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输气管道安全输送技术输气管道安全输送技术主讲：梁法春主讲：梁法春主讲：梁法春主讲：梁法春2007-8-102007-8-10危险：是指系统中的一个过程、一种行为、一种状态危险：是指系统中的一个过程、一种行为、一种状态或一种环境，存在导致发生不期望后果的可能或一种环境，存在导致发生不期望后果的可能性超过人们的承受程度。性超过人们的承受程度。安全安全:免遭不可接受的风险的伤害。免遭不可接受的风险的伤害。重重庆开开县天然气泄漏中毒事故天然气泄漏中毒事故12月月23日晚日晚21时15分，地分，地处重重庆市市开开县高高桥镇小阳村境内的中石油西小阳村境内的中石油西南油气田分公司川南油气田分公司川东北气北气矿罗家家16井起井起钻时，突然，突然发生井生井喷，富含，富含硫化硫化氢的气体从的气体从钻具水眼具水眼喷涌达涌达30米高程，硫化米高程，硫化氢浓度达到度达到100ppm以以上，失控的有毒气体随空气迅速上，失控的有毒气体随空气迅速传播，播，导致在短致在短时间内内发生大面生大面积灾灾害。失控的硫化害。失控的硫化氢有毒气体随空气有毒气体随空气迅速迅速传播，井播，井喷事故波及事故波及28个村庄，个村庄，最最为严重的是高重的是高桥的小阳村、高旺的小阳村、高旺村两个村。村两个村。典型事故案例此次事故共撤离人员此次事故共撤离人员6.4万人。万人。“井喷井喷”事故造成事故造成243人中毒死亡，门诊人中毒死亡，门诊1.4万人，万人，2142人入院治疗、人入院治疗、65000人被紧急疏散安置。此次灾难造成的人被紧急疏散安置。此次灾难造成的直接经济损失高达直接经济损失高达6400余万元。国务院事故调查组确定其为特大责任事故。余万元。国务院事故调查组确定其为特大责任事故。发生生“井井喷”的井口通的井口通过点火燃点火燃烧的方式排除毒气的方式排除毒气中毒的儿童中毒的儿童灾民灾民连夜撤离夜撤离家畜大家畜大规模死亡模死亡事故原因：事故原因：（1）有关人）有关人员对罗家家16H井的特高出气量估井的特高出气量估计不足；不足；（2）高含硫高）高含硫高产天然气水平井的天然气水平井的钻井工井工艺不成熟，在起不成熟，在起钻前，前，钻井液循井液循环时间严重不重不够，在起，在起钻过程中，程中，违章操作，章操作，钻井液灌注不符合井液灌注不符合规定，未能及定，未能及时发现溢流征兆，溢流征兆，这些都些都是是导致井致井喷的主要因素；的主要因素；（3）有关人）有关人员违章卸掉章卸掉钻柱上的回柱上的回压阀，是，是导致井致井喷失控失控的直接原因；的直接原因；（4）没有及）没有及时采取放采取放喷管管线点火措施，大量含有高点火措施，大量含有高浓度硫度硫化化氢的天然气的天然气喷出出扩散，周散，周围群众疏散不及群众疏散不及时，导致大量致大量人人员中毒中毒伤亡。亡。四川泸州天然气爆炸事故四川泸州天然气爆炸事故四川天然气管道爆裂事故四川天然气管道爆裂事故 四川天然气管道曾经发生多起硫化物应力腐蚀引起的爆裂事故，其中一起发生在1995年底，泄漏的天然气引起了火灾。管道为7208.16 mm 螺旋焊管，工厂压力1.92.5MPa。事故管段已经运行16年。爆口长度1440mm，沿焊缝扩展。管道内壁腐蚀轻微，断口无明显减薄现象。经过试验分析，结论为硫化物应力腐蚀引起，与天然气中含有H2S及补焊工艺不合理 使焊缝产生了马氏体组织和高的残余应力有关。石油天然气工业安全形势日益严峻（1）石油天然气开发的速度加快，安全生产压力增大。）石油天然气开发的速度加快，安全生产压力增大。随着经济快速发展，我国对于石油的需求量也不断增加，石油后备资源接替紧张的矛盾依然比较突出，油气生产供应能力与旺盛的市场需求不相适应，保障国家石油安全的压力不断增大。根据国家发改委统计，2005年我国石油表观消费量3.17亿吨，对外依存度为43%。根据国际能源机构预测，在2020年我国石油需求将达到4.61亿吨，国家发展和改革委员会能源研究所预测的数据为4.76亿吨。届时，我国石油消费的对外依存度将高达60，超过美国目前50的水平。因此，经济发展形势和国家能源安全都要求加大石油天然气开发的力度，安全生产压力增大。（2）科技自主创新能力较弱，安全科技支撑体系）科技自主创新能力较弱，安全科技支撑体系不完善。不完善。在一些关键领域缺乏具有自主知识产权的核心技术，高层次技术人才不足，安全科技开发和新技术推广还没有形成产业化。同时，科研机构和人才较为短缺、应用基础研究较为薄弱，高等院校、科研、设计、设备制造等与石油天然气相关的专业或领域也相对萎缩，导致我国石油天然气行业安全生我国石油天然气行业安全生产科技基础研究力量满足不了安全科技的实际发展需要产科技基础研究力量满足不了安全科技的实际发展需要，如我国在防硫化氢腐蚀材料研究和生产方面，与国外存在比较大的差距，大量管材需要进口。（3）隐患仍大量存在，伤亡事故时有发生）隐患仍大量存在，伤亡事故时有发生 据2005年全国伤亡事故统计月报统计，2005年石油天然气开采业共发生事故24起，死亡25人，与2004年同比事故起数减少了22起，下降了47.8，但死亡人数增加了10人，上升了66.7，安全生产形势不容乐观。在2005年总局组织的对中石油、中石化所属的在四川、重庆地区油气田防井喷、防硫化氢的安全专项检查中，共发现比较重要的安全问题41项，涉及12个井、2个厂和2个研究及检验单位。这反映了在石油天然气安全生产管理方面仍存在薄弱环节，如安全意识有待增强，安全技能有待提高，职工培训不够扎实，规章制度、安全管理措施还没有完全落到实处。（4）长输管线沿线地理情况复杂，地质灾害频繁，安全问题受到严峻考验西气东输管道主干线长约3900 km，管径1016 mm，设计压力10MPa，年计划输气量120108 Nm3。西气东输管道于2001年7月4日正式开工，2004年10月全线贯通。西气东输管道要穿越“三山一塬、五越一网三山一塬、五越一网”，三山指太行山、太岳山、吕梁山，一塬指黄土高原，五越指五次大型河流穿越-三次过黄河、一次过长江、一次过淮河，一网指江南水网。全线地形地貌复杂，地质灾害频发。（5）偷盗气事故频发内因外因事故内因：天然气本身性质决定A：易燃易爆性天然气与空气混合，温度达到550左右就会燃烧，其混合物浓度达到5%15%左右时遇火源即会发生爆炸。B：易泄漏性天然气供气压力高，极易发生泄露C:毒性含有H2S气体，容易发生中毒事故外因管线设备腐蚀穿孔；阀门泄露；明火源存在；操作不当；危险源危险源事故事故安全措施安全措施隐患隐患危险有害因素危险有害因素事故、危险源、危险有害因素、事故、危险源、危险有害因素、安全措施、事故隐患之间的关系安全措施、事故隐患之间的关系主要内容天然气储运常见事故类型燃烧和爆炸基本理论火灾和爆炸伤害分析气体泄露扩散计算及中毒事故分析管道完整性管理及腐蚀泄漏检测气体管线泄漏修复安全评价及事故预测基本方法天然气在储运过程中发生频率高、损失严重的事故类型主要是火灾事故、爆炸事故和泄漏事故以及泄漏引起的中毒事故。AccidentFireExplosionLeakage&Dispersion1、火灾事故（1）定义：火灾是时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。（2）火灾分类：1）国家标准火灾分类法：按物质燃烧特性将火灾分为四类：A类火灾：指难熔化的固体物质火灾，火灾后一般能留下灼热的余烬，如木材、棉、毛、麻、纸张火灾等。B类火灾 指液体火灾和易熔化的固体物质火灾，如汽油、煤油、柴油、原油、乙醇、沥青、石蜡火灾等。C类火灾 指气体火灾，如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气火灾等。D类火灾 指金属火灾，如钾、钠、镁、钛、铝、铝镁合金火灾等。（2）持续时间长短瞬间火灾：非瞬间火灾：池火灾火球闪火2、爆炸事故 油气浓度达到爆炸极限时，遇明火会发生爆炸。爆炸事故一般会造成财产损失或人员伤亡。根据泄漏持续时间长短的不同，泄漏分为瞬间泄漏和连续泄漏。3、泄漏事故 天然气中含有H2S等毒性气体，硫化氢是一种可燃性无色气体，具有典型的臭鸡蛋味，相对分子量为34.08，对空气的相对密度为1.19，易溶于水。空气中爆炸极限为4.3%45.5%（体积比），自燃温度260度。硫化氢是强烈的神经毒物，对粘膜亦有明显的刺激作用。4、中毒事故其他事故（1）冻伤LNG是以甲烷为主要组分的烃类混合物，其中含有通常存在于天然气中少量的乙烷、丙烷、氮等其他组分。LNG温度极低，其沸点在大气压力下约为-160。LNG造成的低温能对身体暴露的部分产生各种影响，如果对处于低温环境的人体未能施加保护，将会可能引起冷灼伤。冷灼伤冷灼伤LNG接触到皮肤时，可造成与烧伤类似的灼伤，如果暴露于寒冷的气体中，即使时间很短，不足与影响面部和手部的皮肤，但对于像眼一样脆弱的组织会受到损害。人体未受保护的部分不允许接触装有LNG而未经隔离的容器，这种极冷的金属会粘住皮肉，而且拉开时会将其撕裂。（2）窒息 天然气是一种窒息剂。通常空气中的氧含量为20.9%，大气中的氧含量低于18%，会引起窒息。在空气中含高浓度的天然气时由于缺氧会产生恶心和头晕，然而一旦从暴露环境中撤离，症状会很快小时。在进入可能存在天然气地方之前，应测量该处的氧气和烃类的含量。5、几种事故之间的关系相互关联的甚至在同一事故中共同存在。例如，天然气管线发生泄漏，有害气体大量扩散，可能引发中毒事故。另外泄漏气体遇明火可能发生爆炸或燃烧。而燃烧和爆炸关系十分密切，有时难以将它们完全分开。如果一种物质具有爆炸危险性，它一定同时具有燃烧危险性。相反，如果一种物质具有燃烧危险性，它也很可能同时具有爆炸危险性。在一定条件下，燃烧可以引起爆炸，爆炸也可以引起燃挠。事实上，在很多火灾、爆炸事故案例中，火灾和爆炸同时存在。二、燃烧和爆炸基本理论1、燃烧基本理论（1）燃烧定义：是可燃物与氧化剂（通常是空气中的氧）之间发生的一种剧烈氧化还原反应，并且反应过程伴随着发光效应和放热效应。（2）燃烧分类：根据燃烧发生瞬间的特点，燃烧分为闪燃、着火、自燃根据燃烧发生瞬间的特点，燃烧分为闪燃、着火、自燃三种形式。三种形式。闪燃：空气与可燃液体的蒸气混合后，遇到火源，发生闪燃：空气与可燃液体的蒸气混合后，遇到火源，发生瞬间的燃烧，这种现象叫闪燃。瞬间的燃烧，这种现象叫闪燃。着火：可燃物在空气达到一定温度时，与火焰接触即发着火：可燃物在空气达到一定温度时，与火焰接触即发生燃烧，将火焰移开，燃烧仍能持续进行的这种现象叫生燃烧，将火焰移开，燃烧仍能持续进行的这种现象叫着火。例如，用火柴点燃稻草，就会引起着火火。能够着火。例如，用火柴点燃稻草，就会引起着火火。能够引起着火所需的最低温度称为燃点火着火点。引起着火所需的最低温度称为燃点火着火点。自燃：可燃物质在没有外部火花、火焰等火源作用下，自燃：可燃物质在没有外部火花、火焰等火源作用下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自然燃烧现象称之为因受热或自身发热并蓄热所产生的自然燃烧现象称之为自燃。如黄磷在常温下就能和空气中的氧快速反应发生自燃。如黄磷在常温下就能和空气中的氧快速反应发生自燃。自燃。（3）燃烧条件 燃烧必须同时具备下列三个条件：可燃物 助燃物 引火源三者的结合是燃烧的基本条件。燃烧三角形引起燃烧必须具备如下两个条件，缺一不可：-浓度条件(可燃物达到适合燃烧之状态）能量条件(具有提供发生燃烧所需之能量)浓度条件浓度条件要发生燃烧，一定要使可燃物质在要发生燃烧，一定要使可燃物质在适当的浓度范围适当的浓度范围之内，对之内，对于气体或蒸汽，如果浓度太浓或太稀，都不会发生燃烧。于气体或蒸汽，如果浓度太浓或太稀，都不会发生燃烧。适当的浓度范围称之为燃烧极限适当的浓度范围称之为燃烧极限.燃烧下限燃烧下限：发生燃烧最小浓度发生燃烧最小浓度燃烧上限燃烧上限：发生燃烧或爆炸最高浓度发生燃烧或爆炸最高浓度气体或蒸汽的下限越低越危险，上下范围越宽越危险气体或蒸汽的下限越低越危险，上下范围越宽越危险危险性求法危险性求法（H H）：）：以以X X1 1表示其下限，表示其下限，X X2 2表示其上限，則表示其上限，則危险性危险性H H可用下式表可用下式表示：示：H=(XH=(X2 2-X-X1 1)/X)/X1 1 能量能量条件条件当物质满足浓度条件时，如果给于适当之能量，就会发生燃烧或爆炸，激发燃烧或爆炸的能量来源称为为点火源，俗称火源。最小点火能量(Minimum ignition energy,MIE)发生燃烧或爆炸所需最小能量。在防爆设计上，若能設計使装置产生的能量不超过MIE，则可防止发生燃烧爆炸事故。气体或蒸汽点火能（mJ）甲烷0.29丙烷0.25环丙烷0.18乙烯0.08乙炔0.017氢0.017常见火源种类明火高温表面摩擦撞击化学能电气火花静电绝热压缩雷电（4）燃烧机理l 18世纪前，欧洲盛行燃烧素学说；l 1777年，法国化学家拉瓦锡提出了燃烧的氧学说，认为燃烧是可燃物与氧的化合反应，同时放出光和热，这是对燃烧科学的一个重大贡献；l 20世纪初前苏联化学家谢苗诺夫提出的链锁反应理论对燃烧机理作了比较令人满意的解释，得到了世界化学界的公认；链锁反应：由一个单独分子变化而引起一连串分子变化的化学反应。链锁反应理论认为，气态分子之间的作用不是两个分子直接作用生成最后产物，而是活化分子先离解成自由基，然后自由基与另一分子作用产生新的自由基，新基又迅速参与反应，如此延续下去而形成一系列的链锁反应。自由基：在链锁体系中存在的一种活性中间物，是链锁反应的载体。链锁反应三个阶段：链的引发：在热、光或引发剂等的作用下，起始分子吸收能量产生自由基的过程。链传递：自由基作用于反应物分子时，产生新的自由基和产物，使反应一个传一个地进行下去。链的终止：自由基销毁，使链锁反应不再进行的过程。链的引发链的传递链的终止链锁反应分类直链反应：在链传递过程中，自由基的数目保持不变的链锁反应。支链反应：在链传递过程中，一个自由基在生成产物的同时，产生两个或两个以上自由基的链锁反应。可燃物点火源助燃物自由基燃烧四面体(5)灭火方法去除可燃物去除可燃物-隔隔离法离法(移除法或拆卸法移除法或拆卸法)去除助燃物去除助燃物-窒息窒息法法去除去除点点火源火源-冷却冷却法法切断链锁反应切断链锁反应-抑制法抑制法（化学中断法 ）2 爆炸基本理论（1）爆炸定义及特征定义：物质从一种状态迅速地转变为另一种状态（或者物质性质和成分发生根本变化）时，在瞬间放出大量能量，同时产生声响的现象。爆炸可以视为气体或蒸气在瞬间激烈膨胀的现象。特征：u爆炸过程进行的很快；u爆炸点附近压力急剧升高；u发出或大或小的声响；u周围介质发生震动或临近物质遭到破坏。（2）爆炸发生阶段整个爆炸过程一般来说可分为两个阶段：第一阶段：物质的能量以一定的形势（定容、绝热）转变为强势压缩能；第二阶段：强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起被作用介质的变形，移动或破坏。（3）爆炸分类根据爆炸传播速度轻爆：指传播速度为每秒数十厘米至数米的爆炸；爆炸：指传播速度为每秒10m至数百米的爆炸；爆轰：指传播速度为每秒1000米至7000米的爆炸；根据能量释放过程的性质物理爆炸化学爆炸核爆炸（4）爆炸极限爆炸下限：遇火源发生爆炸的可燃混合气体中可燃气最低浓度；爆炸上限：遇火源发生爆炸的可燃混合气体中可燃气最高浓度。可燃气体的危险性就是根据爆炸极限进行分类的：类别可燃气体与空气混合物的爆炸下限甲人员爆露于辐射中的时间q-热辐射通量Pt-为人员伤害概率 伤害概率与百分比概率换算关系死亡率死亡率（）（）012345678902.672.953.123.253.363.453.523.593.66103.723.773.823.873.923.964.014.054.084.12204.164.194.234.264.294.334.364.394.424.45304.484.504.534.564.594.614.644.674.694.72404.754.774.804.824.854.874.904.924.954.97505.005.035.055.085.105.135.155.185.205.23605.255.285.315.335.365.395.415.445.475.50705.525.555.585.615.645.675.715.745.775.81805.845.885.925.955.996.046.086.136.186.23906.286.346.416.486.556.646.756.887.057.33有衣服保护时死亡概率：二度烧伤概率：一度烧伤概率：1、池火灾确定油池半径确定火焰高度托马斯给出的经验公式 式中L为火焰高度，m；D为油池直径或当量直径，m；mf为单位面积燃烧速度，kg/(m2.s)；0为周围空气密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2火焰燃烧速度式中：mf液体单位面积燃烧速率，kg/(m2.s)；C常数，0.001kg/(m2.s)；Hc液体燃烧热，J/Kg；Hv液体在常压沸点下的蒸发热，J/Kg；Cp气体的比定压热容，J/(kg.k)；Tb液体的沸点，K；Ta环境温度，K。（3）计算热辐射通量假定能量由圆柱形火焰侧面均匀辐射，则池火灾燃烧时放出的总热辐射通量则池火灾燃烧时放出的总热辐射通量q q0 0为：为：式中，q0为火焰表面的热通量，kW/m2；H-燃烧热（kJ/kg）；f是热辐射系数，范围为0.13-0.35，保守取值为0.35 目标接收到的热通量假定全部辐射热通量由油池中心点的球面辐射出来，则距离油池中心某一距离（r）处的目标接受到的热通量为：大气透射大气透射率率视角因子热辐射通热辐射通量量2、沸腾液体扩展蒸汽爆炸boiling liquid expanding vapour explosion（BLEVE）装有可燃液化气的储罐，如果受到外部火焰的长时间烘烤，储罐的强度将逐浙降低，当强度下降到一定程度时，储罐将突然破裂，由此带来压力突然降低，液化气迅速气化并燃饶，导致沸腾液体扩展蒸气爆炸事故的发生。注意：热辐射是沸腾液林扩展蒸气间炸事故的主要危害。即沸腾液体扩展蒸气爆炸发生后，主要危害是爆炸产生的火球热辐射，而不是爆炸冲击波。火球的特征可用国际劳工组织（ILO）建议的沸腾液体扩展为蒸气爆炸模型来估计 火球半径的计算（1）火球半径的计算实验证明，火球半径和可燃物质量的立方根成正比，火球半径的计算公式为 式中：R火球半径，m；M火球中消耗的可燃物质量，kg2）火球持续时间计算3）火球燃烧热辐射通量假设全部辐射量由半径为R的火球面辐射出来，在距离火球中心某一距离（r）处的目标接受到的通量按下式计算：q0为火球表面的辐射通量，W/m2，对柱形罐取270W/m2，对球形罐取200kw/m2；r为目标到火球中心的水平距离，m;Rr3、喷射火热辐射计算xi高压气体从裂口高速喷出后被点燃，形成喷射火。喷射火的长度可以认为等于喷口到燃烧速度下限的长度，热量认为是从中心轴线上一系列相等的辐射源发出的，每一点源的热通量为：距离点源xi处某点接收的热通量为：总辐射通量是各点辐射之和：Xp发射因子，取0.24、蒸气云爆炸伤害模型 Side ViewTop ViewHHeat transfer from water to LNG poolLNG poolVapor cloudWaterLQualitative gas concentration contoursVapor cloud是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。蒸气云爆炸的发生有一定的条件，包括一定量的液化石油气泄漏，并与周围空气预混、延迟点火、局限化的空间等有关。爆炸伤害准则压力容器发生化学爆炸时，爆破能量主要有三种释放形式：冲击波能量，碎片能量，容器残余变形能量。而后两者只占爆破能量的3.15左右，大部分能量产生冲击波。TNT当量法基本原理：将参加爆炸的可燃气体释放的能量折合成释放相同能量的TNT炸药的量，这样就可以利用TNT爆炸效应的实验数据预测蒸汽云爆炸效应。TNT假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT当量来表示蒸气云爆炸的威力。用下式来估计蒸气云爆炸的TNT当量WTNTTNT的爆炸热，4.2304.836MJ/kg，一般取4.52MJ/kg。蒸气云的爆炸效率因子，取值范围0.0214.9%。蒸气云的TNT当量，kg；蒸气云中燃料的总质量，kg；燃料的燃烧热，MJ/kg死亡区半径财产损失半径四、泄漏和扩散1、连续液体泄漏液体泄漏速率可以采用下面的Bernoulli方程计算 2、连续气体泄露 气体或蒸气经小孔泄漏，因压力降低而膨胀，该过程可视为绝热过程，假设气体符合理想气体状态方程，可以得到气体泄漏量计算方程。为亚声速流动为声速流动式中：Cd气体泄漏系数，当裂口形状为圆型时取1.0，三角形时取0.95，长方形时取0.90；M气体分子量；T气体温度，K；R理想气体普适常数，8.314J/（mol.K）。K为气体的绝热指数，即定压比容Cp与定容比容Cv之比。3、两相流泄漏在过热液体发生泄漏时，有时会出现气、液两相流动。均匀两相流动的泄漏速度可按下式计算:式中：Cd两相流混合物泄漏系数，可取0.8A裂口面积，m2P两相混合物的压力；Pc临界压力；两相混合物平均密度，由下式计算：密度计算FV为蒸发的液体占液体总量的比例，当容器内是过热液体，即液体的沸点低于周围环境温度，液体流过裂口时由于压力减小而突然蒸发。蒸发所需热量主要取自于液体本身，而容器内剩下的液体温度将降至常温沸点。在这种情况下，泄漏时直接蒸发的液体所在百分比FV可按下式计算：式中，Cp液体的定压比热，J/(kg.K)；T泄露前液体的温度，K；TC临界压力下的沸点，K；H液体的气化热，J/kg。扩散计算风向风向泄漏源高度泄漏源高度 泄漏源高度增加,泄漏物质扩散至地面的垂直距离增加,在同等源强和气象条件下,地面同等距离的物质浓度会 降低。地面情况地面情况 复杂的地形条件使泄漏物质的扩散更加困难。事故一旦发生,泄漏质就会长时间聚集,增加危险与危害性。高大建筑物的存在,使泄漏物质的扩散流场发生变化。气体扩散影响因素气体扩散影响因素时间项扩散项对流项源项扩散基本方程中等密度云扩散与重气扩散F:浮力G:重力中等密度云扩散：扩散气体的密度与空气相当时，大气湍流扩散和风速等起支配作用，可以采用中等密度云模型，即高斯模型进行计算。重气扩散：密度较空气重的气体，重气受重力的作用，一般是沿地面扩散的，对人的影响更大；另一方面，常见的工业气体，很多密度都大于空气，如液化石油气、氯气、二氧化硫、硫化氢等。一些液化气体虽然分子量不一定大于空气的表观分子量，由于泄漏后一般温度较低，还可能夹带液滴，其表观密度仍大于空气，有时称为稠密云团，也应该使用重气扩散模型。中等密度气体扩散模型烟团模型烟羽模型盒子模型假设重气云团为正立的坍塌圆柱体，圆柱体初始高度为初始半径的一半，环境空气从云团的边缘或顶部进入云团内部，温度、密度、气体浓度等参数均匀分布，云团中心移动的速度等于风速。重气云扩散hoxzyro平板模型假设云羽截面为矩形，泄露源点处的云羽半宽为b（横风向）为高度为h（垂直方向）的两倍（b0=2h0）；在云羽横截面上，密度、温度、气体浓度均匀分布，重气云在轴向上蔓延速度等于风速。硫化硫化氢的物理化学性的物理化学性质 硫化硫化氢是一种无色、是一种无色、剧毒、毒、强酸性气体。低体酸性气体。低体积分数硫分数硫化化氢气体有一股臭气体有一股臭鸡蛋味，其相蛋味，其相对密度密度为1.19，较空气重空气重,能能溶于水，溶解度随水温的增高而降低。硫化溶于水，溶解度随水温的增高而降低。硫化氢在空在空间易聚集，易聚集，不易不易飘散，常聚集在散，常聚集在钻台底部和井台底部和井场低低处。当空气中硫化。当空气中硫化氢气体体气体体积分数大于分数大于1010-6时引起人体不适，超引起人体不适，超过2010-6时能能造成中毒，与其它气体毒性比造成中毒，与其它气体毒性比较见表表1。中毒事故H2S中毒机理 H2S在水溶液中可理解成HS-，S-2和H+离子。在生理PH作用下，体内硫化氢总量的23离解成HS-，约13为未离解的H2S，仅有少量离解成S2-，他们都具有局部刺激作用。硫化氢可与体内碱性物质结合生产硫化钠，也具有腐蚀性，造成眼和呼吸道的损害。硫化氢主要通过呼吸道进入人体体内，在体内的游离硫化氢和硫化物来不及氧化时，使中枢神经麻痹，引起全身中毒反应。长期低浓度接触硫化氢会引起结膜炎和角膜损害。人员中毒后，应立即脱离现场，移至空气新鲜的上风方向，立即给氧。对呼吸、心跳骤停者应立即进行现场抢救（包括人工呼吸，心脏按压），并转送医院。毒物伤害概率模型：Pr 概率函数；C接触有毒物质的浓度；t接触时间，min；A，B，n与特定毒物有关的常数。物质名称ABn氯-5.30.52.75氨-9.820.712.0丙稀醛-9.932.051.0四氯化碳0.541.010.5氯化氢-21.762.651.0甲基溴-19.925.161.0光气-19.273.691.0氟化氢-26.43.351.0硫化氢-31.423.0081.43五、输气管线完整性管理及腐蚀泄漏检测管道的浴盆效应根据美国OPS(Office of Pipeline Safety)的统计结果,19701984年,美国共发生天然气管线失效事故5872 起,平均每年404起,而19851992年,平均每年238起。四川输气管网南干线19711990年的20年内,发生失效事故108起,每次事故停输处理时间超过24小时。1、管线的完整性管理管道的完整性：管道完整性(pipeline integrity)是指管道始终处于安全可靠的受控状态。它包含以下内涵：(1)管道在物理状态和功能上是完整的；(2)管道处于受控状态；(3)管道管理者已经并仍将不断采取措施防止管道事故的发生。管道的完整性管理：是指管道运营商持续地对管道潜在的风险因素进行识别和评价，并采取相应的风险控制对策，将管道运行的风险水平始终控制在合理的和可接受的范围之内。换言之，管道完整性管理，是对影响管道完整性的各种潜在因素进行综合的、一体化的管理。管道完整性管理的任务(1)检测并及时发现管道的损伤情况；(2)对管道的损坏及可能引起的后果进行评价；(3)修复损坏或减轻管道损坏带来的影响；(4)防止或延缓管道损坏的产生。2 油气管道的腐蚀和缺陷检测 各种智能管道检测器（Smart Pig）实施管道在线检测。基于无损检测理论发展起来的管道检测技术主要分为超声检测、漏磁检测、射线检测、涡流检测及热像显示。(1)漏磁检测技术漏磁检测技术漏磁检测的原理是当对铁磁性的被测管道施加磁场时，在漏磁检测的原理是当对铁磁性的被测管道施加磁场时，在管道缺陷附近会有部分磁力线漏出被测管道表面，通过分管道缺陷附近会有部分磁力线漏出被测管道表面，通过分析磁敏传感器的测量结果，可得到缺陷的有关信息。析磁敏传感器的测量结果，可得到缺陷的有关信息。2）超声波检测技术 超声波检测技术是利用超声波匀速传播且可在金属表面发生部分反射的特性，来进行管道探伤和检测的。它通过电子装置，发送出超声波的高频（大于20kHz）脉冲，射到管壁上。反射回的超声波，再通过传感器探头接收回来，经过信号放大，显示出来波形。由于不同部位反射到探头的距离不同，因此超声波返回的时间也不同。监测器的处理单元便可以通过计算探头接收到的两组反射波的时间差乘以超声波的传播速度，得到管道的实际壁厚。从而显示出缺陷及腐蚀尺寸。A距离AmmT壁厚Tmm超声波探头超声波探头测量长度测量长度测量长度测量长度3）清管检测过程3、泄漏定位技术人工巡线方法 最初，油气长输管道的泄漏监视采用人工巡线的方法。该方法不能及时发现油气泄漏，只有在管道泄漏初表面出现油迹，气味散发才能发现。检漏电缆法 检漏电缆多用于烃类燃料的泄漏检测。电缆与管线平行铺设，当泄漏的烃类物质渗入电缆后，电缆特性发生变化，并被转变为电信号或光信号输出，通过特定的仪器即可知泄漏的发生。示踪剂检测法 在管线输送的流体中掺入液体示踪剂，当管道泄漏时从管道流出的流体中示踪剂挥发，并通过分子扩散弥漫到周围土壤中，通过收集这些气体并分析可以检测管线的泄漏。光纤泄漏检测法 准分布式光纤进行泄漏检测的技术已经比较成熟。传感器的核心部件由棱镜、发光和光接收装置构成。当棱镜底面接触不同类的液体时，光线在棱镜中的传输损耗不同。根据光探测器接收的光强来确定管道是否泄漏。这种传感器的特点是当油接触不到棱镜时，就会发生漏检。（1）负压波法 当泄漏发生时，泄漏处因流体物质损失而引起压力下降，这个瞬时的压力下降向泄漏点的上下游传播。当以泄漏前的压力作为参考标准时，泄漏产生的减压波成为负压波。其传播速度与声波在流体中的传播速度相同，传输距离可达几十公里。通过安装在管道上、下游的传感器检测到负压波的时差以及传播速度，可确定泄漏的具体位置。（2）压力梯度法压力梯度法是一种技术上不太复杂，常被使用的一种泄漏定位方法。管道发生泄漏时会在漏失点产生额外的压力损失，使其上游的压力梯度较陡，而下游的压力梯度较为平缓，根据上游站和下游站的流量等参数，计算出相应的水力坡降，然后分别对上游站出站压力和下游站进站压力作图，其交点就是理想的泄漏点。（3）流量平衡法该方法基于管道流体流动的质量守恒关系，在管道无泄漏的情况下进入管道的流体质量流量应等于流出管道的质量流量。当泄漏程度到一定量时，入口和出口就形成明显的流量差。检测管道多点位的输入和输出流量，就可判断泄漏的程度及大体位置。（4）实时模型法是今年来国际上着力研究的检测管路泄漏的方法。它的基本思想是根据瞬变流的水力学模型和热力学模型考虑管道内流体的速度、压力、比重以及粘度等参数变化，建立起管道的实时模型，在一定的边界条件下求解管内流场，然后将计算值与管端的实测值进行比较。当实测与计算值偏差大于一定范围时，即认为发生了泄漏。（5）统计决策方法 在众多的泄漏检测方法中，由壳牌公司开发的统计决策法是一种比较新的检测方法。它使用统计学方法，对管道的入、出口实测的压力、流量值进行分析，连续计算发生泄漏的概率。在泄漏确定以后，可以通过实测的压力、流量值计算泄漏量的大小，并使用最小二乘法进行泄漏定位。（6）应力波法 管道由于腐蚀，人为打孔等原因破裂时，会产生一个高频的震动噪声，并以应力波的形势沿管壁传播，噪声强度随距离按指数规律衰减。在管道上安装对泄漏噪声敏感的传感器，通过分析管道应力波信号功率谱的变化，管道中的流体泄漏可以检测出来。（7）声波法 当管道内流体泄漏时，由于管道内外的压力差，使得泄漏的流体在通过泄漏点到达管道外部时形成涡流，这个涡流产生振荡变化的声波。声波法是将泄漏产生的噪声作为信号源。声波沿管道向两端传播，通过设置好的传感器拾取该声波，经处理后确定泄漏是否发生并进行定位。六、输气管道火灾扑救及泄漏修复1、天然气海管破损修复损坏类型（1）穿孔泄漏渤西天然气管道穿孔小漏渤西天然气管道穿孔小漏（2 2）断裂大漏）断裂大漏）断裂大漏）断裂大漏WZ12-111-4AWZ12-111-4A海管断裂大漏海管断裂大漏（3 3）管道变形）管道变形）管道变形）管道变形JZ9-3JZ9-3海底管道变形情况海底管道变形情况不停输开孔封堵技术作业流程：不停输开孔封堵技术作业流程：（1）在准备修复的海管处进行冲泥作业，要求冲）在准备修复的海管处进行冲泥作业，要求冲泥范围能满足维修作业需要。一般在维修更换段泥范围能满足维修作业需要。一般在维修更换段左右增加左右增加2米，宽度和深度为海管外壁净宽米，宽度和深度为海管外壁净宽1.5米米以上。如下图所示：以上。如下图所示：（2）在在海海底底冲冲泥泥的的基基础础上上清清除除海海底底管管道道混混凝凝土土配配重重层层及管线表面的防腐层并对管线及管线表面的防腐层并对管线表面进行处理，达到表面进行处理，达到表面平滑。如图所示：表面平滑。如图所示：2 米米 2 米米 海管海管 1.5米米 更换段长更换段长 3 米米 混凝土层 防腐层 海管（3）然然后后在在已已清清理理的的海海管管表表面面进进行行海海管管直直度度和和椭椭圆圆度度测测量量，满满足足要要求求后后，在在海海管管的的一一端端安安装装水水下下机机械械三三通通和和开开孔孔机机，在在开开孔孔作作业业前前为为了了防防止止管管线线的的震震动动，将将管管线线底底部部用用沙沙袋袋等等支支撑撑好好，然然后后在在不不停停产产的的情情况况下下开孔。开孔。（4）在在管管线线表表面面已已清清理理好好的的情情况况下下按按照照时时钟钟进进行行壁壁厚厚检检测测，然然后后在在另另一一端端安安装装另另一一个个机机械械三三通通，开孔机安装好开孔机安装好以后，在不停产的情况下以后，在不停产的情况下开孔。开孔。（5）水下安装封堵机和旁路三通）水下安装封堵机和旁路三通（6）在在旁旁路路管管线线预预制制后后，按按照照压压力力试试验验的的要要求求进进行试压，然后安装旁通管线行试压，然后安装旁通管线。ANSI 600#ANSI 600#旁通旁通旁通（7）打打开开三三文文治治阀阀，用用封封堵堵机机堵堵住住需需更更换换的的管管线，使原油从旁路通过。线，使原油从旁路通过。（8）将需更换的管线）将需更换的管线泻压，并检查封堵泻压，并检查封堵的密封度的密封度 泻压泻压（9）用用氮氮气气将将需需更更换换管管段段处处的的原原油油进行置换进行置换（10）在安全的情况）在安全的情况下用冷切割锯把需下用冷切割锯把需更换的管段切除更换的管段切除（11）在在管管线线的的两两个个切切割割端端分分别别安安装装法兰连接器法兰连接器（12）测量两个法兰之）测量两个法兰之间的长度，按此长度间的长度，按此长度准备带球形法兰的管准备带球形法兰的管段段（13）在在不不停停产产的的情情况况下下安安装装球球形法兰形法兰（14）调整平衡）调整平衡 管线压力管线压力（15）将将封封堵堵头头打打开开，并并关关闭三明治阀闭三明治阀（16）将旁通管线减）将旁通管线减压并去除旁通管线压并去除旁通管线（17）清除封堵机）清除封堵机（18）放入内锁塞柄）放入内锁塞柄（19）封好盲板）封好盲板 （20）后续工作后续工作通通过过以以上上工工序序（海海底底管管道道的的封封堵堵作作业业和和损损坏坏管管段段的的更更换换），基基本本上上完完成成了了海海底底管管道道的的修修复复工工作作。最最后后对对海海底底管管道道冲冲泥泥区区域域进进行行海海床床表表面面的的复复原原，包括必要的砂袋覆盖等。包括必要的砂袋覆盖等。七、安全评价及事故预测基本方法 一、安全检查表(Safety Checklist Analysis,SCA)安全检查表是安全评价方法中最初步、最基础的一种。通常用于检查某系统中不安全因素,查明强弱环节的所在。首先要根据检查对象的特点、有关规范及标准的要求，确定检查项目和要点。按提问的方式，把检查项目和要点逐项编制成安全检查表。评价时对表中所列项目进行检查和评判。安全检查表：序号序号序号序号检查项目检查项目检查项目检查项目检查内检查内检查内检查内容容容容依据的依据的依据的依据的法规标法规标法规标法规标准准准准检查结检查结检查结检查结果果果果检查时间检查时间检查时间检查时间检查人检查人检查人检查人备注备注备注备注二、事故树分析（Fault Tree Analysis,FTA）事故树分析方法又称故障树分析，是从结果到原因找到与灾害相关的各种因素之间的因果关系和逻辑关系的作图分析方法。顶上事件或中间事件顶上事件或中间事件基本事件基本事件省略事件或二次事件省略事件或二次事件正常事件正常事件+AB1B2AB1B2与门或门+天然气爆炸天然气爆炸天然气爆炸天然气爆炸火源火源火源火源天然气聚集天然气聚集达到爆炸极达到爆炸极达到爆炸极达到爆炸极限限限限氧气瓶超压爆炸氧气瓶超压爆炸氧气瓶超压爆炸氧气瓶超压爆炸+与火源接近与火源接近与火源接近与火源接近接近热源接近热源达到爆炸极达到爆炸极达到爆炸极达到爆炸极限限限限在阳光下曝晒在阳光下曝晒三、道化学公司爆炸指数法（DOW）收集工程项目有关的资料收集工程项目有关的资料收集工程项目有关的资料收集工程项目有关的资料确定评价单元具有相同功能的工艺