摘　要：針對某燃氣熱電廠配電間燃氣爆炸事故，分析事故原因，對相關工藝設計缺陷提出了整改建議。

關鍵詞：燃氣熱電廠  燃氣爆炸事故  氮氣置換

Analysis and Reflections on Gas Explosion Accident in Power Distribution Room of Gas-fired Heat and Power Plant

Abstract：The reasons for gas explosion accident in power distribution room of a gas-fired heat and power plant are analyzed．Some improvement suggestions for the design defects of the relevant processes are made．

Key words：gas-fired heat and power plant；gas explosion accident；nitrogen conversion

1　事故現場調查

2012年6月某燃氣熱電廠發生爆炸，造成兩死一傷。爆炸地點位于燃氣電廠內的一座附屬建筑物(現澆框架式結構)內，爆炸建筑物平面布置見圖1。監控錄像顯示，爆炸發生前有兩名人員先后進入配電間，2min后發生爆炸，爆炸沖擊波半徑超過30m。約l5min后消防及救援人員趕到現場，使用消火栓撲滅零星明火。事故現場勘察顯示，配電間3面外墻向外坍塌，建筑物內2面隔墻均向燃氣鍋爐房方向垮塌。配電間內有兩排配電柜，無超大型變壓器設備，多個配電柜門被炸飛，配電柜內有燒結痕跡。氮氣瓶、氮氣匯流管及安全放散管(放散口設置在室內)傾倒在燃氣鍋爐房與氮氣瓶組間之間的隔墻一側，放散口有積碳現象，放散口上方墻體有噴射火焰燃燒過的痕跡。

燃氣熱電廠內的氮氣供應系統用于天然氣管道置換，氮氣瓶組間與天然氣調壓間相隔僅30m左右，天然氣、氮氣管路見圖2。

由氮氣瓶組間引出的DN80mm氮氣管道(設計壓力0.6MPa)到達天然氣調壓間外，引出l條DNl5mm的氮氣管道(引入管)進入調壓間，引入管經l個總手動截止閥(規格DNl5mm，PNl.6MPa)后分為兩根管道，分別與設計壓力0.3、22MPa的天然氣管道相連接。與0.3MPa天然氣管道連接的氮氣管道土設置l個手動截止閥(規格DN15mm，PNl.6MPa)，與2.2MPa天然氣管道連接的氮氣管道上設置1個手動球閥(規格DNl5mm，PN6.3MPa)和1個止回閥。爆炸事故發生后，對調壓間進行現場勘察發現：手動球閥為關閉狀態，手動球閥、止回閥進出口均通過螺紋與管道連接后再與法蘭連接，手動截止閥與管道采用法蘭連接。

2　事故原因分析

2.1　事故原因推測

結合現場勘察及監控錄像資料，推測事故原因為：

①根據墻體坍塌的方向判斷，排除爆炸源在燃氣鍋爐房的可能，爆炸源應在配電間。

②根據配電間的設備配置，排除電氣設備自爆的可能性，存在可燃氣體爆炸的可能性。

③根據放散口積碳和上方墻體的過火痕跡判斷，存在氮氣管道內有天然氣進入，并通過安全放散閥放散至氮氣瓶組澡的可能性。

④根據配電柜門被炸飛及柜內有燒結痕跡的事實，點火源應該在配電柜內，存在可燃氣體進入配電間并進入配電柜的可能性。

⑤根據氮氣管道與天然氣管道連接的事實，存在天然氣進入氮氣管道的可能性。

因此，初步推斷事故原因是天然氣竄入氮氣管道，并經安全放散閥放散至氮氣瓶組間室內，又經隔墻的空洞或縫隙進入配電間，并侵入配電柜，遇繼電器打火引爆，發生爆炸。

2.2　試驗測試

①測試方案

安全放散閥銘牌上標志的安全起跳壓力為0.99MPa。在0.1～0.9MPa范圍內選定幾個壓力測點，檢測安全放散閥的泄漏量。當測試壓力低于0.3MPa時安全放散閥發生泄漏，可能存在0.3MPa天然氣管道引發此次事故的可能性；當測試壓力超過0.3MPa發生泄漏時，則2.2MPa天然氣管道引發事故的可能性增大。

從手動球閥、手動截止閥進口處加壓，檢測閥門處于關閉狀態時，不同背壓下的內漏量。當內漏量為0時，存在閥門誤操作的可能性。

在0.1～2.2MPa范圍內選定幾個壓力測點，由止回閥的出氣口側加氣，檢測止回閥的內漏量。當存在內漏量時，可能存在2.2MPa天然氣進入氮氣管道的可能性；當泄漏量為0時，排除這種可能性。

根據GB／T l2241—2005《安全閥一般要求》、GB／T l2242—2005《壓力釋放裝置性能試驗規范》、GB／T l2243—2005《彈簧直接載荷式安全閥》、JB／T 9092—1999《閥門的檢驗與試驗》對安全放散閥、手動球閥、止回閥、手動截止閥進行試驗測試。

②測試結果

a．安全放散閥

安全放散閥能正常開啟、閉合，動作性能基本滿足GB／T l2243—2005的要求，流量性能滿足GB／T 12241—2005要求，機械性能良好。在測試壓力0.3MPa下微泄漏，在測試壓力0.81MPa下有明顯泄漏。

b．手動球閥與止回閥

手動球閥在規定的測試時間內的內漏量為0，密封性能良好。止回閥基本無法實現逆止作用。

c．手動截止閥

兩個手動截止閥在規定的測試時間內均有微小內漏(小于l00mL／min)。

d．測試結果小結

分析測試結果可知：雖然安全放散閥存在泄漏現象，但性能完好。手動球閥密封性能良好，在關閉狀態不會導致內漏。手動截止閥的內漏量較小，不能成為此次爆炸事故的主要原因。止回閥完全失效。

3　事故分輯結論

試驗測試結果證實了事故原因推測的天然氣竄入氮氣管道的可能性成立。試驗測試結果還表明，事故發生的前提條件是只有在進行過置換作業，并忘記關閉手動球閥及氮氣引入管總手動截止閥，使得天然氣竄入氮氣管道，最終導致爆炸事故的發生。而現場勘察中手動球閥為關閉狀態可解釋為：爆炸發生后，由放散口上方墻體有噴射火焰燃燒過的痕跡推斷，氮氣管道放散口仍有天然氣泄漏，形成噴射性火焰，到達現場的人員預料到天然氣經氮氣管道進入了氮氣瓶組間，及時關閉了調壓間的手動球閥，避免了事故進一步擴大。

綜上所述，爆炸事故是由于進行置換作業后，未關閉手動球閥及氮氣引入管總手動截止閥，導致天然氣竄入氮氣管道造成氮氣管道超壓，引發安全放散閥起跳泄壓，向氮氣瓶組間大量排放天然氣。在氮氣瓶組間充斥大量天然氣后，通過氮氣瓶組間與配電間的隔墻空洞及縫隙向配電間擴散。當有人員打開配電間大門時，造成配電間內的氣流擾動，促使天然氣進入配電柜，配電柜繼電器自動切換時產生火花引爆，導致了爆炸的發生。

4　工藝設計的反恩

雖然爆炸事故表面上是人員誤操作所致，但根本原因在于工藝設計存在缺陷。

①氮氣瓶組的放散口竟然設置在室內，即使不是可燃氣體，氮氣瓶閥失效導致大量氮氣放散到室內，也足以對操作人員構成威脅。無論何種介質的設備及工藝管道的放散口，均應引至室外。一般來講，比較容易忽略的是集成設備中包含的放散口。

②雖然與天然氣管道連接的氮氣管道設置了止回閥，但沒有考慮止回閥運行可靠性的檢查和失效的保護措施。當與較高壓力天然氣管道連接時，止回閥的設置是必須的，但止回閥前后應設置壓力檢測孔或直接安裝壓力表。

③工藝設計中沒有充分考慮工人誤操作的安全保護措施。燃氣發電廠的氮氣置換管道完全可以采取分離式設計：選擇高壓鎧裝膠管快裝接頭的連接方式，在需要進行置換作業時，才進行連接。

本文作者：趙自軍  陳嵐  郝冉冉

作者單位：中國市政工程華北設計研究總院燃氣技術研究院