摘　要：针对某燃气热电厂配电间燃气爆炸事故，分析事故原因，对相关工艺设计缺陷提出了整改建议。

关键词：燃气热电厂  燃气爆炸事故  氮气置换

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　事故现场调查

2012年6月某燃气热电厂发生爆炸，造成两死一伤。爆炸地点位于燃气电厂内的一座附属建筑物(现浇框架式结构)内，爆炸建筑物平面布置见图1。监控录像显示，爆炸发生前有两名人员先后进入配电间，2min后发生爆炸，爆炸冲击波半径超过30m。约l5min后消防及救援人员赶到现场，使用消火栓扑灭零星明火。事故现场勘察显示，配电间3面外墙向外坍塌，建筑物内2面隔墙均向燃气锅炉房方向垮塌。配电间内有两排配电柜，无超大型变压器设备，多个配电柜门被炸飞，配电柜内有烧结痕迹。氮气瓶、氮气汇流管及安全放散管(放散口设置在室内)倾倒在燃气锅炉房与氮气瓶组间之间的隔墙一侧，放散口有积碳现象，放散口上方墙体有喷射火焰燃烧过的痕迹。

燃气热电厂内的氮气供应系统用于天然气管道置换，氮气瓶组间与天然气调压间相隔仅30m左右，天然气、氮气管路见图2。

由氮气瓶组间引出的DN80mm氮气管道(设计压力0.6MPa)到达天然气调压间外，引出l条DNl5mm的氮气管道(引入管)进入调压间，引入管经l个总手动截止阀(规格DNl5mm，PNl.6MPa)后分为两根管道，分别与设计压力0.3、22MPa的天然气管道相连接。与0.3MPa天然气管道连接的氮气管道土设置l个手动截止阀(规格DN15mm，PNl.6MPa)，与2.2MPa天然气管道连接的氮气管道上设置1个手动球阀(规格DNl5mm，PN6.3MPa)和1个止回阀。爆炸事故发生后，对调压间进行现场勘察发现：手动球阀为关闭状态，手动球阀、止回阀进出口均通过螺纹与管道连接后再与法兰连接，手动截止阀与管道采用法兰连接。

2　事故原因分析

2.1　事故原因推测

结合现场勘察及监控录像资料，推测事故原因为：

①根据墙体坍塌的方向判断，排除爆炸源在燃气锅炉房的可能，爆炸源应在配电间。

②根据配电间的设备配置，排除电气设备自爆的可能性，存在可燃气体爆炸的可能性。

③根据放散口积碳和上方墙体的过火痕迹判断，存在氮气管道内有天然气进入，并通过安全放散阀放散至氮气瓶组澡的可能性。

④根据配电柜门被炸飞及柜内有烧结痕迹的事实，点火源应该在配电柜内，存在可燃气体进入配电间并进入配电柜的可能性。

⑤根据氮气管道与天然气管道连接的事实，存在天然气进入氮气管道的可能性。

因此，初步推断事故原因是天然气窜入氮气管道，并经安全放散阀放散至氮气瓶组间室内，又经隔墙的空洞或缝隙进入配电间，并侵入配电柜，遇继电器打火引爆，发生爆炸。

2.2　试验测试

①测试方案

安全放散阀铭牌上标志的安全起跳压力为0.99MPa。在0.1～0.9MPa范围内选定几个压力测点，检测安全放散阀的泄漏量。当测试压力低于0.3MPa时安全放散阀发生泄漏，可能存在0.3MPa天然气管道引发此次事故的可能性；当测试压力超过0.3MPa发生泄漏时，则2.2MPa天然气管道引发事故的可能性增大。

从手动球阀、手动截止阀进口处加压，检测阀门处于关闭状态时，不同背压下的内漏量。当内漏量为0时，存在阀门误操作的可能性。

在0.1～2.2MPa范围内选定几个压力测点，由止回阀的出气口侧加气，检测止回阀的内漏量。当存在内漏量时，可能存在2.2MPa天然气进入氮气管道的可能性；当泄漏量为0时，排除这种可能性。

根据GB／T l2241—2005《安全阀一般要求》、GB／T l2242—2005《压力释放装置性能试验规范》、GB／T l2243—2005《弹簧直接载荷式安全阀》、JB／T 9092—1999《阀门的检验与试验》对安全放散阀、手动球阀、止回阀、手动截止阀进行试验测试。

②测试结果

a．安全放散阀

安全放散阀能正常开启、闭合，动作性能基本满足GB／T l2243—2005的要求，流量性能满足GB／T 12241—2005要求，机械性能良好。在测试压力0.3MPa下微泄漏，在测试压力0.81MPa下有明显泄漏。

b．手动球阀与止回阀

手动球阀在规定的测试时间内的内漏量为0，密封性能良好。止回阀基本无法实现逆止作用。

c．手动截止阀

两个手动截止阀在规定的测试时间内均有微小内漏(小于l00mL／min)。

d．测试结果小结

分析测试结果可知：虽然安全放散阀存在泄漏现象，但性能完好。手动球阀密封性能良好，在关闭状态不会导致内漏。手动截止阀的内漏量较小，不能成为此次爆炸事故的主要原因。止回阀完全失效。

3　事故分辑结论

试验测试结果证实了事故原因推测的天然气窜入氮气管道的可能性成立。试验测试结果还表明，事故发生的前提条件是只有在进行过置换作业，并忘记关闭手动球阀及氮气引入管总手动截止阀，使得天然气窜入氮气管道，最终导致爆炸事故的发生。而现场勘察中手动球阀为关闭状态可解释为：爆炸发生后，由放散口上方墙体有喷射火焰燃烧过的痕迹推断，氮气管道放散口仍有天然气泄漏，形成喷射性火焰，到达现场的人员预料到天然气经氮气管道进入了氮气瓶组间，及时关闭了调压间的手动球阀，避免了事故进一步扩大。

综上所述，爆炸事故是由于进行置换作业后，未关闭手动球阀及氮气引入管总手动截止阀，导致天然气窜入氮气管道造成氮气管道超压，引发安全放散阀起跳泄压，向氮气瓶组间大量排放天然气。在氮气瓶组间充斥大量天然气后，通过氮气瓶组间与配电间的隔墙空洞及缝隙向配电间扩散。当有人员打开配电间大门时，造成配电间内的气流扰动，促使天然气进入配电柜，配电柜继电器自动切换时产生火花引爆，导致了爆炸的发生。

4　工艺设计的反恩

虽然爆炸事故表面上是人员误操作所致，但根本原因在于工艺设计存在缺陷。

①氮气瓶组的放散口竟然设置在室内，即使不是可燃气体，氮气瓶阀失效导致大量氮气放散到室内，也足以对操作人员构成威胁。无论何种介质的设备及工艺管道的放散口，均应引至室外。一般来讲，比较容易忽略的是集成设备中包含的放散口。

②虽然与天然气管道连接的氮气管道设置了止回阀，但没有考虑止回阀运行可靠性的检查和失效的保护措施。当与较高压力天然气管道连接时，止回阀的设置是必须的，但止回阀前后应设置压力检测孔或直接安装压力表。

③工艺设计中没有充分考虑工人误操作的安全保护措施。燃气发电厂的氮气置换管道完全可以采取分离式设计：选择高压铠装胶管快装接头的连接方式，在需要进行置换作业时，才进行连接。

本文作者：赵自军  陈岚  郝冉冉

作者单位：中国市政工程华北设计研究总院燃气技术研究院