基于十堰市“6·13”重大燃气爆炸事故的城市天然气管道事故原因分析及对策研究

彭开和

(湖北省自然灾害应急技术中心 武汉 430064)

0 引言

2021年6月13日6时42分许，位于湖北省十堰市张湾区艳湖社区的集贸市场发生重大燃气爆炸事故，造成26人死亡、138人受伤，其中重伤37人，直接经济损失5 395.41万元[1]。这起中国城市燃气行业史上最惨痛的事故，其事故原因既有天然气管道腐蚀老化和违规建筑的历史因素，也有事故处理不当的人为因素，而这两项因素只暴露了城市天然气管道安全事故隐患的冰山一角。

1 城市天然气管道事故原因分析

1.1 数据分析

天然气的主要成分是甲烷，约占70%～90%，无色无味，相对密度(空气)为0.62，比空气轻，爆炸下限为5%，爆炸上限为15%。若天然气发生泄漏，与空气混合形成爆炸性混合气体，遇到热源或明火，极易发生燃烧爆炸。

近年来，天然气泄漏爆炸事故时有发生。根据中国城市燃气协会统计数据[2]， 2017年至2021年6月全国共发生天然气事故1 614起，其中天然气管道事故1 050起，累计死亡180人、受伤1260人，如表1所示。

表1 2017年至2021年6月天然气事故数量及伤亡情况

2020年全国共发生天然气管网事故66起，其中，事故原因为第三方施工破坏54起，自然灾害4起(洪水冲断2起，地质灾害1起，地面沉降1起)，管道系统质量问题4起，管道系统腐蚀泄漏2起，其他原因2起。这也说明第三方施工破坏、自然灾害、管道系统腐蚀、管道系统质量问题是造成天然气管道安全事故的主要原因。

1.2 事故树分析

城市天然气管道一旦发生泄漏，如果人为控制得当，通过安全泄放，可将经济损失尽量控制在较小范围；如果泄漏未被及时控制，在封闭环境里聚集并达到一定浓度，遇到点火源将会发生火灾爆炸事故[3]。通过对近年来城市天然气管道事故发展过程的统计分析，构建城市天然气管道泄漏发展事件树如图1所示。由图可得，城市天然气管道泄漏灾害性事故共分为4个阶段：泄漏，早期应急处置不当，人员未被及时疏散，发生火灾爆炸事故。

图1 城市天然气管道泄漏发展事件树

针对城市天然气管道泄漏发生爆炸事故，利用事故树分析法对天然气管道泄漏灾害性事故场景各个阶段的发生原因进行分析。城市天然气管道泄漏灾害发生爆炸事故的故障树模型如图2所示。

图2 城市天然气管道泄漏爆炸事故故障树模型

由图可知，城市天然气管道泄漏发生爆炸事故的故障树可表示为：

M=X·Y

式中，M为发生天然气管道爆炸事故的概率；X为达到爆炸极限的概率；Y为产生点火源条件的概率。

根据事故故障树结构，函数表达式可进一步计算为：

M=X·Y=(X11+X12+X131+X132+X211+X212)(Y11+Y12+Y21+Y22+Y23+Y31+Y41+Y42)=X11Y11+X11Y12+X11Y21+X11Y22+X11Y23+X11Y31+X11Y41+X11Y42+X12Y11+X12Y12+X12Y21+X12Y22+X12Y23+X12Y31+X12Y41+X12Y42+X131Y11+X131Y12+X131Y21+X131Y22+X131Y23+X131Y31+X131Y41+X131Y42+X132Y11+X132Y12+X132Y21+X132Y22+X132Y23+X132Y31+X132Y41+X132Y42+X211Y11+X211Y12+X211Y21+X211Y22+X211Y23+X211Y31+X211Y41+X211Y42+X212Y11+X212Y12+X212Y21+X212Y22+X212Y23+X212Y31+X212Y41+X212Y42。

可以得出，事故树最小割集有48组，任何一组事件发生都有可能触发顶上事故。

1.3 结果分析

通过以上数据分析和事故树分析可知，城市天然气管道爆炸事故的原因主要有第三方施工破坏、自然灾害、管道制造安装质量缺陷、天然气管道安装在潮湿环境或管道防腐措施不到位等，致使天然气管道破裂或穿孔，导致天然气泄漏，若达到爆炸极限，遇点火源则会发生爆炸事故。

湖北省十堰市“6·13”重大燃气爆炸事故的原因，是由于城市天然气管道穿越河道且紧邻城市排水口，长期受河道内潮湿环境影响(X211)，且管道弯头外防腐未按要求做防腐蚀施工(X212)，潮湿气体在事故管道外表面形成电化学腐蚀(X21)，致使天然气管道防腐层损坏，天然气管道企业未及时进行隐患排查并整改事故隐患，导致管道腐蚀穿孔，天然气发生泄漏，泄漏的天然气在河道内密闭空间形成爆炸性混合气体；泄漏点上方的某餐厅炉灶处于燃烧状态(Y41)，炉灶上方吸油烟机将炉灶火星吸入排烟管道并直排至河道密闭空间；天然气管道企业应急处置人员对发生的管道天然气泄漏事故应急处置不当，炉灶火星引爆密闭空间内爆炸性混合气体，致使事故发生(X211Y41+X212Y41)。

2 城市天然气管道事故预防安全对策措施

2.1 严把天然气管道设计和安装施工质量关，杜绝管道系统质量缺陷

天然气输送管道设计安装应严格按照国家规范要求进行，从系统安全角度进行管道系统本质化安全设计。设计时应考虑地震、泥石流、山体滑坡、洪水、地面塌陷等自然灾害对管道的破坏，做好防护设计；应考虑城市建设施工可能会对管道造成的影响，做好强度保护设计和管道走向标识设计；管道穿越河流、下水道、电缆沟、地下通道等有限空间，应做好防潮防腐设计。管道及附件应选用优质合格产品，安装单位应严格按照设计要求进行安装，严禁私自更改设计和改装。

2.2 城市天然气管道公司切实落实安全生产主体责任，及时消除事故隐患

城市天然气公司应切实落实安全生产主体责任，必须着眼于从源头上、系统上防范安全风险。加强城市供热、供气等基础设施建设、运营过程中的安全管理，严格落实安全防范措施和管道巡检制度，保证安全投入，完善安全设施建设，配备必要的防泄漏检测设备，加强安全培训，提高员工素质，有计划地进行管道系统巡回安全检查，及时排查和消除生产安全事故隐患。制定管道天然气泄漏生产安全事故预案并定期演练，提高事故应急处置能力。

2.3 加大城市天然气管网安全监管力度，及时督促事故隐患整改

天然气管网安全监督管理部门应加大天然气安全监管力度，围绕涉及影响城市安全的各类隐患，健全常态化的安全生产检查机制。对不符合安全生产要求的情况立即进行整治，对发现的事故隐患立即督促整改落实。

2.4 积极推进城市天然气智慧管网建设管理

城市天然气主管部门应建立天然气地下管线综合管理信息系统，规划并绘制城市天然气管网布置图，示踪标记，及时更新状态，建立城市天然气事故隐患数据库，信息数据共享，统一管理，实现数字管道、智慧管网相融合。

2.5 完善城市天然气管道泄漏事故应急救援预案

城市天然气管道公司针对城市天然气管道泄漏及天然气爆炸事故，应制定天然气管道泄漏生产安全事故应急救援预案，明确应急组织形式及构成单位的应急处置职责，设置相应的工作小组，明确各小组职责分工及行动任务，配备相应的应急救援设备和工具，明确应急处置措施和人员防护要求，定期组织应急救援演练和培训，提高事故应急救援能力和水平。

3 结语

城市天然气管道是城市的重要基础设施之一，是城市生存和发展的必要保障。湖北省十堰市“6·13”重大燃气爆炸事故带来的教训十分深刻。随着城市天然气管道安装长度的不断延伸及运行时间的逐年增长，由于长期受到地下外部环境和内部介质的强烈腐蚀，天然气管道事故隐患会逐年增加，一旦发生大量燃气泄漏，将会引发火灾爆炸事故，严重威胁城市周边建筑物及人员的安全，并会带来恶劣的社会影响。城市天然气管道运行的安全性问题应引起社会各界的高度重视。