户内天然气泄漏的原因与对策

 
作者： 吴旭 王新华
1 概述
    随着城镇燃气的发展、用户数量的快速增长和户内燃气设施运行使用时间的增加，用气安全问题日益突出，户内燃气事故屡有发生，虽与居民用户总数相比所占的比例很小，但造成的财产损失、人员伤亡和社会影响却不可小视。从近一时期户内燃气事故的种类来看，因泄漏引起的爆燃事故占有较大的比例，已经引起各方的高度重视。
    事故与隐患是不同的概念，隐患就是不安全因素，事故是不安全因素的最终结果，而不是唯一结果。隐患如果被很好地控制，就可以使事故发生的频率大大降低。保障居民安全用气是燃气经营管理的最终目的。深入研究影响用气安全的各种隐患，特别是户内天然气泄漏的原因、途径和规律，不断完善预防措施和控制管理手段，可以把燃气泄漏和危害控制在最低程度。
2 户内天然气泄漏的相关情况
    对于居民用户，燃气泄漏是目前主要的安全隐患，占有较大的比例。从天津市2006年的部分统计资料看，户内燃气故障维修量约占42%，而燃气泄漏的维修量约占58%。导致户内燃气泄漏的影响因素很多，如燃气设施的材料和施工质量、运行使用时间及检查维护情况、用户的素质水平和居住条件等，另外实施气源转换后气质和压力的变化也会增加户内燃气设施泄漏的程度。因此在不同时期、不同区域，户内燃气泄漏的情况差异很大。从目前的情况看，燃气泄漏在一定时期内仍将是影响户内用气安全的主要因素之一。
    《天津市燃气管理条例》规定，燃具前的第一道阀门(即单头旋塞阀)以后的软管、喉箍和燃具由用户管理，包括该阀门在内的燃气管道和计量表由燃气企业负责。
2.1 户内天然气泄漏的部位及原因
2.1.1 燃气企业负责管理的燃气设施的泄漏
    ① 管道泄漏。主要因管道外壁锈蚀穿孔引起，一般多发生在比较潮湿的穿墙、穿楼板部位。用户擅自将室内管道作为负重支架以及随意拆改也会造成螺纹连接部位的泄漏。
    ② 阀门泄漏。由于腐蚀、磨损和密封材料老化所致。
    ③ 燃气表泄漏。主要由中间轴密封件老化引起，一般集中发生在使用时间较长的表具上，并易受温度变化的影响。
2.1.2 用户负责管理的燃气设施的泄漏
    ① 燃具泄漏。包括两种情况：燃具在未使用状态下的泄漏，多与燃具回火和杂质造成阀体关闭不严有关；由于台式灶(不具备熄火保护功能)操作使用不当造成的泄漏，如点火失误、中途熄火以及其他原因造成的泄漏。
    ② 胶管泄漏。存在两种情况：因老化龟裂造成的胶管或连接处漏气，胶管老化变硬在外力作用下松动脱落形成的开放式泄漏。
2.1.3 统计数据
    天津市2006年部分统计资料表明，户内燃气设施泄漏事故比例如下：燃气表为55%，阀门为16%，表棒为15%，管道为6%，胶管为6%，燃具为2%。燃气表的泄漏比例排在首位，这与燃气表的使用时间较长和部分区域实施人工煤气转换为天然气后气质和压力的变化有关。
2.2 户内天然气泄漏的3种情况
    ① 燃气设施的渗漏
    主要包括管道、燃气表、阀门和燃具发生的自然泄漏。泄漏量很小，根据经验，通常小于0.02m3/h，初期难以察觉，绝大多数发生在燃气设施运行时间较长、环境条件较差的老住宅区。
    ② 台式灶使用不当造成的泄漏
    泄漏量取决于燃烧器的负荷和旋钮开启的程度，多见于单眼泄漏，一般灶具旋钮全开时的泄漏量约0.47m3/h，多发生在视力差、嗅觉迟钝的老年用户。
    ③ 胶管脱落形成的泄漏
    泄漏量相当于灶前阀门开启状态下的流量，约3.12m3/h。由于泄漏量大，事发突然，极易引发爆燃事故，造成严重的破坏和损失。
3 户内天然气泄漏的危险性
3.1 户内天然气泄漏扩散形式
    天然气的相对密度为0.58～0.62[1]，比空气轻，发生泄漏后在空气中扩散得非常快，不容易产生积聚现象。在户内，天然气的扩散常会受到房屋结构、门窗开启程度及气候条件的影响。
3.2 户内天然气泄漏的危害性
    ① 影响户内空气质量
    天然气虽然本身无毒，但是在户内泄漏会降低空气中氧的浓度。当天然气体积分数达到10%时，人会感到呼吸困难，天然气体积分数再高会有窒息的危险。此外，天然气的主要组分CH4是温室气体，其危害性比CO2大很多。
    ② 局部爆燃
    天然气泄漏后，会形成一个局部着火爆炸区，即使整个环境空间没有达到爆炸极限，这个局部着火爆炸区如果遇到火源，也会造成局部爆燃着火，并可能点燃附近的可燃物，引发火灾[2]。
    ③ 爆炸
    在封闭空间，泄漏的天然气与空气混合，达到爆炸极限范围，遇明火会发生爆炸。爆炸的破坏力与混合气体的体积、浓度和房屋结构有关。爆炸造成损失和破坏的主要原因在于产生的高温、高压和冲击波。
    经验表明，处于不同的爆炸极限范围，住宅发生燃气爆炸造成的后果不同。当接近爆炸极限下限时，破坏的迹象明显；接近爆炸极限上限时，燃烧的现象突出。当接近上、下限的中间值时，爆炸的破坏力最大。
3.3 户内3种泄漏情况的危险性分析
    经计算，在厨房门、窗关闭，自然通风条件下，燃气设施自然渗漏时在50h后室内天然气体积分数趋近于0.96%，远低于爆炸极限下限值(5%)。在相同条件下，台式灶使用不当发生泄漏时，在76min后室内天然气体积分数达到爆炸极限下限值(5%)。胶管脱落造成泄漏时，在10min后即可达到天然气爆炸极限下限值(5%)。
3.3.1 户内3种泄漏的危险性比较
    ① 燃气设施自然渗漏的危险性
    该情况下无法达到爆炸极限下限，通常不会造成爆燃事故，因此其危险性较低。
    ② 台式灶使用不当发生泄漏的危险性
    该情况可达到爆炸极限下限。由于该情况通常发生在做饭、烧水等主动行为中，易于发现，一般不会造成爆炸事故。由于在泄漏过程中存在局部着火爆炸区，如遇明火可能引起局部爆燃而造成人员灼伤和财产损失。据统计，目前燃气用户中约有60%～70%的家庭仍在使用无熄火保护功能的台式灶，因此对于台式灶使用不当造成泄漏的危险性应给予足够的重视。
    ③ 胶管脱落造成泄漏的危险性
    胶管脱落后，室内天然气体积分数很快达到爆炸极限下限，此时如遇火种会立即发生爆炸。因此胶管脱落造成泄漏的危险性最大，会造成用户生命财产损失，甚至危及公共安全。
    胶管脱落形成的泄漏的危险性最大，是造成户内爆燃事故的主要原因。这一点也被大量实际案例所证明。因此，为了确保居民用气安全，必须着重研究此种泄漏产生的原因，积极采取防范措施，最大限度地控制胶管脱落的发生。
3.3.2 胶管脱落的原因
    ① 材料缺陷。单头旋塞阀的波浪嘴细、短、波纹浅；使用非燃气专用胶管，如弹性较差的塑料管；喉箍存在质量缺陷等。
    ② 安装缺陷。胶管没有插到单头旋塞阀的根部；未用喉箍固定；喉箍未拧紧或位置靠外等。
    ③ 使用管理问题。胶管使用时间过长或火焰烘烤造成其硬化。当擦拭灶具、台面或从橱柜中拿放炊具时可能牵动、刮碰胶管，外力通过变硬的胶管直接作用在两端的接头处，容易造成胶管从连接处松动脱落。根据经验，胶管脱落多发生在夜间，可能与做晚饭时反复使用灶具、拿放炊具、擦拭清理灶具及台面而触碰已松动的胶管有关。
4 存在的问题及对策
4.1 存在的问题
    ① 燃气法规、标准建设亟待加强和完善。企业、用户双方的责任和义务有待进一步明确。燃具安装市场的进一步规范以及安全型燃具、软管和安装置的推广应用都缺乏管理依据。
    ② 一些用户缺乏安全和责任观念，思想意识落后于燃气市场的发展和进步。此外，由于员工素质和用户配合程度的影响，燃气企业在户内安全检查的质量和效果上还存在差距。
    ③ 安全宣传工作的覆盖面和影响力不够，特别是缺少政府、管理部门和主流媒体的关注和参与。
    ④ 对燃气户内安全问题缺乏深入系统的研究，缺少完整的事故统计资料。
4.2 对策
    ① 加强法制建设
    a. 应进一步明确企业和用户对户内燃气设施的管理界限，明确相应的责任主体。燃气企业应保证供气质量和户内设施完好并承担相应的责任，用户应购买使用合格的器具和软管并按规定到期更换。
    b. 应明确企业和用户的安全管理责任和应尽的义务。比如燃气企业要履行安全检查、宣传和服务的职责；用户应履行配合企业安全检查、设施维修以及整改隐患、安全用气的义务和责任。
    c. 推行和完善燃气器具安装维修许可制度，规范安装维修企业和从业人员的行为，保证安装维修质量和使用安全。
    ② 采取相应的安全保护措施
    应根据本地区的户内燃气安全状况以及管理和技术水平制定符合本地实际的地方管理标准。例如推行应用带熄火保护功能的灶具，用螺纹连接不锈钢波纹管取代燃气胶管，设置燃气过流保护阀，安装燃气泄漏报警器和自动切断装置，通过高、新技术手段来消除安全隐患，提高户内用气的安全性。
    ③ 建立和完善社会性的燃气安全宣传机制
    依法用气、安全用气的宣传普及工作应采取政府牵头，管理部门组织，燃气企业实施，广大用户参与，新闻媒体配合的模式。除了常规的宣传形式外，还应积极开展安全宣传进社区、进学校等活动，针对户内燃气事故的季节性特点，实行安全提示和预警，并确保宣传活动的规范化、制度化。
    ④ 建立燃气事故统计分析制度
    我国的户内燃气事故较多，却没有一个健全的事故统计分析制度，更缺乏系统完整的统计分析资料，这影响了燃气户内安全的研究工作。在燃气企业和相关管理部门建立燃气事故统计分析制度，有利于进一步加强户内安全的基础性研究，强化事故案情的通报和信息互动，对燃气安全体系的建立和完善具有积极意义。