天然气泄漏及其扩散分析
摘要：随着天然气管道工业的发展，天然气管网的不断建设，天然气已经成为人民日常生活中不可或缺的组成部分。但由于管道系统连接件之间密封不严，腐蚀穿孔、人为管理不善等因素，会引起天然气泄漏。天然气泄露后扩散到大气中，将会对人类健康和生态环境造成严重的影响，若与空气混合形成可燃预混气体，遇点火源可能引起火灾或者爆炸，严重威胁人民生命财产安全[1]。
关键词：天然气泄露扩散爆炸
1.国内外研究现状
我国学者对于天然气管道泄漏扩散的研究始于20世纪90年代。田贯三[2]研究管道孔口或裂缝的泄漏问题，将燃气管道的泄漏过程视为可压缩气体孔口出流过程，推导出孔口条件下天然气泄漏量和泄漏速度的计算公式，并讨论和模拟分析了泄漏过程的衰减规律及浓度场变化。张启平[3]在考虑气团的初始密度、泄露模式、风速、大气稳定度、温度等因素影响下运用重气模型分析了重气团重气效应的行为过程。在考虑粘性力影响的情况下，袁秀玲等[4]提出一种气体通过小缝泄漏过程的数值计算模型，计算结果的准确度远比采用喷管流动模型和粘性流动模型时高。段卓平等[5]采用数值模拟的方法研究易燃易爆危险物在大气中的扩散过程，给出危险源周围任一点处危险物的浓度变化规律以及任一时刻空间危险物浓度分布。
进入21世纪，我国在天然气管道泄漏扩散方面的研究已逐步增多。丁信伟等[6]运用气体动力学对气体微元进行质量平衡、动量平衡和能量平衡分析，提出了一种新的扩散模型，并通过设计简易风洞，验证该模型的合理性。何利民等[7]采用Flunt中无化学反应的燃烧模型对天然气管道泄漏扩散进行模拟，重点分析天然气管道泄漏时甲烷扩散的危险区域划分，以及风对泄漏扩散的影响。李又绿等[8]结合天然气管道泄漏扩散过程的特殊性，在综合考虑输气管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应，以及重力作用和水平风速对天然气扩散的影响效果之后，建立了适合天然气管道泄漏特点的扩散模型。侯庆民[9]采用Flunt模拟气体泄漏扩散，得到的天然气扩散与风速、泄漏孔径、压力以及障碍物之间的关系与用正态分布假设下的统计规律一致。蔺跃武[10]将泄漏过程中管道内的流动视为理想气体的绝热流动、泄露过程视为理想气体的等熵流动，建立了天然气输气管道破裂泄漏量计算的普遍化模型，指出该模型可以对不同泄露孔径的泄漏量进行分析和计算。潘旭海等[11]分析了描述易燃易爆及有毒有害气体泄漏扩散过程的数学模型，针对事故泄漏扩散过程的复杂性，讨论气
象条件及地形条件对危险性物质泄漏扩散过程的影响，并且探讨了不确定参数的选取问题。王树乾等[12]利用Flunt软件的物质传输模型和湍流模型模拟了不同压力下天然气管道的泄漏扩散，通过对比分析模拟结果，得到不同泄漏压力对天然气扩散的影响效果。除此之外，国内还有其他学者及研究人员在这方面做了大量的研究，均为我国天然气管道泄漏扩散的研究做出了不可磨灭的贡献。
2.天然气泄露模型建立
物质的存储形式多种多样，漏源的大小、形状、位置以及泄漏介质本身的物理特性决定了泄漏形式的多样性和复杂性。影响泄漏扩散的因素很多，主要有介质的相态（气态或液态）、储存条件（压力液化储存、冷冻液化储存、常态液体储存和常态气体储存）、弥散限制（泄漏源周围有无防液堤）和泄放形式（连续泄漏、瞬时泄漏和有限时间泄漏）。若发生泄漏设备的裂口规则、裂口尺寸及泄漏物质的相关热力学、物理化学性质及参数已知，可根据流体力学理论计算泄漏量。若裂口不规则则可采取等效尺寸进行代换，若遇到泄漏过程中的压力变化等情况则一般借助既有经验或采用经验公式[21]。
在化工厂内，天然气的安全运输方式之一是管道运输，一旦管道破裂，天然气的泄露将会危害生命及财产。Helena Monti[13]的hole-pipe模型可以计算中低压下管道内运输气体的泄漏率以及气体的扩散。Zhao JH[14]等人根据天然气管道泄漏事故的水力特征进行了风险评估。Liu YL，Zheng JY[15]等人利用CFD方法得出了天然气管道泄露时气体组分的摩尔分数以及计算区域的压力与温度的分布。胡毅亭、饶国宁等[16]对可燃气体从管道中泄露的火灾危害进行了分析，根据泄流量公式与高斯扩散模型计算得出某个实际案例中的预混云团的体积，以及预混云团出现爆轰和稳定燃烧两种情况下对人和建筑物的伤害半径。
2.1.灾难性破裂引发的泄露
由于撞击、爆炸等原因使容器发生灾难性破裂时，容器内的有毒气体在极短的时间内全部泄漏出来。尽管整个过程并非瞬时完成，但与天然气的扩散过程相比，灾难性破裂的泄漏时间可以忽略不计，可看作为瞬时泄漏。
2.2.气体的连续泄露
加压容器或管道产生的纯气态天然气泄漏通常以射流的方式发生，其特征可用临界流（其最大出口速度等于声速）来描述，临界流的发生与否依赖于储存压力与大气压力之比。对于大多数气体，当储存压力大于等于大气压力的两倍时，流体泄漏时的出口速度等于声速。因此，绝大多数天然气发生泄漏时将以临界流方式为特征[17杜建科]。
假设气体泄漏过程为理想气体的不可逆绝热扩散过程，在不考虑气体泄漏速率随时间发生变化时，临界流的质量泄露速度为：
1(1)(1)22[(1)]d t M Q C AP RT γγγγ+-=+ （1）
式中：
Q ——气体泄漏速率，kg/s ；
d C ——无量纲泄漏系数，其取值可从化工手册中查到，因受粘性和其他泄漏效应的影响，泄漏系数通常小于1；
A ——泄漏孔面积，m2；
t P ——罐压，Pa ；
M ——气体分子量；
γ——热容比，即定压热容与定容热容之比，
p v C C γ=；
R ——气体常数，8.31436J/mol.k ；
T ——气体的储存温度，k 。 从上式可以看出，气体泄露速率与气体的分子量、热容比、储存压力、温度、泄漏系数以及泄漏孔面积等有关。
随着泄露的持续进行，存储压力下降，到某一时刻（如储压低于2个大气压）将转变为亚临界流泄露（流体出口速度小于声速）方式，此时泄露速率为：
1111(1)(1)102
0221[]{[1[]][(1)][(1)()]}2t d t P P M Q C AP P P RT γγγγγγγγγγγ-++--+=-+- （2）
式中，0P ——大气压，Pa 。
显然，式(2)可看作临界流的泄漏速率与特定修正系数的积。由于未考虑气体泄漏速率随时间的变化，利用式(1)和式(2)计算出的泄漏速率是保守的最大可能泄漏速率。越来越多
的证据表明，加压容器发生的泄漏多数是两相流泄漏,即同时泄漏出气体和液体，泄漏速率介于气相泄漏速率与液相泄漏速率之间，但由于这一过程更为复杂，相应的模型极不完善。
3.天然气扩散的影响因素[18]
风向、风速、大气稳定度、气温、湿度等因素对泄漏气体的扩散具有不同程度的影响。
3.1 风的影响
风从风向和风速两个方面对天然气扩散产生影响。风向决定泄漏气云扩散的主要方向，大部分泄漏气体总是分布在下风向。风速的大小决定扩散稀释作用的强弱。风速影响泄漏气云的扩散速度和被空气稀释的速度，因为风速越大，大气的湍流越强，空气的稀释作用就越强，风的输送作用也越强。一般情况下当风速为1～5m/s 时，有利于泄漏气云的扩散，危险区域较大；若风速再大，则泄漏气体在地面的浓度变稀。若无风天，则泄漏气体以泄漏源为中心向四周扩散。风速对可燃气体泄漏的影响是很复杂的。风速的大小除了影响大气稳定度的确定外，还对泄漏源的有效高度和地面浓度产生直接作用。首先不同高度的风速是不断变化的，其次由于风速的影响会加剧空气和可燃气体之间的传热和传质，使得天然气的扩散加剧。
3.2 设备布局的影响
扩散区域内的设备会改变泄漏气云扩散速度，又会改变扩散方向。在低矮的设备区域泄漏气云不易扩散；高大的设备则有阻挡作用，气云会从风速较大的两侧迅速通过。复杂的设备布局会使泄漏物质的扩散更加困难。事故一旦发生，泄漏物质就会长时间聚集，增加危险与危害性。高大设备的存在，使泄漏物质的扩散流场发生变化。当流场与建筑物迎风面垂直
时，形成绕流流场，流场由位移区、空腔区和尾流区三部分组成。在空腔区出现回流现象，致使泄漏物质难以扩散，使浓度积累而增高。
3.3气体扩散分析
由泄漏气体和空气形成的气云，在扩散过程中一般受机械湍流、内部浮力湍流和环境湍流三者的共同作用。但在不同的泄漏条件下和扩散的不同阶段，扩散可能主要由其中一种或二种作用控制。绝大多数事故泄漏发生时，有毒气体泄漏形成的气云是重气云，气云密度显著大于环境空气密度。这不仅因为多数有毒气体的分子量大于空气的平均分子量，还在于有些处于冷冻储存的低分子量有毒气体，因其形成的气云温度较低或气云中含有大量的液滴而使气云密度大于空气密度。在此仅分析具有典型代表性的重气云扩散过程。
在扩散过程中，重气云会受到方向向下的负浮力的作用，表现出与非重气云明显不同的特点。例如，横风向蔓延特别快，而在垂直方向的蔓延非常缓慢，还可能向上风向蔓延；扩散进程中遇到障碍物时，可能从旁边绕过而不是从头顶越过障碍物。此外，较大的气云密度显著影响环境空气的进入速率，从而也显著影响气云浓度的变化速率。
迄今，国外已开发了大量的各种类型的重气云扩散模型(2)，包括一维模型、二维模型和三维流体力学模型，它们只能看作是对实际问题不同程度的近似。绝大多数还未得到实验数据的充分检验。其中，一维模型的概念清晰且计算量较小，其结果可作为应急咨询和安全设计等的重要依据。一维模型假设所有性能参数（如密度、浓度、温度等），在重气云团内部或重气云羽的横截面上均匀分布，以简化模型的建立和求解过程。并假设：气云在平整、无障碍物的地面上空扩散：气云中不发生化学反应，也不发生液滴沉降现象；泄漏速率不随时间变化；风向为水平方向，风速和风向不随时间、地点和高度变化；气云和环境之间无热量交换。这里仅分析典型的一维模型即盒子模型和平板模型，前者用来描述瞬时泄漏形成的重气云扩散，后者用于描述连续泄漏形成的重气云扩散。
参考文献：
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2017年天然气行业分析报告 2017年7月出版
文本目录 1、2017-2020 天然气需求加速，CAGR14% (4) 1.1、2003-2013：房地产驱动的燃气黄金十年；2016-2020：能源改革深化+环保启动第二轮成长 (4) 1.2、天然气需求增速确定，且大概率超预期 (6) 1.2.1、驱动因子 1：煤改气实现城镇燃气的跨越式发展 (7) 1.2.2、驱动因子 (8) 1.2.3、燃机电厂经济性逐步恢复，燃机电厂集中供热、调峰电站为主要增长点 (9) 1.2.4、分布式能源盈利高，十三五迎黄金发展期 (9) 1.2.5、驱动因子 3：工业燃料中天然气消费占比将稳步提升 (11) 2、天然气供给多元化格局完善 (13) 2.1、进口气将成为十三五主要新增气源 (13) 2.1.1、国产气 (13) 2.2、更多低价气来自进口 LNG (16) 3、油气改革深化，燃气成本将稳中有降 (18) 3.1、油气改革深化，天然气价改快速推进中 (18) 3.1.1、天然气管输环节将向下游让利 (18) 3.1.2、第三方准入有望带来更多低价进口 LNG (20) 3.2、我们预计燃气成本 2017-2020 年将稳中有降 (22) 3.3、价差会略有回落，主要源自客户结构的变化 (25) 4、工业用气比例高、有成本优势的新奥能源；受益于煤改气的中国燃气 (26) 5、风险提示 (28)
图表目录 图表 1：燃气行业发展历程 (5) 图表 2：2003-2013 年主要燃气运营商气量 CAGR45~100% (5) 图表 3：2013 年以前：房地产业的黄金十年 (5) 图表 4：2016 年以后：能源改革深化带来燃气需求的二次飞跃 (6) 图表 5：天然气较可比能源比价关系 (12) 图表 6：天然气供给地图 (14) 图表 7：2016 年天然气供给结构图 (14) 图表 8：主要用气国家天然气进口价格 (16) 图表 9：进口 LNG 价格(含长协、现货)自 2015 年明显回落 (16) 图表 10：燃气行业产业链及主要价格节点 (19) 图表 11：天然气气价历史与燃气消费增速：2013 年气价连续上涨后气量增速明显回落 19 图表 12：LNG 现货价大幅下跌后，接收站利用率仍维持低位 (20) 图表 13：LNG 新签现货价仅为陆上管道气价格的 75% (21) 图表 14：福建天然气供需市场：海上气为主，新增陆上气 (23) 图表 15：浙江天然气供需市场：陆上气为主，新增海上气 (23) 图表 16：LPGvsNG 价格优势：内陆 NG，沿海 LPG (24) 图表 17：2017-2019E 价差略有回落，但主要源自居民销气占比提升 (25) 图表 18：主要燃气运营商 2016 年管道天然气业务调整后 ROA (26) 图表 19：主要港股燃气公司 ROE-PE 图 (27) 图表 20：主要燃气公司居民气量增速预期 (27) 图表 21：主要燃气公司工商业气量增速预期 (28) 图表 22：行业股价及气价图 (28) 表格 1：天然气需求模型 (6) 表格 2：供暖地区潜在天然气供暖需求 (8) 表格 3：天然气发电项目边际利润情景分析 (9) 表格 4：典型天然气分布式能源项目盈利测算表（客户为工业企业） (10) 表格 5：燃煤锅炉 vs 燃气锅炉：考虑到环保、次品成本，燃煤锅炉经济性消失 (12) 表格 6：天然气供给模型 (15) 表格 7：国内 LNG 接收站分布与产能 (17) 表格 8：2016 年天然气改革政策出台加快 (20) 表格9：新奥能源舟山LNG 接收站（新奥集团投资承建，新奥能源签署LNG 长约）盈利测算 (21) 表格 10：LNG 长期合约 (24) 表格 11：燃气运营商选股 scorecard (26)
2015年10月份燃气行业 安 全 事 故 案 例 分 析
河南天伦燃气集团有限公司 二零一五年十月三十日 冬季燃气安全宣传 本月以居民用气导致的燃气泄漏事故较多，其中由于燃气泄漏导致泄漏、爆炸事件有6起。即将进入冬季，燃气安全事故的多发季节。所以要求我们做好燃气安全宣传工作，同时做好入户安检工作，入户安检中要按照安检单中的检查项，逐项细致检查。加强燃气企业安全管理的同时，提醒广大居民积极学习了解燃气法规，掌握安全用气知识，提高安全意识，养成安全用气的良好习惯，确保燃气使用安全。 使用天然气要注意什么？ 用气厨房要保持通风状态，由于冬季室外气温较低，市民的开窗通风和室外活动明显减少，容易形成封闭用气空间，一旦发生泄露，燃气不易散发，当气体聚集达到一定浓度之后，遇火星易产生爆燃事故；使用天然气的时候，厨房最好不要离人，防止因为用小火时被风吹灭造成天然气泄露或者油溅出造成火灾；用气完毕之后一定要关紧灶前阀及燃具阀门或者开关，并且夜间休息要将厨房门关闭，防止燃气泄漏扩散到客厅和房间，对于长期不在家的客户，要将表前入户总阀（也称球阀）关闭。 如何给自家燃气设备做“体检”？ 第一，可使用肥皂水涂抹燃气管道各接口位置，如果有鼓泡则说明有漏气，切不可用明火检测；第二，如果闻到家中有燃气臭味或确定家中有明显的燃气泄漏时，请立即熄灭火源，关闭燃气阀门，并打开窗户，切记不要启用家中任何电器开关；第三，注意燃气设施的使用年限及标准，燃具的正常使用寿命是8年，橡胶软管容易老化，使用两年需要更换，对于有老鼠或者蚁虫的房子，要特别注意检查胶管是否有被老鼠咬过的痕迹，专家建议选用具有抗鼠（害虫）咬、耐高温、抗腐蚀、安全性能更高的金属软管代替橡胶软管。 天然气泄漏如何应急处理？ 当室内天然气泄露时，首先应关闭进户阀门切断气源，在室外安全处拨打燃气公司服务热线，采用安全措施开启门窗，降低空气中天然气的浓度，禁止开关任何电器和使用电话、门铃等电器设备，防止电火花产生。若发现邻居家天然气泄露，
摘要：本文首先对天然气站场设备和其连接形式进行简要介绍，在此基础上根据现场实际总结出4种天然气站场主要的泄漏形式，对每种泄漏的原因从理论和实际两方面进行了分析，并对每种泄漏指出相应的处理措施,文后提出8条解决天然气站场泄漏问题的建议。 关键词：天然气站场泄漏分析研究 1 前言 天然气作为一种洁净的能源，越来越受到人们的青睐。在整个集输系统中，天然气站场在整个输气工艺中占很大的比重，是非常重要的环节,其可靠性在很大程度上决定影响整个管输系统的安全。天然气站场的设备多，流程复杂，密封点多，泄漏的概率大。站场天然气一旦泄漏，小则影响正常生产，大则造成人员伤亡、环境严重污染、爆炸等恶性事故，造成巨大经济损失。近几年，天然气站场的泄漏、穿刺事件时有发生，严重影响安全生产。天然气站场的事故，除了违规操作，大多由于泄漏引起的，我们要给予足够的关注和重视。 2 常见泄漏的种类 一般天然气计量站场的设备主要有分离器(有立式和卧式两种)，收、发球筒、阀门(包括：球阀、旋塞阀、闸阀等)、汇气管、管线(主要有正常外输管线、放空管线、排污管线等)。其它的如变送器(温度变送器、压力变送器等)、清管球通过指示器、温度表、压力表等，这些设备和仪器、仪表之间的连接形式主要是法兰连接、焊接和螺纹连接。在天然气站场，最常漏气的位置就是静密封点处，如法兰、螺纹接口处的，但管线穿孔泄漏也时有发生，主要是管线弯头处，特别是排污管线和放空管线的弯头处，在线路上最常见的泄漏是由第三方破坏和管道穿孔引起的。根据现场实际常见的泄漏有以下几种：(1)法兰之间的泄漏；(2)管道泄漏；(3)螺纹泄漏；(4)阀门泄漏。
3 常见泄漏的原因分析与处理措施 3.1 法兰间泄漏 法兰连接是天然气管道和设备连接的主要形式，其泄漏也是天然气站场泄漏的最为主要的形式。法兰密封主要是依靠其连接的螺栓产生的预紧力,通过垫片达到足够的工作密封比压,来阻止天然气外漏。对于天然气管道，由于其输送介质具有腐蚀、高压以及输送过程中产生的振动等特点引起天然气管道法兰密封失效,造成泄漏。天然气站场法兰泄漏主要有以下原因： (1)密封垫片压紧力不足，法兰结合面粗燥,安装密封垫出现偏装，螺栓松紧不一,两法兰中心线偏移。这种泄漏主要由于施工、安装质量引起的,主要发生在投产施压阶段； (2)由于脉冲流、工艺设计不合理,减振措施不到位或外界因素造成管道振动,致使螺栓松动,造成泄漏； (3)管道变形或沉降造成泄漏； (4)螺栓由于热胀冷缩等原因造成的伸长及变形，在季节交替时的泄漏主要是由这种故障引起的。 (5)密封垫片长期使用，产生塑性变形、回弹力下降以及垫片材料老化等造成泄漏,这种泄漏在老管线上比较常见。 (6)天然气腐蚀，造成泄漏，这种情况比较少见,但由于垫片和法兰质量问题可能产生此种泄漏。 对于法兰泄漏，一旦发现，应采取相应的措施及时处理，否则会造成刺漏，严重影响安全生产。对于法兰泄漏，首先通过降压和放空采用重新拧紧螺栓得方法进行处理。对于采用这种方法处理效果不好的，根据生产情况分别加以处理：如果可以停输，则关闭泄漏处两边阀门，进行放空置换后更换新垫片，重新拧紧。对于不可停输的，则要及时采用法兰堵漏技术进行处理。根据现场使用情况，为了减少泄漏，法兰垫片最好根据法兰结构使用缠绕式金属垫片、金属圆环垫片或金属八角垫片。
事故案例分析 一、事故原因： 根据事故现场爆炸威力和人员伤亡的数量判断：南京市栖霞区已停产的原南京第四塑料厂曾经使用过燃气，发生燃气泄漏爆炸，并引发大火。初步判断有以下几个方面的原因： 原南京第四塑料厂停产后，燃气公司没有将过去使用的燃气管道拆除，也没有将管道内的燃气进行置换，更没有对管道进行维修和维护，也没有关闭上游管道上的阀门，管道年久腐蚀造成大量的泄漏，巡检人员也没有及时发现燃气泄漏，泄漏的大量燃气遇明火或者静电产生爆炸，威力强大的冲击波将厂房炸毁，将附近人员炸死炸伤。二、应急处理： 在边救援的同时，成立现场救援指挥部，按照南京市和燃气公司各自制定的《事故应急救援预案》进行抢险，事发地点应拉起警戒线，防止无关人员进入，消防部门负责灭火，安全监督管理部门、公安、燃气公司等部门成立事故调查组，负责事故原因的调查，工作人员服从指挥部的命令，及时采取措施，关闭上游燃气阀门、临时断电、及时疏散事发地附近周边居民等措施，防止事态进一步扩大；并防止次生灾害的发生。 三、事故影响： 从事故造成的人员伤亡、厂房破坏、以及经济损失来看，对燃气公司的安全管理工作提出质疑，对南京市栖霞区的公供安全值得怀
疑，对事发地点及周边居民的正常生活秩序、居住环境造成了不同程度的影响，甚至在一定程度上影响了人们对燃气安全的否定。 四、事故预防措施： （一）、利用多种媒体形式立即开展一次安全用气知识宣传，加强自我保护意识，发现有燃气泄漏及时报告燃气公司。 （二）、加强输气干线的管理，加大巡检力度和隐患排查，发现有泄漏的地方及时修复，防止出现管网设施损坏漏气事故。 （三）、在管道上游安装安全切断阀，确保安全。 （四）、遇到停产停业的燃气用户，将上游的阀门关闭，对不用的燃气管道进行置换，或者拆除，确保安全。
天然气供应系统 概况 天然气供应系统包括一座天然气调压计量站及辅助输送管道系统。天然气调压计量站应能保证在电厂各种运行工况下，对来自上游长输供气管道的天然气进行计量、换热、处理、降压或稳压，使天然气在所要求的温度、压力和流量下连续输入下游发电机组的配气管道中，供燃气轮机燃烧。天然气调压站系统包括燃气的计量，燃气处理（过滤、分离、换热），燃气压力调整（监控调压器，附内装式紧急切断阀、工作调压器），安全装置（进出口火灾紧急切断阀、安全放散阀、燃气泄漏报警器），监测监控站控系统。 调压站主要运行参数： （1）燃气轮机安装/运行数量：4台； （2）调压站进口天然气压力：约～，以后为 MPa； （3）调压站进口天然气温度：5℃； （4）调压站出口天然气压力：～ MPa； （5）四台燃气轮机最大连续运行工况耗气量：调压站进口：159200Nm3/h（额定工况）；185000 Nm3/h（最大工况）；调压站出口：分四路，各39800 Nm3/h（额定工况）；46250 Nm3/h（最大工况）。 （6）调压站出口天然气温度范围：大于露点温度+28℃。 危险物质特性 1
本子单元物质理化特性见表所示。 表天然气调压站子单元危险物质系数及危险特性 预先危险性分析 预先危险性分析过程及结果如下： 潜在事故一：天然气火灾、爆炸 触发事件： （1）故障泄漏：①天然气管道、调压站和燃气设施的设备故障；②压力容器、压力管道破裂；③压力调节阀、隔断阀、绝缘法兰及流量测量孔板泄漏；④雷电造成的破裂泄漏。 （2）安全防爆措施失控：①天然气装置的灯具等防爆性设施失效；②进入易燃易爆区人员未交出明火；③易燃易爆区域10m内动火，而未采取有效防范措施；④报警装置失灵。 现象：天然气系统火灾爆炸 2
天然气爆炸事故案例分析 1. 事故经过简述 1999年12月18日15时54分，某油田天然气调压站与天然气管线接口处突然爆裂。由于爆炸产生的巨大能量和冲击波，将爆管西侧约4m长的管线扭断，东侧16m长的管线撕裂扭断，北侧管线连同调压站阀门一起扭断并向北飞出70多米远，爆炸的碎片向南飞出70多米远，并将调压站院墙外的杂草引燃起火，外泄的天然气发生着火。事故造成了巨大的经济损失，引起油田各级领导的高度重视。 2. 事故原因分析 通过事故发生后进行的宏观检查、厚度测定、腐蚀产物检测及扫描电镜分析的结果可知，爆管的主要原因为： （1）天然气中含有部分H2S，CO，CO2气体及部分水份等杂质，导致了管线的严重腐蚀。通过测厚检查发现，爆破的三通底部减薄最严重。根据三通部位的几何特殊性，可知该处天然气流速最慢，从而使天然气中的H2S，CO，CO2气体及部分水份等杂质有更为充足的时间与金属管壁发生各种反应，导致了该处腐蚀最为严重。 （2）三通管线的选材没有按设计要求取材，管线不符合20#钢的要求和标准，焊接质量差，加速了材质的腐蚀和减薄。 （3）塑性变形使金属内部产生大量的位错和空位，位错沿滑移面移动，在交叉处形成位错塞积，造成很大的应力集中，当材料达到屈服极限后，应力不能得到松弛，形成初裂纹，随着时间的延迟，裂纹不断扩展。 （4）该管线从未进行过专业的技术检测，使用状况不明，也是造成事故的原因之一。长期使用13年的天然气管线遭受严重腐蚀之后，造成强度大大降低，实际壁厚小于计算厚度，远远不能满足使用条件，在微裂纹的诱导下，不能满足强度要求，发生了爆炸事故。这次事故的教训是非常深刻的，本次建设的天然气调压箱是易发生重大安全事故的部位，从设计、施工到监督检验，必须进行强有力的专业检查、验收，杜绝使用不合格的管线，确保施工质量。使用单位在加强自检的同时，必须定期的由专业检测单位进行定期检查，以便及早发现事故隐患，找出薄弱环节，防患于未然。 无视天然气泄漏强行动火发生爆炸事故案例分析 一、事故经过 1986年5月，某DN400 输气干线放空后在阀室内更换干线放空阀，干线两端放空阀开启，用氧气割法兰时天然气泄出燃烧。又强行割下法兰后将大火熄灭，在地上修焊口30 min 后(法兰割口离地面高1. 2 m) ，将法兰拿回割口电焊时，发生了爆炸并继续燃烧3. 5 h ，3 个施工人员当场被严重烧伤，阀室及室内集输设施严重烧坏，造成了重大的经济损失。 二、事故原因 1、天然气继续泄漏的室内自房顶向下积聚，形成爆炸混合物遇焊接火源而发生爆炸。 2、动火安全措施不落实，在有天然气泄漏的情况下强行动火作业。 3、员工安全意识差， 管内抽进空气自燃产生火种天然气直接置换空气混合气体发生爆炸事故案例分析 一、事故经过 1998年7月，某大型输气站绝缘法兰漏气整改，施工36 h 后，该段Φ508 ×9 的管道在6. 6 km管线两端放空阀均开启发生了抽空。恢复生产时，采取开天然气直接置换空气，20 min 约进天然气9 000 m3后，关闭放空阀开始升压，升压过程中发现管线发热。分析判
第一部分 城市燃气业进入业态变迁期 城市化推动城市燃气行业稳步发展 城市燃气是城市居民、工商户的生活能源之一，用于炊事、制冷等。它包括管道气和瓶装气。管道气主要是管道煤气、管道天然气。瓶装气基本是液化石油气（LPG ）。 作为公用事业，城市燃气行业发展的动力来自城市化。一方面，城市的“集聚效应”使集中供气成为可能；另一方面，城市生活要求使用燃气清洁高效的生活能源。从统计数据来看，反映燃气行业发展的重要指标――年度供气量与城市人口数量在增长方向和速度上都基本一致。 基于以下理由，我们相信城市燃气行业未来保持稳定的增长态势。 ? 中国城市化始终保持较快增长速度，城市人口的 增加扩大了燃气潜在用户数量。 ? 作为公用事业发展最有力的推动者，政府在“十 五”专项规划中提出目前城市气化率由84%提 高到95%。 ? 越来越多的城市对能源的环保要求越来越高，使 得煤、汽油等重污染能源的使用受到越来越严格 地限制。 ? 家庭小型化趋势有利于人均用气量的增长。经验 表明，户均人口越少，人均年用气量越高。目前 城市化是推动燃气行业 发展的动力 基于对城市化发展的良 好预期，城市燃气未来稳 定增长
城市中已经出现了户均人口不断下降的趋势，预 示人均用气量不断上升。 城市居民的收入水平不断上升，环保意识不断提 高，也有利于城市燃气行业的发展。 各业态增速不一 无论从用户还是用量上看，目前液化石油气是城市燃 气的主体。2001年，城市燃气用户中瓶装液化石油气用 户大约占64%，管道气用户占36%。以热值计算，总体 目前液化石油气占燃气主体 液化石油气以石油为主要原料，以钢瓶为主要消费、 运输载体。由于运输方便，液化石油气在燃气发展初期较 快增长。中国已经成为世界上第三大液化石油气消费国。 近年来，液化石油气的供气量和用户数一直平稳增
2019年天然气行业分 析报告 2019年9月
目录 一、行业监管体制及主要政策法规 (4) 1、行业主管部门与监管体制 (4) 2、主要法律法规 (5) 3、主要产业政策 (6) 二、行业发展概况 (10) 1、我国天然气行业发展情况 (10) 2、天然气行业在我国的发展前景 (11) 3、我国天然气行业民间资本的发展 (12) 三、我国天然气行业主要企业 (13) 1、中国石油天然气股份有限公司 (13) 2、中国石油化工股份有限公司 (13) 3、广汇能源股份有限公司 (14) 4、山东新潮能源股份有限公司 (14) 5、洲际油气股份有限公司 (14) 5、山西蓝焰控股股份有限公司 (15) 6、新疆鑫泰天然气股份有限公司 (15) 四、影响行业发展的因素 (15) 1、有利因素 (15) （1）天然气资源潜力大 (15) （2）天然气消费增长空间大 (15) （3）产业政策支持 (16)
2、不利因素 (17) （1）行业技术与配套设施水平与发达国家存在差距 (17) （2）天然气资源对外依存度高 (17) （3）与煤、油等替代能源相比，天然气产品不具价格优势 (18) 五、进入行业的壁垒 (18) 1、行政许可壁垒 (18) 2、技术壁垒 (19) 3、资金壁垒 (19) 六、行业技术水平与技术特点 (20) 1、碳酸盐岩气藏开发技术 (20) 2、低渗透气藏开发技术 (20) 3、致密砂岩气藏开发技术 (21) 4、含硫气藏开发技术 (22) 5、异常高压气藏开发技术 (22) 七、行业上下游行之间的关联性 (22)
一、行业监管体制及主要政策法规 1、行业主管部门与监管体制 我国天然气行业从勘探到试采、生产、销售等各个环节均受到政府机关多方面的监管。行业主管部门主要有自然资源部、国家发改委、国家安全生产监督管理局等。 自然资源部承担保护与合理利用土地资源、矿产资源、海洋资源等自然资源的责任。承担规范国土资源管理秩序的责任。承担优化配置国土资源的责任。负责规范国土资源权属管理。负责矿产资源开发的管理。负责管理地质勘查行业和矿产资源储量。承担地质环境保护的责任。依法征收资源收益，规范、监督资金使用，拟订土地、矿产资源参与经济调控的政策措施。 国家发改委负责拟订并组织实施国民经济和社会发展战略、中长期规划和年度计划，统筹协调经济社会发展；负责天然气行业的行业管理和协调，统筹加快推进天然气资源勘探开发，促进天然气高效利用，调控供需总量基本平衡，推动资源、运输、市场有序协调发展；负责石油天然气（含煤层气）对外合作项目（含风险勘探和合作开发区块和总体开发方案）备案工作；负责天然气价格政策制定。 国家安全生产监督管理局负责组织起草安全生产综合性法律法规草案，拟订安全生产政策和规划，指导协调全国安全生产工作；承担工矿商贸行业安全生产监督管理责任，按照分级、属地原则，依法监督检查工矿商贸生产经营单位贯彻执行安全生产法律法规情况及
管道天然气安全事故案例分析 案例一：某用户家中通上了管道天然气，由于用的是低挂表，为了保持厨房的整体装潢效果，便将管道及灶具下方用木板进行了包封。一天做饭点火时，突然听到一声巨响，灶具下方的橱柜门被炸飞，并撞到其身上，用户知道发生了爆炸，便不顾疼痛，及时关闭了表前阀门，并跑出家门打电话报修。原因分析： 1、因该用户用木板将灶具下方的燃气管道包封起来，所以造成燃气泄露不容易被及时发现。 2、泄漏的燃气不能及时逸散，容易造成积聚，所以遇明火发生爆炸。注意事项： 1、严禁用户因装潢等原因私自包封燃气管道。 2、此用户在发生燃气泄漏爆炸事故时及时关闭表前阀门，切断气源，防止了天然气进一步的泄漏，使事故得到了有效控制。 案例二：2004年，长沙市发生用户使用热水器中毒死亡事故。死者妹夫约姐姐一家吃团圆饭，久等未见，电话手机均联系不上，赶赴姐姐家，见门紧闭，于是打110报警，强行打开房门，发现姐夫倒在厕所内，姐姐和儿子分别倒在床上，进入现场的公安和死者妹夫见证，打开房门后有一股焦糊味，该室门窗紧闭，厨房换气扇未开，卫生间、卧室门未关，与安装燃气热水器房间的过道连通。原因分析： 1、该用户私接热水器，而且没有安装排气烟道。 2、该用户门窗紧闭，三人连续使用热水器洗澡，由于没有保持空气流通，室内氧气不足，造成天然气不完全燃烧，产生含有一氧化碳的烟气。 3、用燃气时，室内厨房、洗浴间、卧室门均未关，有毒气体在室内流串。 注意事项： 1、使用前应检查灶具连接状况，用户要使用正规厂家生产的热水器，而且热水器一定要接烟道。 2、严禁用户私接、乱改燃气设施。
3、严禁在卧室、厕所安装热水器等燃气设施。造成燃气泄漏主要原因： 1、点火不成功，气出来未燃烧。 2、使用时发生沸汤、沸水浇灭灶火或被风吹灭灶火。 3、关火后，阀门未关严。 4、由于燃气器具损坏造成的漏气。 5、管道腐蚀或阀门、接口损坏漏气。 6、连接灶具的胶管老化龟裂或两端松动漏气。 7、搬迁、装修等外力破坏造成的接口漏气。 8、其它原因造成的漏气。
6.2.1天然气供应系统 6.2.1.1概况 天然气供应系统包括一座天然气调压计量站及辅助输送管道系统。天然气调压计量站应能保证在电厂各种运行工况下，对来自上游长输供气管道的天然气进行计量、换热、处理、降压或稳压，使天然气在所要求的温度、压力和流量下连续输入下游发电机组的配气管道中，供燃气轮机燃烧。天然气调压站系统包括燃气的计量，燃气处理（过滤、分离、换热），燃气压力调整（监控调压器，附内装式紧急切断阀、工作调压器），安全装置（进出口火灾紧急切断阀、安全放散阀、燃气泄漏报警器），监测监控站控系统。 调压站主要运行参数： （1）燃气轮机安装/运行数量：4台； （2）调压站进口天然气压力：约3.0～4.2MPa，以后为6.0 MPa； （3）调压站进口天然气温度：5℃； （4）调压站出口天然气压力：2.22～2.61 MPa； （5）四台燃气轮机最大连续运行工况耗气量：调压站进口：159200Nm3/h（额定工况）；185000 Nm3/h（最大工况）；调压站出口：分四路，各39800 Nm3/h（额定工况）；46250 Nm3/h（最大工况）。 （6）调压站出口天然气温度范围：大于露点温度+28℃。 6.2.1.2危险物质特性 本子单元物质理化特性见表6.3.1.1所示。
表6.2.1.1 天然气调压站子单元危险物质系数及危险特性 6.2.1.3预先危险性分析 预先危险性分析过程及结果如下： 潜在事故一：天然气火灾、爆炸 触发事件： （1）故障泄漏：①天然气管道、调压站和燃气设施的设备故障；②压力容器、压力管道破裂；③压力调节阀、隔断阀、绝缘法兰及流量测量孔板泄漏；④雷电造成的破裂泄漏。 （2）安全防爆措施失控：①天然气装置的灯具等防爆性设施失效；②进入易燃易爆区人员未交出明火；③易燃易爆区域10m内动火，而未采取有效防范措施；④报警装置失灵。 现象：天然气系统火灾爆炸 原因事件：①天然气泄漏与空气混合形成爆炸性混合物，且浓度达到爆炸极限范围；②遇有火种；③静电起火。 事故后果：设备严重受损，人员伤亡
天然气泄漏爆炸事故案例（一）2010年10月28日，早上7：02左右，XXX油田XXX家园三里3号楼三楼发生天然气泄漏爆炸事故，前后数栋楼房玻璃全部震碎，三楼一户人家大火燃起，浓烟滚滚。约6分钟后，消防车到达现场进行救火，救护车随后赶到。最终造成三人死亡，多人受伤燃气爆炸事故。 事故原因分析：该住户没有将燃气报警仪的电源接通，燃气报警仪没有处于工作状态。住户燃气用完后没有及时关闭表后阀，加上天然气软管老化发生燃气泄漏，导致天然气泄漏达到爆炸浓度后发生闪爆。 事故现场图片：
天然气泄漏爆炸事故案例（二） 2011年1月17日6时03分，位于吉林市的中石油昆仑燃气公司某分公司发生燃气泄漏，泄漏引发某公司矿区服务部食堂发生爆炸，巨大的冲击波将附近十几栋居民楼的门窗震碎，距离爆炸点100多米外的一栋20多层居民楼的顶楼窗户也被震碎，有的单元门也被炸飞，十几栋大楼几乎没有完整的窗户，附近五十多辆轿车被掀翻，炸得面目全非，事故造成3人死亡，28人受伤。 事故原因分析：该单位食堂的燃气管线老化发生泄漏，食堂管理人员没有定期对管线进行漏气检查，没能及时发现，燃气泄漏，造成食堂操作人员在操作过程中的明火引起燃气燃爆。
天然气泄漏爆炸事故案例（三） 2012年1月28日21时10分，XXX新园公寓16号楼三单元一居民家中发生天然气爆炸，爆炸造成王某、宫某两夫妇死亡，邻居墙壁轻微裂缝，窗户边形。据目击者描述，爆炸时发出的声响很大，南面有个窗户直接被爆炸的气浪摧毁并坠落，南面的窗户掉下来以后有一个人在火海里挣扎，浑身都是火，转眼间，他看见一个大火团在楼上坠落，原来遇难者在楼上跳了下了，熊熊大火冲天，大火经过一个小时的扑救才被彻底扑灭。遇难者家里已经面目全非，乳白的墙面被大火熏得黑乎乎的，一楼至六楼楼道的玻璃全部震碎，地上、车顶上、绿地里到处都是碎玻璃，对面17号楼有一业主家的玻璃被穿了一个小洞，隔壁邻居家的窗户已经变形，墙面上有一道细微的裂缝。 事故原因分析：该住户在使用天然气过程中没有发现燃气管线已发生泄漏，并将燃气热水器安装在厨房内，住户在进行洗澡时，燃气热水器点火，引起厨房的燃气发生闪爆，造成两人死亡，楼房被炸成为危房。 事故现场：炸毁的楼房
废弃天然气管道爆炸事 故案例 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
废弃天然气管道爆炸事故案例 2000年2月19日零时06分，山东三力工业集团有限公司濮阳分公司发生地下废弃天然气管线爆炸事故，造成15人死亡，56人受伤，其中重伤13人，直接经济损失342.6万元。 一、企业概况 山东三力工业集团有限公司濮阳分公司是由山东三力工业集团有限公司1998年8月，在文留镇第二化工厂原厂址上独资建设的高硼硅玻璃企业，有三个车间，设有安全科、生产科等9个科室，其中发生爆炸的三车间共有职工128人，分三班运转。 该公司第三车间位于生产区的东部。三车间共有5#、6#两座玻璃炉窑，4座退火炉设计规模为年产8000吨玻璃拉管。每座炉窑建有四条玻璃拉管生产线，有蓄热室、工作池、料道、风机、燃烧系统、电熔化等部门组成；其炉窑所需热能来源于燃烧系统和电熔化两部分产生的热量。燃烧系统由供风系统和低压天然气（0.05Mpa）系统组成，车间用电为常规用电和电熔化用电。车间内在5#、6#炉南侧有一条东西走向，长27.6米、深1.53米、宽1.23米的主电缆沟。在5#、6#炉中间有一条南
北走向，长15.8米、深1.52米、宽0.96米的电缆沟。东西与南北电缆沟相连接，连接处有一个1.2米*0.73米的人孔。整个电缆沟上覆盖30厘米厚的水泥现浇层地面，共有北、中、西3个人孔。 在第三车间建设前，公司发现地下有一条中原油田废弃的529毫米天然气管线，距地面0.77米。在做5#炉基础时，该公司将废弃的529毫米管线进行了处理，割除20余米，其西北端口在车间外，东南端口距5#炉蓄热室东南角1.25米处，两端口均由三力公司焊工焊接盲板封堵。 二、事故经过 2000年2月18日晚10时37分，三车间电缆沟内可燃气体爆燃，将车间内电缆沟中间人孔和西侧人孔盖板冲开，车间主任张尤鹤发现后，一边派人通知领导，一边赶往配电室通知停电。电工申英强与张尤鹤先后到三车间救火。公司领导接到通知后也相继赶到现场，组织人员继续扑救电缆沟内的火。由于火源在电缆沟内，难于扑救，公司打电话通知文留镇政府，请求支援。文留镇政府立即与中原油田采油一厂消防队联系，晚10时50分，油田采油一厂消防队赶到现场投入救火。控制住火势后一名消防队员从中间人孔下到电缆沟内用水枪扑救电缆沟内的火，随着火势的减弱，看见电缆沟北墙缝隙处有火苗窜出。晚11时58分火被扑灭。由于车间停电，供风系统无法运转，炉窑燃烧系统不能正常工作。公司员工为防止炉窑内高温玻璃液降温过快引起生产事故，按操作
天然气行业分析 行业现状 天然气是一种优质、高效的清洁能源和化工原料，主要成分是甲烷，燃烧后的主要生成物为二氧化碳和水，其产生的温室气体只有煤炭的1／2，是石油的2／3，现广泛地应用于国民经济建设的各个方面。 新世纪以来，中国天然气进入快速发展时期，消费快速增长，储产量保持增长高峰，基础设施建设快速推进，市场化建设取得积极进展，多元化供气格局基本形成，中国在世界天然气市场中的角色正在发生重大转变。加强天然气的开发利用，对改善我国能源结构，提高能源利用率，缓解能源运输压力，减污染物排放，改善大气环境，提高人民生活质量具有重要的作用。 未来10~20年，中国仍处于经济社会转型期，面对严峻的资源与环境挑战，天然气需求仍将进一步增大，供应能力大幅提升，中国将在全球市场中发挥日益重要的作用。 一、天然气将成为未来几十年我国发展最快的能源行业 1、近年来我国天然气储产量快速增长 近几年来，我国天然气储量与产量双双快速增长，天然气工业进入快车道。根据国土资源部2014年1月8日最新发布的全国油气资源动态评价成果显示，我国天然气地质资源量62万亿立方米，比2007年的评价结果增加了77％。近年来我国天然气储量都保持了增长高峰，2000-2012年探明地质储量由7600亿增加到1.33万亿立方米，年均增长5.9%。产量呈年均两位数的增长，从2000年的270亿立方米到2012年的1070亿立方米，年均增长12%。2013年天然气依然保持高产，约1170亿立方米，同比增长8.6%。2014年1-4月，全国天然气产量430亿立方米，同比增长7.0%；天然气表观消费量614亿立方米，增长8.1%。 2、产量增长已跟不上需求的急速攀升，对外依存度不断上升 2013年，我国天然气表观消费量达到1676亿立方米，同比增长13.9%，已成为世界第三大天然气消费国。
泄漏强度及泄漏量的分析 燃气分配管道系统泄漏模式有三种：穿孔泄漏、开裂泄漏和渗透泄漏。 1．直接泄漏于大气中的穿孔泄漏速度及泄漏流量的计算推导 先作以下假设：①假设穿孔为圆形小孔；②燃气为理想气体。 燃气泄漏速度一般较快，因此燃气应被视作可压缩气体且泄漏瞬间的过程可以看作绝热过程，孔口泄漏瞬间的流动可以看作是一维流动，气体的一元流动欧拉运动微分方程(即微分形式的伯努利方程)为[39]： 0=+vdv dp ρ (5.1) 在小孔入口和出口各取一个状态分别为1状态和2状态，则:v 1=0；P 1为泄漏前燃气压力(绝对压力)，Pa ；ρ1为泄漏前燃气密度，kg/m 3；v 2为泄漏速度,m/s ；P 2为泄漏后燃气压力，可视为大气压力，取0.1×106Pa ；ρ2为泄漏后燃气密度， kg/m 3，对(5.1)积分有： 02 210=+??dv v dp v P P ρ (5.2) 又因为泄漏过程为绝热过程，故有： k k k P P P 22 11 ρρρ== (5.3) 将(5.3)代入(5.2)积分并整理可得： ????????--=-k k P P P k k v 112112)(112ρ (5.4) 式中： k —燃气绝热指数(也称为比热比)。k 是温度的函数，在常温下理想气体的k 值可近似当作定值[40]，且单原子分子气体k=1.66，双原子分子气体k ＝1.4，多原子分子气体k ＝1.29。因此，对于天然气、液化石油气、水煤气和高炉煤气可取k ＝1.3，焦炉煤气、油制气取k ＝1.33，，发生炉煤气取k ＝1.4。 式(5.4)未考虑摩擦对速度的影响，用速度系数φ修正[39]，φ＝0.97～0.98，则燃气的泄漏速度为： ??? ?????--=????????--=--k k k k l P P RT k k P P P k k v 112111211)(112)(112φρφ (5.5) 当压力比P 2/P 1小于临界压力比β时，即[40]： 1112)12(-+==≤k k c k P P P P β (5.6) 由于孔口出流没有扩压段，最大泄漏速度只能达到临界流速v c ，临界流速等于当地音速a c ，将(5.6)代入(5.5)并整理得：
第一部分 都市燃气业进入业态变迁期 都市化推动都市燃气行业稳步进展 都市燃气是都市居民、工商户的生活能源之一，用于炊事、制冷等。它包括管道气和瓶装气。管道气要紧是管道煤气、管道天然气。瓶装气差不多是液化石油气（LPG ）。 作为公用事业，都市燃气行业进展的动力来自都市化。一方面，都市的“集聚效应”使集中供气成为可能；另一方面，都市生活要求使用燃气清洁高效的生活能源。从统计数据来看，反映燃气行业进展的重要指标――年度供气量与都市人口数量在增长方向和速度上都差不多一致。 都市化是推动燃气行业进展的动
基于以下理由，我们相信都市燃气行业以后保持稳定的增长态势。 基于对都市化进展的良好预期，
?中国都市化始终保持较快增长速 度，都市人口的增加扩大了燃气潜在用户数量。 ?作为公用事业进展最有力的推动 者，政府在“十五”专项规划中提出目前都市气化率由84%提高到95%。 ?越来越多的都市对能源的环保要 求越来越高，使得煤、汽油等重污染能源的使用受到越来越严格地限制。 ?家庭小型化趋势有利于人均用气 量的增长。经验表明，户均人口越少，人均年用气量越高。目前都市中差不多出现了户均人口不断下降的趋势，预示人均用气量
不断上升。 都市居民的收入水平不断上升， 环保意识不断提高，也有利于都 市燃气行业的进展。 各业态增速不一 不管从用户依旧用量上看，目前液化 石油气是都市燃气的主体。2001年，都图2：2001年我国都市燃气图2：2001年我国都市燃气 市燃气用户中瓶装液化石油气用户大约 占64%，管道气用户占36%。以热值计算， 总体消费量中液化石油气占58%，煤气 占18%，天然气占24%。
天然气泄漏及其扩散分析 摘要：随着天然气管道工业的发展，天然气管网的不断建设，天然气已经成为人民日常生活中不可或缺的组成部分。但由于管道系统连接件之间密封不严，腐蚀穿孔、人为管理不善等因素，会引起天然气泄漏。天然气泄露后扩散到大气中，将会对人类健康和生态环境造成严重的影响，若与空气混合形成可燃预混气体，遇点火源可能引起火灾或者爆炸，严重威胁人民生命财产安全[1]。 关键词：天然气泄露扩散爆炸 1.国内外研究现状 我国学者对于天然气管道泄漏扩散的研究始于20世纪90年代。田贯三[2]研究管道孔口或裂缝的泄漏问题，将燃气管道的泄漏过程视为可压缩气体孔口出流过程，推导出孔口条件下天然气泄漏量和泄漏速度的计算公式，并讨论和模拟分析了泄漏过程的衰减规律及浓度场变化。张启平[3]在考虑气团的初始密度、泄露模式、风速、大气稳定度、温度等因素影响下运用重气模型分析了重气团重气效应的行为过程。在考虑粘性力影响的情况下，袁秀玲等[4]提出一种气体通过小缝泄漏过程的数值计算模型，计算结果的准确度远比采用喷管流动模型和粘性流动模型时高。段卓平等[5]采用数值模拟的方法研究易燃易爆危险物在大气中的扩散过程，给出危险源周围任一点处危险物的浓度变化规律以及任一时刻空间危险物浓度分布。 进入21世纪，我国在天然气管道泄漏扩散方面的研究已逐步增多。丁信伟等[6]运用气体动力学对气体微元进行质量平衡、动量平衡和能量平衡分析，提出了一种新的扩散模型，并通过设计简易风洞，验证该模型的合理性。何利民等[7]采用Flunt中无化学反应的燃烧模型对天然气管道泄漏扩散进行模拟，重点分析天然气管道泄漏时甲烷扩散的危险区域划分，以及风对泄漏扩散的影响。李又绿等[8]结合天然气管道泄漏扩散过程的特殊性，在综合考虑输气管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应，以及重力作用和水平风速对天然气扩散的影响效果之后，建立了适合天然气管道泄漏特点的扩散模型。侯庆民[9]采用Flunt模拟气体泄漏扩散，得到的天然气扩散与风速、泄漏孔径、压力以及障碍物之间的关系与用正态分布假设下的统计规律一致。蔺跃武[10]将泄漏过程中管道内的流动视为理想气体的绝热流动、泄露过程视为理想气体的等熵流动，建立了天然气输气管道破裂泄漏量计算的普遍化模型，指出该模型可以对不同泄露孔径的泄漏量进行分析和计算。潘旭海等[11]分析了描述易燃易爆及有毒有害气体泄漏扩散过程的数学模型，针对事故泄漏扩散过程的复杂性，讨论气
2008年石油天然气行业研究报告 ■文/杨杰 石油和天然气是现代社会的重要能源和化工原料，在国民经济体系中具有重要地位。我国“多煤、缺油、少气”的资源禀赋导致我国油气探明储量和产量较低，对外依存度不断提高。 目前，我国石油天然气行业受国家管制程度较高，市场化程度有限。我国大力发展可再生能源和替代能源以及能源管理体制的改革、能源价格体系的改革、能源税费政策的改革，将对石油天然气行业的发展产生重大影响。此外，我国油气产量增长前景有限，国际市场价格波动对该行业盈利能力有较大影响。 第一章行业概况 （一）行业界定 本报告所指石油化工行业是包括石油天然气的开采、石油天然气的加工及石油天然气制品的制造。 （二）行业在国民经济中的地位 石油天然气是现代社会的基础能源和化工原料，是我国支柱产业之一，在国民经济体系中占据重要地位。 石油天然气是现代社会最重要的能源。截止2006年底，世界石油和天然气消费分别占一次能源消费总量的35.8%和23.7%，石油天然气在现代经济活动能源消费中占有重要地位。目前石油天然气提供的能源主要用作汽车、飞机、轮船、锅炉以及民用等领域的燃料。总的来看，石油和天然气供应不足已成为制约我国国民经济快速增长的因素之一。 石油提供了绝大多数的有机化工原料。到目前为止，石油是化工行业最好的原料来源，石油天然气行业的下游产品使用范围遍及国民经济中的大多数行业。高分子材料、轻工、纺织、农药化肥等下游行业对石油天然气行业有较强的依赖。（三）行业发展现状 行业利润强劲增长。近八年来，我国石油天然气行业总体利润额一直处于上升阶段，并保持了与国际油价较强的相关性。由于国际油价持续保持在高位，预计行业盈利能力仍将保持在较高的水平。 国内固定资产投资增长较快，外商投资增长显著。2007年1-10月份，包括石油天然气在内的石油化工行业固定资产投资完成5278.1亿元，同比增长36.1%。截止2007年底，在我国投资的石油化工外资企业已达2055家，已经形成了以油品营销、天然气开发、石油化工、石化仓储物流等为重点的产业集群，产业布局不断完善。 我国原油产量增长较慢，进口依赖程度较高。从2002年至2007年，我国原油产量增长了1965.95万吨，增长了11.77%；而原油进口增加了9376万吨，增长了135.08%。2002年-2007年我国原油需求的增量部分有82.67%依赖进口1，截止2007年底，我国原油进口依存度已上升至47%，预计2008年将突破50%。随着我国能源紧缺程度的加重，天然气供需缺口也越来越大，进口依存度有明显上升的趋势。 1未考虑我国原油出口的因素，2007年我国原油出口389万吨，
CNG加气站天然气泄漏分析及防范浅析 发表时间：2017-12-26T15:43:00.587Z 来源：《防护工程》2017年第21期作者：刘炜[导读] 目前阶段，城市规划建设中城区规模的扩大，人们对天然气的需求随之增多。 昆仑能源新疆分公司新捷公司新疆新捷燃气有限责任公司新疆乌鲁木齐 830000 摘要：目前阶段，城市规划建设中城区规模的扩大，人们对天然气的需求随之增多。如果加气站在使用高压天然气的过程中，没有做好相关的防范措施，则可能会导致天然气泄漏，这样就会产生严重的安全隐患，为了避免安全事故的产生，对于天然气泄漏防范工作的展开十分必要，加气站的工作人员必须要认识到压缩天然气安全使用的重要性，进而合理的运用压缩天然气。因此，本文就CNG加气站天然气泄漏分析及防范进行分析和探讨。关键词：CNG加气站；天然气泄漏；防范 1、CNG加气站概述 1.1、概念 压缩天然气(CNG)是指压缩到20.7—24．8MPa的天然气，储存在车载高压气瓶中。压缩天然气作为汽车燃料，具有排气污染小，运输成本低，安全方便等优点，已成为世界车用清洁燃料的发展方向，在我国发展压缩天然气汽车具有十分重要的意义及良好的社会效益和经济效益。 1.2、工艺要求 撬装式CNG汽车加气装置要求所有设备安装在一个撬块上，能整体吊装和运输。主要设备有：气体预处理系统(进站计量装置、过滤器、干燥器等)、压缩机组、储气装置、售气机等，其中核心设备是压缩机。CNG储气瓶的工作压力均为25MPa，CNG售气机的最大充装压力为20MPa，加气时间为1—2min。 1.3、工艺流程和设备的分析 工艺流程研究显示，CNG加气站的工艺流程主要表现如下：（1）调压计量；（2）压缩；（3）脱水；（4）顺序控制；（5）气体储存；（6）售气；（7）用户。在运用压缩天然气的过程中，遵循其工艺流程就可以降低安全事故发生的频率。 1.4、工作原理 加气站的工作原理是将天然气通过管线输送到加气站，然后经过滤、调压、计量后经缓冲稳压后进入压缩机；天然气压缩机将天然气压缩加压至25MPa，进入高压脱水装置，除去剩余水分，脱水后经程序控制器选择安排，进高压储气瓶组或高压储气管束；分不同压力储气，不同高压天然气又在程序售气控制器下经天然气售气机向燃气汽车售气。 2、关于压缩天然气主要泄漏原因的分析 2.1、设备管路质量较差 加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料；加工质量差，特别是不具有操作证的焊工焊接质量差；施工和安装精度不高，如泵和电机不同轴、机械设备不平衡、管道连接不严密等；选用的标准定型产品质量不合格；安装设备没有按《机械设备安装及验收规范》进行验收；设备长期使用后未按规定检修期进行检修，或检修质量差造成泄漏；阀门损坏或开关泄漏，未及时更换；设备附件质量差等，最终导致天然气泄漏。 2.2、CNG加气站振动频率快，幅度较大 加气站在运作的过程中会出现振动，如果振动频率过快，压缩机就会受到影响，出现管路螺母开裂，接头松动的问题。尤其遇到加气车频繁来往的情况，加气机的接头就会松弛，地基也会随之下沉，最终导致天然气泄漏，安全事故发生的频率增加，实际上这十分影响工作人员的工作，如无法及时处理，安全隐患则会加大。 2.3、安装程序存在问题 调查显示，部分工作人员责任感较低，专业技能较差，这样在安装设备的过程中就无法遵循相关的程序和要求，导致设备安装不符合加气站的要求。加气站设备安全存在问题，势必会出现天然气泄漏的现象。 2.4、管理因素 没有制订完善的安全操作规程；管理人员和操作人员对安全重视程度不同，已发现的问题不及时解决，工作人员的相关专业知识技能的缺乏，或者没有加强对家基站操作技能的培训，安全意识不足等导致操作人员在对加气站各种设备进行操作的过程中，不了解设备的工作原理与特性，没有足够的消防知识，对突发事故的应对能力也不足。有些设备管理人员会在加气站中进行违规作业、违章检修等，有的员工在加气站内吸烟、使用手机、不穿静电防护服等，这些都是导致人为操作风险的主要原因。对于安装材料的质量及技术没有给予重视，管路和设备材料本身的质量及其焊接和安装的技术也是不容忽视的影响因素。 2.5、天气因素 造成热胀冷缩设备漏气；气质原因造成设备泄漏，比如气质较脏，使设备不稳定等冬天漏气的主要原因就是热胀冷缩。频繁的温度变化也是加大天然气泄漏可能性的重要原因。例如，售气机的温度变化范围一般是25~60度，压缩机通常是25~150度，再生塔大约是25~180度。当这些设备温度出现多次跳跃性变化，很容易损伤当中的密封件和接头，加快其老化、松动速度，进而可能致使天然气泄漏。 3、CNG加气站天然气泄漏提出的防范措施 3.1、设备进行加固处理 为了提升CNG加气站的质量，确保其安全稳定的运作。工作人员要做到定期检测加气站的设备，检查设备是否存在故障问题。对于存在问题的设备，工作人员要及时的进行加固处理，要避免其出现倾斜的问题。在对设备进行加固处理的过程中，工作人员要严格遵循相关规章制度，并在维修设备的过程中严格执行。 3.2、对加气站做好监督掌控