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刘成良1，周媛媛2，王洪林3，黄世宇2，覃婷婷1，刘杨2
根据2022年全国燃气事故分析报告［1］，天然气事故数量占比为33.7%，天然气用户每10×104 户事故数量为0.023起，其中，居民用户每10×104 户事故数量0.022起，工商用户每10×104 户事故数量0.068起；液化石油气事故数量占比为56.1%，液化石油气用户每10×104 户事故数量0.794起，其中，居民用户每10×104 户事故数量0.639起，工商用户每10×104 户事故数量2.747起。以天然气和液化石油气为气源的居民和工商用户事故数量占事故总数的绝大部分，由于用户端燃气设施老化、安全监控系统存在缺陷和管理方式落后［2］，我国目前用户端燃气安全形势严峻。
燃气行业通过确立硬件、软件结合的实施路径［3］，深入剖析用户端燃气事故的产生原因，有针对性地提出解决措施，措施主要在提高用户端燃气系统、本质安全设备及管理的先进性、完备性上。日本在降低用户端燃气事故发生率上的举措效果显著。日本在提高用户端安全方面的诸多措施及经验，十分值得国内借鉴。本文介绍了日本以天然气和液化石油气为气源的居民和商业用户端燃气系统的管理，并且对中日燃气系统及管理进行对比，为提升我国燃气用户的安全提出建议。
日本用户端天然气系统所有权及安全义务边界见图1［4］，燃气管道、设备的所有权边界是根据道路与用户房地产之间的界限来定义的：边界之前的资产所有权归燃气公司所有，边界之后归用户所有。但燃气公司会将安全义务边界延伸到用户房地产燃气表后的室内燃气管道，并且按照法律要求，每4 a对燃气设施进行1次免费的安全检查，且有义务向用户解释如何安全地使用这类燃气设备并检查用户燃具是否完备。燃气表、报警器等设备通常采用燃气公司租给用户的形式，这些设备归燃气公司所有，由燃气公司负责维护管理。
在日本，燃气公司提供燃气设备的定期安全检查服务，并且整个流程都遵循一定的程序。燃气公司在进行定期安全检查时，事先会分发“定期安全检查访问日期通知和要求”，其中列出了预计访问的日期和时间，如果客户日程安排与安全检查日期和时间不一致，客户可以通过互联网或电话更改访问日期。在检查结束后，客户将收到“检查结果通知”，被告知检查结果。燃气公司发现安全隐患后会给用户下发安全隐患整改通知书，如果用户不进行整改，根据事先签订的用气合约，燃气公司有权暂停供气合同，造成的损失由用户负责。
在日本，液化石油气采用体积销售，从液化石油气钢瓶到燃气表出口这段涉及到的设备称为供应设备，销售者负责维护管理。从燃气表出口到燃具这段涉及到的设备称为消费设备，由用户负责维护管理。日本用户端液化石油气系统维护管理边界见图2。
在日本，销售者对各个设备从供应开始就有定期检查的义务，虽然消费设备的管理责任在用户，但为了保证安全，销售者有义务对其进行定期检查，只是这项检查可以委托给安全机构。销售者应当对检查结果进行确认，发现不符合标准的地方时，应当向用户提出指导和改善要求并且有义务重新检查。且销售者对于设备有紧急应对的义务，接到用户异常或灾害等联络时必须迅速应对。按照法律规定，销售者有义务告知用户液化石油气使用上的注意事项。
日本居民用户端天然气系统见图3，由带检查孔的螺纹燃气阀、放置在室外的智能燃气表、柔性套管和金属软管、带过流切断功能的燃气阀及燃具组成。其报警控制系统由智能燃气表和燃气报警器构成，燃气报警器作为监测单元，智能燃气表作为分析和执行单元。居民用户不强制安装燃气泄漏报警器，但普及率接近100%。日本商业用户端天然气系统见图4，智能燃气表后引入了商用自动燃气切断装置。商用自动燃气切断装置包括阀体和电控装置，阀体安装在智能燃气表出口管道上，电控装置通过信号线连接到操作盘，阀体与电控装置之间无线通信。燃具侧安装简易自动灭火装置，且燃气报警器与事故排风机联动。其报警控制系统由燃气报警器和商用自动燃气切断装置组成，燃气报警器作为监测单元，商用自动燃气切断装置作为分析和执行单元。
日本的液化石油气大多采用体积计量，用户端燃气系统的表后设备分别与居民和商业用户端天然气系统类似。日本居民用户端液化石油气系统见图5，由放置在室外的液化石油气钢瓶、高压软管、自动切换式调压器、带检查孔的螺纹燃气阀、智能燃气表和金属软管、带过流切断功能的燃气阀及燃具组成，报警控制系统同天然气系统，只是采用的是液化石油气报警器作为监测单元。日本商业用户端液化石油气系统见图6，在居民系统的基础上引入了商用自动燃气切断装置、简易自动灭火装置以及事故排风机。由于商业用户的用气量大，所需钢瓶数量比居民用户更多。其报警控制系统同商业用户端天然气系统。
从狭义上讲，本质安全是指机械设备或生产系统自身所具备的安全性能，通过安全防控设计确保系统在出现故障或误操作情况下，机械设备可自动停止运转，防止因系统故障或人为操作失误引发安全事故，从而保障人员生命安全，避免不必要的财产损失［5］。日本燃气设备在满足系统基本功能的同时，集成了本质安全功能，对于燃气系统本质安全提升有着重要意义。
日本燃气系统的本质安全设备包括自动切换式调压器、智能燃气表、商用自动燃气切断装置、带过流切断功能的燃气阀、燃气报警器及燃具。
① 自动切换式调压器
自动切换式调压器除了实现基本的调压、稳压和自动关闭功能，当使用侧气瓶的气体供给不足时，还能实现从备用侧气瓶自动补给气体。这样不会引起意外的气体用尽，且能够在不中断气体使用的情况下自动完成气瓶更换，避免了用户出现燃气用尽用气中断的问题。
② 智能燃气表
日本的智能燃气表有燃气泄漏报警切断、连续使用时间过长切断、流量过大切断、感震切断、欠压切断的功能，实现在异常情况下自动切断燃气，防止燃气大量泄漏，减少事故的发生。且部分用户使用的智能燃气表还开通了通报功能，实现远程监控、切断燃气。
③ 商用自动燃气切断装置
商用自动燃气切断装置与燃气报警器联动，具有燃气泄漏报警切断、燃气压力检测切断、感震器联动切断、灭火装置联动切断和集中监测的功能，实现在燃气泄漏以及压力异常的情况下自动切断燃气，并且能够监测各家各户是否存在用气异常的情况，避免了燃气泄漏事故的发生。
④ 带过流切断功能的燃气阀
带过流切断功能的燃气阀（也可手动关闭）带有保险丝结构，能够在燃气流量超过设定值时立即切断燃气，并且带有防止误操作的锁定机构，避免了由燃气软管脱落导致的燃气泄漏事故的发生。
⑤ 燃气报警器
燃气报警器包括燃气泄漏报警器、CO报警器、燃气和CO报警器。燃气泄漏报警器的功能为在燃气泄漏时会发出警报，一般与智能燃气表、自动燃气切断阀联动切断燃气，CO报警器能在产生不完全燃烧时发出警报。日本气体传感器主要有半导体传感器、热线型半导体传感器、接触燃烧式传感器、电化学传感器4种。
⑥ 燃具
燃具带有熄火保护装置、不完全燃烧保护装置和烹饪油防过热装置，能够在出现点火故障、熄火及脱火等现象时自动切断燃气供应，在不完全燃烧现象发生以前切断燃气供应，在锅底温度超过设定值［6］时切断燃气供应。在日本，所有民用灶具都具有熄火保护、小流量长时间工作关闭功能［7］。
中国居民用户端天然气系统见图7，由球阀、燃气表、表后管道、灶前阀、连接软管及燃具组成，报警控制系统仅有民用燃气泄漏报警器。中国商业用户端天然气系统见图8，由球阀、燃气表、电磁阀、表后管道、灶前阀、连接软管或硬管及燃具组成，报警控制系统为商用燃气泄漏报警器与电磁阀联动切断，部分报警器与事故排风机联动。
对比中日两国的用户端天然气系统，差异主要体现在设备、报警控制系统及燃气表安装位置上。其中，设备主要存在5点差异：表前阀的类型与功能、燃气表的类型与功能、连接管道的类型、灶前阀的类型与功能、燃具的本质安全功能；报警控制系统差异主要体现在报警器的类型及功能、联动切断功能上。
中国居民用户端液化石油气系统见图9，由放置在室内的液化石油气钢瓶、角阀、液化石油气调压器、连接软管及民用液化石油气灶具等组成，报警控制系统为低位安装的液化石油气泄漏报警器。中国商业用户端液化石油气系统见图10，由液化石油气瓶组、高压软管、球阀、金属管道、调压器阀组、连接软管及液化石油气灶具等组成，报警控制系统为低位安装的液化石油气泄漏报警器与事故排风机联动。
对比中日两国的用户端液化石油气系统，差异主要体现在设备、报警控制系统以及液化石油气钢瓶放置地点、配送方式、计量方式上。其中，设备差异主要体现在高压软管的类型与功能和调压器的类型与功能上，报警控制系统差异主要体现在液化石油气泄漏报警器的联动功能上。
在中国，绝大部分天然气居民用户用气系统以燃气表为界限，燃气表以及之前的燃气设施所有权及安全责任归城镇燃气企业所有，燃气表之后的燃气设施所有权及安全责任归属用户，燃气企业有对用户燃气设施进行安全检查的义务。但是，随着经济快速发展，人们工作性质以及生活方式的差异很大，导致100%入户安检成为难以完成的工作［8］。此外，国内燃气企业在对用户进行安全检查时，发现安全隐患之后会对用户下发安全隐患整改通知书，是否整改完全取决于用户，燃气企业不具备强制用户执行的权力。
液化石油气用户端的设施产权及维护责任大多归属于用户。国家政策要求，液化石油气供应商有对用户用气系统进行定期安全检查的义务。由于中国部分地区液化石油气气瓶采用用户上门自提的形式，液化石油气经营企业无法对用户进行安全检查。此外，液化石油气经营企业对于安全检查结果仅有告知义务，并无执法权力，在有隐患拒不整改的情况下，液化石油气经营企业处于业务开展与安全两难的境地。
① 加强新设备的研发与应用
日本智能燃气表、燃气阀、自动切换式调压器等在满足系统基本功能的同时，集成了本质安全功能，对于燃气系统本质安全提升有着重要意义。
② 借鉴供气系统安全理念
尽量减少用户端系统的室内设施，降低危险性。日本的液化石油气钢瓶几乎都放置在室外且有固定位置，液化石油气和天然气用户的燃气表放置在有通风要求的室外场所。这些措施大大减少室内设备及管道接口，有效降低室内燃气泄漏聚集的风险，对提升系统安全性具有重要意义。
采用多重安全防护机制，安全冗余大。日本的燃气系统采用多重安全防护机制，如智能燃气表、自动燃气切断装置、带过流切断功能的燃气阀和灶具等均具有安全切断的功能，实现安全互补，燃气报警器可以与智能燃气表和自动燃气切断装置联动切断，极大地提高了用户端燃气系统的安全性。
③ 借鉴安全设备推广模式
报警器的租用形式。日本的燃气报警器通常采用租用的方式，一旦开通燃气服务，即使没有使用燃气，也需要每月缴纳设备租金，并且燃气公司为管理燃气系统，还会每月固定收取燃气管理费。燃气经营企业将用户租金用在设施的安全维护上，用户付出相应的费用后也获得了优良可靠的燃气服务，有效解决了燃气设施所有权和安全义务分离产生的矛盾。此外，解决了日本报警器价格相对较高，用户接受度低的矛盾。国内商业用燃气报警器的价格高，借鉴租用的模式，可以降低投入，维护起来也更方便，从而促进商业用报警器的推广。
权责清晰。日本燃气设备的维护检查与追责等相关环节都有明确、详细的规定。日本销售方不仅需要推销设备，还有后期的设备检修维护责任，设备质量受到监管。用户设备安装完成后，燃气公司会定期进行设备检查，燃气设备及检查记录必须并入燃气公司的安全网络，留下凭证，建立起本质安全设备全生命周期管理机制，保障用户系统全生命周期的安全。
④ 提升用户端智慧化程度
日本燃气智慧化程度很高。日本建立室内燃气安全监控系统，搭建24 h全过程监管平台，实现对燃气使用状况的监测、分析，并作出相应处理动作，对事故进行提前预防。此外，燃气公司向用户推出远程切断服务，如远程切断燃气表服务等，当用户由于某些原因无法关闭燃气时实现远程切断，保证用气安全，在日本，类似这种的服务定制率较高。
燃气用户安全不是通过个别的安全设备或者几个设备的简单组合来实现的，而是要建立起一个行之有效的燃气用户安全保证体系，包括监测、分析、执行、远传功能，并且与燃气经营企业的管理系统相结合。我国燃气用户安全设备的发展应加强智能分析和数据远传功能的开发和应用，使之形成完整的、可靠的安全监控系统。这样将大大提高燃气用户的安全水平，也有利于燃气经营企业降低成本并提供更好的服务，也有利于政府管理部门对燃气行业的监管，更好地促进燃气事业的发展。
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