概率。图 为天然气管道事故树分析示意 图。 天然气管道事故通常是指造成天然气从管道内释 放并影响正常输气的意外事件。当出现事故时， 天然 气集输气管道及场站所属高压容器释放出的天然气可 能带来下列危害 天然气若立即着火即产生燃烧热辐 射， 在危险距离内的人会受到热辐射伤害； 天然气未立 即着火可形成爆炸气体云团， 遇火就会发生爆炸， 在危 险距离以内， 人会受到爆炸冲击波的伤害， 建筑物会受 到损坏； 若天然气中含硫化氢超过42。 “’扩散 采用中性气体扩散模式。 （,）连续扩散 “ . ;2 ; EK 允许存在原油、 液化气、 天然气凝液贮罐或 其它挥发性物质贮罐。 LA无遮蔽物， 但穿有合适工作服， 可停留几分钟。 KAE无遮蔽物， 但穿有合适工作服， 可停留 E.。 CK必须在几秒钟之内撤离。 EI ［］ EB -内产生一度烧伤，E.内有 EM的死亡率。 表 爆炸冲击波压力危害因子阈值 危害因子 阈值， 71* 危害性 对人的影响对设备或建筑物的影响 BA EM的人死于肺的被伤害 N IBM的人耳膜破裂 对建筑或加工设备产 生重大损害 BEEM的人耳膜破裂对建筑物造成可修复的损害 BBA受到爆炸飞片的轻微伤害窗玻璃全部破裂 BBEEBM的玻璃窗受损 A川渝天然气输气管线环境风险评价现状 AE危害识别 AEE 潜在的事故危害因素 从图 E 的事故树分析情况可知， 输气管线的潜在 事故危害因素是事故释放出的天然气遇火后产生的燃 烧热辐射伤害和爆炸冲击波伤害。除气田内部集输管 线外， 对净化天然气的输气管线， 由于其管输的净化天 然气中硫化氢含量极低， 因此硫化氢中毒伤害不作为 输气管线的潜在事故危害因素考虑。 AE事故原因分析 鉴于我国目前有一定运行历史的输气管网主要集 中于川、 渝两地， 因此选择中国石油西南油气田分公司 输气管理处经营管理的威成线、 成德线、 泸威线、 佛两 线、 北干线等 E 条输气干线作为调查对象 （管线总长 E IEA G.， 管径从“AI .. 至“LB .. 不等） 。这些管 线大多建于 B 世纪 KB F LB 年代， 对上述管线从 ECLE 年至 ECCJ 年近 AB 年间的事故情况及其原因调查统计 结果见表 A。 表 A 川、 渝输气干线事故调查 （ECLE 年 F ECCJ 年） 事故原因 事故次数， 次 LE F JB 年 JE F CB 年 CE F CJ 年 占总事 故的M 局部腐蚀CALEE 管材及施工缺陷AECEEIK 外部破坏EIIC 不良环境影响EEC 其它因素BBEI 由表 A 可见 在大小 EAK 次事故中， 因管材及施工 缺陷和腐蚀造成的管道事故最多， 分别占事故总数的 IKM和 EM。这主要是由于当时的技术水平和经 济条件等诸多因素的限制， 如管道建设时采用的材料、 设备质量较差， 制管和施工水平也较低， 且输送的天然 气中硫化氢、 二氧化碳和水含量过高， 增大了管道的腐 蚀速率， 导致事故多发。 AEA管道事故分类 欧洲输气管道事故数据组织 （OO） 根据管道破 损部位的严重程度， 将事故划分出三类 泄漏 （破损直 径不超过 B ..） 、 穿孔 （破损直径大于 B ..， 但不超 过管径） 和破裂 （破损直径大于管径） 。按此分类标准， 对表 A 事故分类统计结果见图 。 从图 可知， 管道泄漏占事故总数的 IM， 穿孔 和破裂分别占事故总数的 CM和 ELM。该数据比美 国和欧洲的统计数据 （美国和欧洲的统计 在 B 世纪 LB F JB 年代， 所有干线输气管道事故中， 泄漏占 BM F JBM， 穿孔占 EBM F BM， 破裂占 EM F IM ［I］） 相 比， 管线破裂事故的比例要高。 A事故率的估算 管道事故率定义为每年每千千米管道上发生事故 的平均次数。即指事故次数与管道的运行长度和持续 使用年限的比值。见下式 ［］ 。 P （ “ “ P E“ “ “ P E“） Q EB R A 式中 管线上发生事故的平均次数， 次DEBAG. 1； “ 管道运行时间， 年； ALBB 石油与天然气化工 创刊 AB 周年专辑 w w w . b z f x w . c o m “ 第 “ 年所统计的运行中的输气管道上发 生的事故次数； “ 第 “ 年所统计的运行中的输气管道长度， “。 由此公式可推算出川、 渝输气干线的事故率约为 次’“ 。当事故发生时， 如果管道事故释放 出的天然气遇火燃烧， 其可能造成的危害后果要严重 的多， 因此， 人们更关心其着火的可能性。从欧洲的统 计数据看， 平均 *的事故会引起火灾。其中管道 泄漏事故引起火灾的可能性为 ,， 穿孔事故引起 火灾的可能性为 -， 管径小于 *. ““ 的管道破裂 后着火的可能性为 --， 管径大于 *. ““ 的管道破 裂后着火的可能性为 / ［.］ 。如果我们以欧洲统 计的各类管道事故着火的可能性为依据， 则可估算出 我们更为关心的川、 渝输气干线事故着火的可能性及 各类事故的着火率。由于川渝管线破裂事故的比例较 欧洲高， 其事故平均着火率为 /*， 以事故率 次 ’“ 估算， 各类事故的着火率见表 *。 表 * 输气管道事故着火率估算情况 管道事故模式类别事故着火率， 次’“ 管道泄漏事故*0 管道穿孔事故, 管道破裂事故0 管道事故危害后果预测 表 / 输气干线事故危害距离计算的基础数据 事故类型 压力，12温度， 3孔径，““漏点面积， “系统容积， “ 针孔裂纹-*./-- 穿 孔-*/*/-- 管道爆裂-*,-.0-- 表 . 输气干线危害距离计算结果 事故 类型 气体释放云团爆炸云团着火 初始释 放速率 （4’5） 平均释 放速率 （4’5） 67 时 边界距 离， “ 火焰 长度 （“） 火焰 宽度 （“） /8’“ 时的距离 （“） 针孔裂纹/, 穿 孔.-* 管道爆裂--/,*0,*/0. 天然气管线发生事故带来的危害大小与下列因素 有关 环境敏感目标 （如附近活动人群） 、 气象条件、 管 道压力、 管径等。因此， 各天然气管线事故危害后果也 是不同的。下面我们以某输气管道作为预测对象说明 发生事故带来的危害。根据我们对川、 渝气田输气管 线事故调查情况分析， 我们将输气管线泄漏、 穿孔和爆 裂的尺寸确定为 ./ ““、 /* ““ 和 , ““， 作为事 故危害距离计算的依据。 输气干线事故危害距离计算的基础数据见表 /。 输气干线事故危害距离计算结果见表 .。 由表 . 的计算结果可知 输气干线发生事故时， 若 管道爆裂后释放出的天然气遇火， 在距爆裂点 0. “ 的 范围内， 人员会受到致死率为 的火焰热辐射伤害。 在 0, “ 的范围内， 的人可能因超压冲击波的影响 导致耳膜破裂。云团爆炸所形成的危害距离远大于云 团着火时形成热辐射的距离； 同时， 爆管时形成的危害 距离远远大于漏点和穿孔时形成的危害距离。在危害 距离以外， 人员较为安全或有时间逃至更为安全的地 方。因此我们把爆管时所形成的爆炸云团爆炸的最大 危害距离作为安全防护距离。所以， 该段输气干线的 安全距离为 0, “。由于输气管线采用埋地敷设， 埋 地深度 0 “， 管线破裂后， 天然气的水平喷射将受到 管沟沟壁的阻挡， 形成的水平喷射火焰或云团将小于 计算的距离， 因此， 实际危害距离要小于上述安全距 离。 *存在问题及讨论 *事故风险评价中的不确定性 天然气管线事故风险评价是一项很复杂的研究工 作， 涉及化学过程、 设备材质、 系统可靠性、 营运管理水 平、 环境条件、 气象条件等诸多方面。任何一个因素发 生变化均对评价结果带来较大的差异。 *计算结果与实际情况的差异性 因对实际情况完全预测非常困难， 所以， 在危害计 算时， 许多初始条件都进行了理想化处理。因此预测 计算结果与实际事故发生造成的结果往往存在一定的 差异， 一般情况下， 计算影响范围比实际情况大。如在 计算管道破裂的影响时， 未考虑管道是埋地敷设的， 在 这种情况下土层对泄漏的天然气的阻挡作用会减小其 危害影响距离。 *事故发生概率 事故发生概率都来自于对以往发生事故的统计资 料， 由于受管线建设时的技术、 材质及施工要求限制， 不同时期的管线事故发生频率差别较大， 因此在评价 新建管线的事故发生频率时， 应充分考虑新管线的技 术水平和管理水平。 /结论 （）天然气输气管道事故潜在危害有 着火即产 生燃烧热辐射伤害； 在爆炸极限范围内遇火就会引起 *, 天然气输气管道环境风险评价第 卷增刊 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 由爆炸冲击波产生的伤害。 （）川渝天然气输气管道事故中， 泄漏占事故总 数的 “， 穿孔和破裂分别占事故总数的 和 ’。 （）因管材及施工缺陷和腐蚀造成的管道事故最 多， 分别占事故总数的 “*和 。 参 考 文 献 王志昌输气管道工程， 北京 石油工业出版社 张有渝， 叶卫江陕京输气管道弯管与管件设计概况天然气工业， ， （*） * , ’ 化工安全技术手册 石油和天然气工程设计防火规范， -. “/ 0 “宋东昱， 严大凡天然气管道可靠性特征量天然气工业， ’， ’ （*） *姜俊荣， 丁建林 译’/ , 欧洲输气管道事故油气储运， ’， “* （“ ） 作 者 简 介 向启贵男， ’ 岁， * 年毕业于吉林大学。高级工程师。中国 环境科学学会环境影响评价专委会常务委员， 长期从事石油天然气行 业环境影响评价、 劳动安全卫生预评价及 123 管理体系的技术研究和 管理工作， 发表论文多篇。 熊军男， 岁， / 年毕业于成都信息工程学院。工程师。 从事石油天然气行业环境影响评价、 劳动安全卫生预评价的技术研究 “““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““““ 工作， 发表论文多篇。 天然气利用手册 征订启事 天然气利用手册 由中国石油和石化工程研究会组织编写， 主编徐文渊徐文渊及蒋长安蒋长安， 编写人员还有王开岳、王开岳、 徐德明 、 张治林、 王遇冬、 庞明立徐德明 、 张治林、 王遇冬、 庞明立及张聪炎张聪炎等。 全书共分十章。 第一章绪论 第二章世界天然气工业发展现状 第三章天然气分类、 组分及组分分析 第四章天然气性质 第五章天然气质量指标及净化工艺 （脱硫、 硫回收、 尾气处理及脱水） 第六章天然气输送、 储存和输配 （其中含有 45- 的生产、 储存、 气化及输送） 第七章天然气燃料利用 天然气燃烧特性及燃烧基本原理 天然气燃烧技术的应用 扩散燃烧、 预混燃烧、 特种燃烧 （高速、 低 56、 催化、 贫、 富氧、 平焰、 脉 冲、 浸没等） 天然气在社会领域的利用 住宅及商业、 发电、 工业、 制冷、 交通运输 （75- 等） 、 农业和燃料电池 等 第八章天然气化工利用 （介绍了所涉及产品的性质和用途、 质量指标、 国内外市场、 生产工艺及消耗指标 等） 合成氨、 尿素、 碳铵 甲醇及其下游产品 甲醛及下游产品 （聚甲醛， 尿醛、 酚醛及氰醛树脂， 季戊四醇， 三羟甲基丙烷， 新戊二醇等） 醋酸 （及醋酐、 醋酸酯） 、 甲基叔丁基醚、 甲胺、 甲酸甲酯、 二甲醚、 碳酸二甲酯、 甲醇蛋白等 乙炔及其下游产品 醋酸乙烯及聚乙烯醇， ， 0 丁二醇、 氯乙烯及乙炔炭黑等 合成油、 氢氰酸、 甲烷氯化物、 炭黑、 二硫化碳、 硝基甲烷等 天然气化工的新发展 （合成气新工艺、 甲醇制乙烯、 一步法制二甲醚、 低碳混合醇等） 第九章天然气副产品的回收和利用 天然气凝液和 48-、 氦、 硫及二氧化碳 第十章天然气市场 全书约 / 万字， 内容丰富， 资料新全， 数据详实， 图文并茂， 实用性强。本书由中国石化出版社于 // 年 月出版， 精装， 定价 / 元， 如欲购买请向 石油与天然气化工 编辑部索取定单。 “’// 石油与天然气化工 创刊 / 周年专辑