提升燃气用户端本质安全的技术措施

上海市燃气管理事务中心 孙永伟

燃气走入千家万户，切实提高了百姓的生活质量，改善了居住环境。近年来，上海市燃气行业积极践行习近平总书记在十九大报告中提出的“树立安全发展理念，弘扬生命至上、安全第一的思想，健全公共安全体系，完善安全生产责任制，坚决遏制重特大安全事故”精神要求，为“打造共建共治共享的社会治理格局”的目标奋斗。在燃气行业管理部门和燃气企业共同努力下，政府部门管理水平、企业安全运行水平和用户安全意识水平不断提升，燃气安全技术水平也不断提升。各单位在保障供应的同时，尤其关注用户端燃气安全使用水平，开展了多种形式的宣传，普及燃气安全使用知识，增强了从业人员、大众市民的防范意识，取得了较好的社会效益。行业主管部门还牵头制定了相关技术要求，规范了燃气用户入户安全检查工作，并对发现的隐患进行整改，提升了燃气行业安全运行水平，燃气事故及伤亡人数也逐年下降。

1 上海市燃气用户及事故现状

截止到2019年底，上海市现有天然气用户约749万户，液化气用户约220万户，现有各类天然气管线32 095 km，形成五大供气来源，天然气年供应量约97.3亿m3。液化气年供应量约33.2万t。

截止到12月份，2019年度上海市共发生有人身伤亡的燃气事故25起，造成9人死亡，17人不同程度受伤。液化气事故10起，占比40%，管道燃气事故15起，占比60%。其中6起事故是由连接管老化脱落而引起，4起是由燃气灶、热水器引起，燃气用户端设备引发的事故占比40%，所有死亡事故均发生在用户端。

2 燃气用户端本质安全的意义及经验

由于人工煤气退出历史舞台，目前上海市气源已经形成了天然气为主，液化气为辅的供应格局。此两类燃气的爆炸下限都较低，热值较高，导致近年来上海市发生的燃气事故大多以泄漏爆燃、爆炸为主，事故呈现出受伤人员多、房屋受损多、财产损失大、社会影响大、善后处理难的5大特点，已为燃气管理部门和属地政府带来极大的工作压力。

安全工作应在创新中驱动，转型中发展。破解安全瓶颈的突破口就在“本质安全”。本质安全是指通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故的功能。具体包括失误-安全(误操作不会导致事故发生或自动阻止误操作)、故障-安全功能(设备、工艺发生故障时还能暂时正常工作或自动转变安全状态)。从本质安全的定义可见，打造燃气用户端的本质安全对防范意外事故和人为事故有关键意义。

2.1 国外发达国家可供借鉴的经验

国外一些发达国家也将提升燃气用户端本质安全作为实现燃气安全目标的重要手段。以日本为例，1996年左右，政府通过法律手段制定了至2010年燃气安全目标：“致命性事故每年少于1次，用户端使用环节非致命性伤害每年少于10次”。为达到这一目标，日本从燃气用户端技防措施入手，推广了不锈钢波纹软管、智能型自动切断燃气表、防过流燃气开关等多种技术手段。经过多年的努力，至2010年日本基本达到预定安全目标。从日本的经验来看，提升燃气用户端本质安全确实对保障市民用气安全是非常必要和有操作性的方法。

2.2 上海市推行安全型燃气器具的成功经验

采取安全程度较高的技防措施能有效防止燃气事故的发生，在以往的管理工作中已取得较好的经验。1999－2000年，上海市发布相关文件，要求燃气器具生产企业必须生产带熄火保护装置的家用灶和强制排气式家用热水器。经过数年的置换期，燃气事故同步下降，死亡人数从1999年前的100人/a下降至2010年的30人/a。2010年后，每年燃气事故死亡人数基本呈现逐步下降的趋势，目前每年约为10人。两类带有安全技术装置的燃气器具已全部被写入国家产品标准，成为国家层面提出的技术要求。上海的先行先试取得了非常好的社会效益和实际经验。

3 燃气用户端本质安全型燃气供应系统

3.1 燃气用户端本质安全系统结构

燃气本质安全系统由智能燃气表、不锈钢波纹包覆管、复合型燃气探测报警器、超浓度断电保护装置、过流切断阀和自动控制装置组成，见图1。

图1 民用独立式燃气本质安全系统示意

燃气本质安全系统主要的构成要素特点如下：

(1)智能燃气表。表内置紧急切断阀，同时具备异常大流量、异常微小流量、异常恒流等流量监测功能，接收到上述预设信号，即行自动切断处置，预防和减少燃气事故的发生。智能燃气表具有无线双向通讯方式进行数据及信号传送能力，具有与燃气泄漏报警器等外部感应装置的通信接口。

(2)不锈钢波纹包覆管。包覆管外覆PVC防护套，能暗埋于墙体内。其外覆PVC防护套的内壁设有轴向导流槽，一旦内置不锈钢波纹管损伤引起燃气泄漏，便能顺导流槽至始端的快装管接头，并可通过检漏仪测得。

(3)复合型燃气探测器。内置事故记录器的复合型可燃气体探测器，兼具燃气泄漏探测报警、不完全燃烧探测报警和火灾探测报警等功能于一体，用于探测室内空间内的信号，并通过通信总线，连接计量装置内置的执行机构，及时有效地予以切断处置。复合型燃气探测器内置的事故记录器，则能实时记录24 h内的燃气浓度、一氧化碳浓度和温度等数值，便于追溯，利于事故取证和分析。

(4)超浓度断电保护装置。其本质是控制电力供应的装置，置于室内220V电源上，一旦复合探测器探测到室内空间燃气泄漏超过一定浓度的信号，断电装置即自动关闭电源，防止因人为开灯和冰箱等家用电器的自动启动所造成的恶性爆炸等次生灾害的发生。一旦危险信号消失，断电装置可自动恢复电力供应。断电保护装置内置交直流转换装置，并提供所有低压电源。

(5)过流切断阀。经过该阀门的燃气流量突然增大到设定流量，便自动切断该路燃气管路。这是置于燃气用具之前的一种安全保护装置，能有效防止自然(接管脱落等)和人为(自杀等)等原因导致的燃气大量泄漏，也是目前智能燃气表功能的有效补充。

(6)自动控制装置。集成于复合探测器，类似中央处理器，能接收各探测装置收集到的非正常信号，并将相关处理指令发送到各执行机构。

3.2 燃气用户端本质安全系统的特点

该系统既能有效监测管路系统的安全运行情况，又能及时监视民宅室内空间的燃气泄漏和火灾报警情况；不仅能预测、预警，并且能紧急处置，确保系统本质安全。

(1)突破智能表的旧定义，使其兼具计量远传和安全切断功能。智能燃气表内置紧急切断装置，能远程双向传输信号，并与外界多个信号源留有接口，一旦接受到各种事故信号，即能紧急切断，达到安全处置目的，同时计量、远传等功能均具备。

(2)数据记录，追溯分析。复合型燃气探测器探测到的信号通过统一协议被送至智能化计量装置内置的切断装置，继而产生切断动作。除了传统的燃气泄漏、不完全燃烧和火灾等报警功能，还能对燃气泄漏浓度、温度和一氧化碳浓度等数值进行记录储存，便于追溯，利于事故取证和分析。

(3)结合强电，防止次生。在低于燃气泄漏报警浓度时，先行自动切断电源，设置超浓度断电保护装置，以防因室内人为或自然缘故产生电火花而燃爆发生次生灾害。

该系统不仅能及时了解和处置管道系统的事故工况，且能及时了解和处置室内空间事故工况；不仅能及时预测、预警和处置，且另有超浓度断电保护避免次生灾害发生；且该系统万一因故未能及时处置，也能适时记录之前工况，便于追溯，利于取证和分析。

4 结语

事故促使燃气行业必须改变服务模式和提升安全运行水平，行业发展必须坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，一方面要推动燃气企业进一步落实安全生产主体责任，加大安全资金投入，严格执行规范标准，消除各类安全隐患，提升燃气行业安全运维水平；另一方面还必须推动燃气用户室内安全系统的试点和推广，打造本质安全的用户环境，推进燃气用户端本质安全水平的提升，更好地保障广大燃气用户用气安全。