1、城镇燃气事故风险评价研究 ：随着我国城镇燃气事业的蓬勃开展，城镇燃气的应用日益普及，燃气事故也呈上升趋势。如何提高燃气系统的安个运营水平，减少燃气事故损伤成为大家开始关注的问题。本文首先介绍了燃气平安管理信息网络系统的课题背景，分析了国内外的相关系统研究进展及应用情况。以平安网络系统的核心一一事故控制管理为切入点，选择燃气事故为主要研究对象，定量分析了燃气事故发生的特点、损害模式。在深入调查和阅读大量文献资料的根底上，本文结合燃气平安管理信息网络系统现有功能构架，并在此根底上从事故的预防和控制两个角度进行深入的研究和讨论。关键字：燃气 管网平安管理 信息 系统 泄漏 扩散第一章城镇燃气及其事故
2、随着我国经济的飞速开展，城镇建设日益完善，城镇燃气事业同时也得到了巨大的开展。开展城镇燃气事业能改善人民的生活水平，促进工农业生产，保护环境，对社会的可持续开展具有重要的意义。(一)城镇燃气的分类城镇燃气主要有三种:天然气、人工煤气、液化石油气。各种燃气的组分及低发热值如表1-1所示。1.天然气天然气一般可分为四种:气田气(或纯天然气)、石油伴生气、凝析气田气和煤矿矿井气。纯天然气以甲烷为主，还含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮等气体;石油伴生气(以我国大港地区为例)甲烷含量约为80%，乙烷、丙烷和丁烷等含量约为15%，发热值约为41900kJ/N;凝析气田气除了含有大量甲烷外，还含有2-5%戊烷
3、及戊烷以上的碳氢化合物。矿井气的主要可燃组分是甲烷，其含量随采气方式而定。天然气既是重要的化工原料，又是理想的城镇燃气气源。2.人工燃气(1)固体燃料干馏煤气利用焦炉、连续式直立炭化炉和立箱炉等对煤进行干馏所获得的煤气称为干馏煤气。这类煤气中甲烷和氢的含量较高，是城镇燃气的重要气源之一。(2)固体燃料气化煤气压力气化煤气、水煤气、发生炉煤气等均属此类。压力气化煤气的主要组分为氢和含量较高的甲烷，发热值在15100kJ/Nm3左右。水煤气和发生炉煤气的主要组分为一氧化碳和氢。这两种煤气的发热值低，毒性大，不能单独作为城镇燃气的气源，但可和其它燃气掺混，作为城镇燃气的调度气源。(3)油制气按制取方
4、法不同，利用重油制取城镇嫩气可分为两种:重油蓄热热裂解气和重油蓄热催化裂解气。重油蓄热热裂解气以甲烷、乙烯和丙烯为主要组分。重油蓄热催化裂解气中氢的含量最多，也含有甲烷和一氧化碳。(4)高炉煤气高炉煤气是冶金工厂炼铁时的副产气，主要组分是一氧化碳和氮气。3液化石油气液化石油气是开采和炼制石油过程中，作为副产品而获得的一局部碳氢化合物。目前我国供应的液化石油气主要来自炼油厂的催化裂化装置。液化石油气的主要成分是丙烷(C3Hs)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H1o)、丁烯(C4Ha)，习惯上又称C3C4。在燃气事业中，开展液化石油气投资省、设备简单、供应方式灵活、建设速度快，所以液化石油气事业开展
5、很快，目前己成为我国城镇燃气中最主要的气源。(二)城镇燃气事故及其危害1.城镇燃气事故随着城镇燃气的迅速开展，城镇燃气事故也越来越多，造成了大量人员伤亡和财产损失。表1-2给出了一些典型的国内外燃气事故，其中主要是由于燃气泄漏后引起爆炸或中毒，从而产生了严重的后果。2.城镇燃气事故的特点(1)群发性事故发生后，造成中毒或伤亡的人多面广，在同一时间、同一区域会有许多人受到伤害，例如1992年的墨西哥城燃气泄漏大爆炸，造成500人多死亡，7000多人受伤。(2)社会性这些泄漏的毒物会污染空气、水源，甚至影响燃气事故造成大量的毒物泄漏，1991年4-5月某浅层天然气公司在卧龙河构到事故以外的区域或造
6、成事故灾难.造上钻井，井喷后着火，每天烧毁天然气数十万立方米，火灾持续近两个月，方圆2km内的农作物被烤焦，颗粒无收，lOkm以外的居民都被硫化氢毒气熏得不能入睡。(3)突发性燃气事故发生往往都很突然，这使得企业及有关部门碎不及防。(4)复杂性燃气事故发生火灾、爆炸及中毒，往往还伴随着机械伤害、腐蚀伤害、高温灼伤等，给救治伤员工作带来了很大的困难。因事故引起的环境污染、停工停产所造成的损失，以及现场补救、善后处理费用(包括清理事故现场，人身伤亡之后所付的医疗、丧葬、抚恤、补助救济、歇工工资等费用)，其损失难以估计。 二、城镇燃气风险管理技术研究的意义灾害包括自然灾害和人为灾害(人为事故)两大类
7、。灾害是人类的大敌，它不仅可以夺去人的生命，也会给社会带来巨大的经济损失，所造成的危害与损失是触目惊心的，它的影响和破坏大大超出了人们的预测和估计。据联合国统计，全球自然灾害的损失持续增长。八十年代末，全球灾害损失每年是120亿美元。1995年，灾害损失到达了1500亿美元。灾害己成为人类可持续开展的主要障碍。为了减轻灾害的影响，联合国将1990-2022年定为“国际减灾十年，旨在通过国际社会的共同努力，为人类社会的开展创造更好的自然环境。我国是世界上少数几个灾害最严重的国家之一，灾害种类繁多，灾变强度大，影响范围广。中国减灾十年己于1998年初由国务院批准后开始实施。因而，近年来，平安减灾己
8、逐步得到了人们的重视，平安减灾正在深入。但灾害学科的建设、灾害风险理论和应用，特别是城市灾害学方面，在我国仍缺乏深入和系统的研究，而且在许多领域尚未涉及，以致我国目前对灾害的预测、预控技术仍处于较低水平或空白，例如在城镇燃气的风险理论与应用研究上，我省的情况也是如此。福建省科委与福建省自然科学基金委员会于1999年立项资助“城镇燃气灾害风险管理技术，作为福建省自然科学基金的研究工程。“城镇燃气灾害风险管理技术课题的研究，将以系统论、控制论、信息论作为整个研究工作的指导思想，采用平安系统工程的系统平安分析、危险辨识技术、可靠性工程、图论、模糊数学等现代理论和方法，从人、机、环境三方面及其交接面研
9、究城镇燃气系统，对城镇燃气的风险进行分析和评价，并提出相应的防治措施。基于“城镇燃气灾害风险管理技术课题的研究思路，本文将对城镇燃气的风险管理技术问题进行一些有益的探讨和研究，以提高城镇燃气系统的平安水平和抗风险能力，确保城市主要生命线的平安运行。第二章事故风险评价方法的比较与选择事故风险评价属于平安科学的范畴。平安科学的目的是将应用现代技术所产生的任何损害后果控制在绝对的最低限度内，或者至少使其保持在可容许的限度内。这里所指的损害可以是技术引起的事故，也可以是其他破坏或损失，如技术装备导致的环境污染所带来的破坏或损失。本文主要考虑如何采用平安系统工程等方法，对燃气管网的运行中可能产生的火灾、
10、爆炸事故进行系统平安分析与风险评价。一、系统平安分析与风险评价(一)系统平安分析系统平安分析是平安系统工程的核心内容。通过这个过程，人们可以对系统进行深入、细致的分析，充分了解、查明系统存在的危险性，估计事故发生的概率和可能产生伤害及损失的严重程度，为确定哪种危险能够通过修改系统设计或改变控制系统运行程序来进行预防提供依据。德国的库尔曼认为，系统平安分析的根本目的是查明一个技术系统可能引起的种种灾害，并处理各种可能减少这些灾害的问题。而当把技术系统看作所有处于相互作用状态的元素的总和，系统的各种条件取决于这些元素的联合作用。这时论及技术系统，平安分析的目的那么是去揭示系统结构，即识别其控制和调
11、节的机理，了解其平衡状态，查明问题，以及为因调节变量失效而引起的后果提供清晰的描述。目前较常用的系统平安评价法有事件树分析(ETA)、事故树分析(FTA)、故障类型影响分析(FEMA)、平安检查表(SCL)及因果分析图法等。(二)事故风险评价“风险一词在字典中的定义是“生命与那么产损失或损伤的可能性。在女全科学领域，“风险(risk)被看作是在损失或损害可能发生的过程中，在一定时限内与可能受影响的人群相关的“一定的危险级别。平安评价，在国外也叫风险评价(RiskAssessment)。一般认为，平安评价是对系统存在的危险性进行定性和定量分析，得出系统发生危险的可能性及其程度的评价，以寻求最低事
12、故率、最少的损失和最优的平安投资收益。而事故风险评价，主要考虑与工程联在一起的突发性灾难事故，包括易燃易爆和有毒物质、放射性物质在失控状态的泄漏，大型技术系统(如桥梁、水坝等)的故障。笔者认为，事故风险评价也应纳入平安评价的范畴中，这样平安评价的内涵才更为完整。关于事故风险评价，国际上是沿着三条技术线路开展的:一是概率风险评价，它是在事故发生前，预测某设施(或工程)可能发生什么事故及其可能造成的环境(或健康)风险;二是实时后果评价，其主要研究对象是在事故发生期间给出实时的有毒物质的迁移轨迹及实时浓度分布，以便作出正确的防护措施决策，减少事故的危害;三是事故后果评价，主要研究事故停止后对环境的影
13、响。从这个意义上说，本文的风险评价偏重于概率风险评价和实时后果评价，即对燃气事故危险因素的辨识，以及燃气泄漏的实时后果评价和火灾爆炸事故所造成伤亡和损失的评价。(三)事故风险评价与环境影响评价的主要区别在这里，有必要对事故风险评价与环境影响评价的区别进行阐述。环境影响评价是指对拟议中的人类的重要决策和开发建设活动，可能对环境产生的物理性、化学性或生物性的作用及其造成的环境变化和对人类健康和福利的可能影响，进行系统的分析和评估，并提出减少这些影响的对策措施。二、火灾爆炸事故分析与评价的典型方法目前，火灾爆炸事故的分析与评价主要采用平安系统工程的方法，一般分为定性评价与定量评价两大类。常用的事件树
14、分析、事故树分析、因果分析图法、平安检查表、预先危险性分析(PHA)、故障类型影响致命度分析(FMECA)等均可用于定性评价。定量评价的方法主要有两种:一种以可靠性为根底，如事件树分析、事故树分析、故障类型影响致命度分析等。但这种方法在实际应用中往往遇到许多困难，主要原因是:(1)缺乏充分的数据，使得可靠性特性(如失效概率等)和保养特性(如维修率等)难以获得;(2)由于一般所研究的系统都较为复杂，时间和资金的投入有困难，过于简化又难以得到有意义的结论。另一种方法是指数法，其中以美国道化学公司的火灾爆炸指数法为代表。除此之外，随着模糊数学的出现和开展，还出现了一种基于模糊数学的综合评价法。下面，
15、介绍其中的典型方法: (一)事故树分析心事故树分析也称故障树分析(FaultTreeAnalysis)，属于演绎分析法。美国空军采用系统工程的方法研究系统的可靠性，于1962年首次在民兵式导弹发射控制系统上应用了事故树分析方法。1.确定顶上事件所谓顶上事件，即人们所不期望发生的事件，也是我们所要分析的对象事件。顶上事件确实定可依据我们所需分析的目的直接确定并在调查事故的根底上提出。除此，也可事先进行事件树分析或故障类型和影响分析，从中确定顶上事件。2.理解系统要确实了解掌握被分析系统的情况。如工作系统的工作程序、各种重要参数、作业情况及环境状况等。必要时，画出工艺流程图和布置图。3.调查事故、原因应尽量广泛地了解所有事故。不仅要包括过去己发生的事故，而且也要包括未来可能发生的事故:不仅包括本系统发生的事故，也包括同类系统发生的事故。查明能造成事故的各种原因，包括机械故障、设备损坏、操作失误、管理和指挥错误、环境不良因素等等。4.确定目标值根据以往的事故经验和同类系统的事故资料，进行统计分析。得出事故的发生概率(或频率)，然后根据这一事故的严重程度，确定要控制的事故发生概率的目标值
