火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性與防護(hù)

1、火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性與防護(hù)        國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局在安監(jiān)總管一字20087號(hào)文件關(guān)于印發(fā)陸上石油天然氣建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)施制定專篇編寫指導(dǎo)書的通知中，明確規(guī)定了天然氣處理廠建設(shè)項(xiàng)目初步制定安全設(shè)施制定專篇的編寫內(nèi)容。其中，包括危險(xiǎn)有害因素分析、初步制定中采用的主要防護(hù)技術(shù)措施、安全設(shè)施制定后的風(fēng)險(xiǎn)狀況分析等。        天然氣及其處理過程產(chǎn)品都是易燃、易爆物質(zhì)，故主要危險(xiǎn)有害因素是火災(zāi)、爆炸事故，同時(shí)也存在毒性、噪聲、高溫或低溫、機(jī)械傷害和高空墜落等職業(yè)危害。本節(jié)僅

2、重點(diǎn)介紹生產(chǎn)過程火災(zāi)、爆炸和噪聲等危險(xiǎn)有害因素與防護(hù)。        天然氣及其處理過程產(chǎn)品均為易燃、易爆物質(zhì)，只要存在空氣(或氧氣)等助燃物及火源，就可燃燒甚至爆炸。 天然氣處理過程一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，不僅直接損失龐大，而且對(duì)四周環(huán)境和公共安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，危害程度極大。制定不合理、施工質(zhì)量、外力破壞、違章作業(yè)、設(shè)備和設(shè)施質(zhì)量、腐蝕等原因，都可能引起設(shè)備、機(jī)械、管線、閥門、儀器儀表等出現(xiàn)泄漏。泄漏的天然氣及其凝液等遇雷擊火、電氣或靜電火花、機(jī)動(dòng)車排煙噴火、明火或其他散發(fā)火時(shí)，將會(huì)引發(fā)火災(zāi)事故。如果氣體濃度達(dá)到爆炸極限，還將發(fā)生爆炸

3、事故。 天然氣處理過程中存在的導(dǎo)致火災(zāi)爆炸的因素主要如下； (1) 管線和壓力容器破裂、泄漏引發(fā)火災(zāi)爆炸。 天然氣處理過程中的管線和壓力容器，在運(yùn)行時(shí)可能因竄氣、超壓、腐蝕、選材不當(dāng)和制造缺陷等導(dǎo)致破裂和泄漏，如遇火源即可發(fā)生火災(zāi)爆炸。 (2) 靜電火花引起火災(zāi)爆炸。 火災(zāi)爆炸是靜電火花引發(fā)的最為嚴(yán)重的危害。靜電電量雖然不大，但因其電壓很高而容易發(fā)生火花放電。如果所在場(chǎng)所存在天然氣與空氣形成的爆炸性混合物，即可由靜電火花引起火災(zāi)爆炸。當(dāng)帶靜電的人體接近接地體，或接地體的人體接近帶靜電物體時(shí)，都可能發(fā)生放電火花，引發(fā)火災(zāi)爆炸。 (3) 電氣設(shè)備開關(guān)電火花引起火災(zāi)爆炸。 電氣設(shè)備高電壓火花放電、短

4、時(shí)間的弧光放電、接觸點(diǎn)上微小火花放電等都是引發(fā)火災(zāi)爆炸的火源。 (4) 點(diǎn)火、熄火和回火引起爆炸。 加熱爐點(diǎn)火前未徹底吹掃，或因點(diǎn)火工具不可靠以及直接利用爐膛高溫引燃燃料氣可能引起點(diǎn)火爆炸；緊急停電及燃料氣系統(tǒng)波動(dòng)，可能引起熄火爆炸；硫磺回收裝置反應(yīng)爐(燃燒爐)回火可能引起酸氣系統(tǒng)回火爆炸；火炬系統(tǒng)回火可能引起放空系統(tǒng)爆炸。     (5) 動(dòng)火作業(yè)引起火災(zāi)爆炸。     在廠區(qū)或裝置區(qū)有天然氣存在的區(qū)域進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)時(shí)，特別是在對(duì)介質(zhì)為天然氣或其凝液的設(shè)備、管線進(jìn)行焊割施工時(shí)，當(dāng)置換不徹底或有關(guān)閥門未關(guān)死、四周存在有泄漏的天然氣，以及

5、其他區(qū)域的天然氣竄入焊割施工的動(dòng)火區(qū)等，極易引發(fā)火災(zāi)爆炸。     (6) 硫化鐵自燃引發(fā)火災(zāi)爆炸。     鋼材中的鐵元素可與天然氣中的H2S反應(yīng)生成極易自燃的硫化鐵(或硫化亞鐵)。硫化鐵的自燃屬于自熱氧化自燃類型，即在常溫下發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，如不及時(shí)散發(fā)掉，則將聚積起來使堆積的硫化鐵溫度上升，達(dá)到其自燃點(diǎn)以上，就會(huì)劇烈燃燒，并引燃四周易燃、易爆物質(zhì)發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸事故。     (7) 碰撞和摩擦火花引起火災(zāi)爆炸。     在天然氣處理過程中，有時(shí)會(huì)因金屬物體與金屬

6、物體之間碰撞摩擦產(chǎn)生火花，導(dǎo)致火災(zāi)爆炸。     2. 天然氣火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性特征     天然氣的主要組分甲烷屬于易燃易爆氣體，甲B類火災(zāi)危險(xiǎn)性，爆炸極限為5.3%15%(體積分?jǐn)?shù))，最小點(diǎn)火能僅為0.28mJ，燃燒速度快，燃燒熱值高(889.5kJ/mol，或33440kJ/m3)，對(duì)空氣的相對(duì)密度為0.55，擴(kuò)散系數(shù)為0.196，極易燃燒、爆炸，且擴(kuò)散能力強(qiáng)，火勢(shì)蔓延迅速。     因此，設(shè)備和管線中的天然氣一旦出現(xiàn)泄漏并遇火源，火災(zāi)爆炸將會(huì)同時(shí)發(fā)生，火焰?zhèn)鞑ニ俣葘⑦_(dá)到10004000m/s，局部爆燃

7、壓力可達(dá)8MPa，甚至更高，因而破壞力很強(qiáng)，事故通常難以控制和施救。所以，天然氣處理過程中最嚴(yán)重的危險(xiǎn)是火災(zāi)和爆炸，它會(huì)出現(xiàn)在每一處天然氣可能泄漏的區(qū)域；其次的危險(xiǎn)是壓力容器的物理爆炸。 由此可知，預(yù)防天然氣火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的關(guān)鍵是清除火源和防止形成爆炸性混合物。        3. 天然氣火災(zāi)爆炸事故防護(hù) 為了保證天然氣處理裝置安全可靠運(yùn)行，必須從制定、施工、投產(chǎn)試運(yùn)、日常運(yùn)行管理及修理等各個(gè)環(huán)節(jié)切實(shí)抓好安全工作，嚴(yán)格遵守有關(guān)安全規(guī)范和安全管理規(guī)定。 (1) 制定控制 施行證實(shí)，保證工程制定質(zhì)量是控制事故的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此：嚴(yán)格遵循國(guó)

8、家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行制定，保證制定質(zhì)量；采納技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、成熟可靠、節(jié)能環(huán)保的工藝：技術(shù)、設(shè)備、材料；制定中應(yīng)合計(jì)設(shè)置火災(zāi)及氣體檢測(cè)系統(tǒng)(FGS)、電視安全監(jiān)視系統(tǒng)以及獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)(SIS)，后者即緊急停車(ESD)和安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，其中，安全儀表系統(tǒng)系完成異常工況或重大事故狀況時(shí)安全聯(lián)鎖保護(hù)，并實(shí)現(xiàn)全廠、某一裝置或設(shè)備的緊急停車，火災(zāi)及氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完成全廠可燃?xì)怏w泄漏和火災(zāi)監(jiān)測(cè)，在中心控制室實(shí)現(xiàn)集中報(bào)警，并向安全儀表系統(tǒng)或自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)發(fā)送聯(lián)鎖保護(hù)信號(hào)；自行制定的容器材質(zhì)應(yīng)正確合理，并有明確的制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收要求，以保證設(shè)備制造質(zhì)量；外購設(shè)備、機(jī)械應(yīng)有技術(shù)規(guī)格書，對(duì)其制定參數(shù)、

9、制造標(biāo)準(zhǔn)、承當(dāng)責(zé)任、供貨范圍、技術(shù)指標(biāo)、監(jiān)造驗(yàn)收等提出明確要求；按照國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局有關(guān)天然氣處理廠建設(shè)項(xiàng)目初步制定安全設(shè)施制定專篇的要求編寫安全設(shè)施制定專篇。 (2) 施工控制 施工中應(yīng)通過以下幾方面控制質(zhì)量：嚴(yán)格按照國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定施工，保證工程建設(shè)優(yōu)質(zhì)、高效和安全；選擇施工經(jīng)驗(yàn)、組織管理能力強(qiáng)、技術(shù)水平高的施工單位施工；建立質(zhì)量目標(biāo)，健全質(zhì)量管理體系，切實(shí)執(zhí)行制定文件，保證施工全過程始終在規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求下控制；采納質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定的設(shè)備、材料，認(rèn)真進(jìn)行檢驗(yàn)、驗(yàn)收及建立質(zhì)量檔案；嚴(yán)格按照技術(shù)要求在容器制造過程進(jìn)行監(jiān)造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收；通過階段驗(yàn)收、完工驗(yàn)收、技術(shù)資料整理、文

10、件檔案建立實(shí)現(xiàn)施工事后質(zhì)量控制。     (3) 生產(chǎn)管理 安全為了生產(chǎn)，生產(chǎn)必須安全。為此應(yīng)該做到：強(qiáng)化安全管理，建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度和消防組織，管理和作業(yè)人員要經(jīng)過嚴(yán)格的崗位安全培訓(xùn)，并經(jīng)考試方可持證上崗；切實(shí)做好生產(chǎn)過程的巡查、維護(hù)和檢修工作；關(guān)于火災(zāi)爆炸等危險(xiǎn)危害事故必須制定科學(xué)、合理而且針對(duì)性強(qiáng)的應(yīng)急預(yù)案，并認(rèn)真做好事故應(yīng)急預(yù)案的演練工作；嚴(yán)格執(zhí)行用火管理規(guī)定和要求。        2005年國(guó)內(nèi)某氣田天然氣處理廠第6套脫油脫水裝置低溫分開器在投產(chǎn)過程中發(fā)生爆炸，其爆炸裂片引發(fā)干氣聚結(jié)過濾器連鎖

11、爆炸后引發(fā)火災(zāi)。事故造成2人死亡，直接損失近千萬元，停止向某重要輸氣管道供氣長(zhǎng)達(dá)126h，影響十分嚴(yán)重。 (1) 事故經(jīng)過     該天然氣處理廠于2004年12月建成投產(chǎn)，共有6套采納低溫分開法的脫油脫水裝置。事故發(fā)生前，前5套脫油脫水裝置已陸續(xù)投產(chǎn)，第6套脫油脫水裝置也在2004年底完成安裝、試壓，由歷屬地區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督管理部門確認(rèn)后核發(fā)了壓力容器使用證。     2005年6月3日上午9時(shí)30分，第6套脫油脫水裝置開始按照投產(chǎn)方案進(jìn)氣建壓，同時(shí)采納肥皂水檢漏。之后，低溫分開器升壓至6.24MPa時(shí)，開啟裝置干氣外輸閥，此時(shí)節(jié)流閥

12、前壓力為9.4MPa，低溫分開器壓力為6.2MPa，系統(tǒng)壓力正常。中年12時(shí)后停運(yùn)第4套脫油脫水裝置，第6套脫油脫水裝置低溫分開器溫度逐漸降至-21(制定最低工作溫度-41)。13時(shí)再次用肥皂水對(duì)各密封點(diǎn)檢漏，沒有發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，裝置運(yùn)行正常。     15時(shí)許，處理廠中心控制室值班人員聽到激烈爆炸聲，隨后看到第6套脫油脫水裝置四周的火光，馬上啟動(dòng)全廠緊急停車程序，實(shí)施火災(zāi)爆炸應(yīng)急預(yù)案。正在生產(chǎn)的4 口氣井全部自動(dòng)關(guān)閉，切斷進(jìn)站氣源。與此同時(shí)，啟動(dòng)消防噴淋系統(tǒng)，對(duì)凝析油儲(chǔ)罐噴水降溫。但是由于自動(dòng)控制電纜在爆炸時(shí)嚴(yán)重?fù)p害，外輸氣出站截?cái)嚅y已不能自動(dòng)關(guān)閉，搶救人員曾多次試圖

13、對(duì)該截?cái)嚅y執(zhí)行手動(dòng)關(guān)閉，但因火勢(shì)太大，熱輻射溫度過高而無法靠近，只好驅(qū)車至距處理廠約14km的輸氣干線1號(hào)閥室，于16時(shí)關(guān)閉了該閥室截?cái)嚅y，將輸氣干線氣源切斷。約30分后裝置區(qū)火勢(shì)逐步減弱，17時(shí)搶險(xiǎn)人員關(guān)閉了外輸氣出站截?cái)嚅y，并打開現(xiàn)場(chǎng)消防干粉罐，對(duì)管廊架上的導(dǎo)熱油管線等著火處進(jìn)行滅火，17時(shí)50分左右該裝置火焰完全撲滅。     (2) 事故原因     低溫分開器是在正常條件下發(fā)生的物理爆炸，其爆炸裂片擊穿四周的干氣聚結(jié)過濾器，導(dǎo)致干氣聚結(jié)過濾器連鎖爆炸后著火，裂片呈宏觀脆斷特征。     焊接缺陷

14、是引起低溫分開器開裂的主要原因。     制造廠家焊接工藝不完善，制造工藝不成熟，造成焊接中產(chǎn)生裂痕和其他焊接缺陷，導(dǎo)致筒節(jié)冷卷和熱校圓過程中材料脆化程度加劇，復(fù)層脆化及耐腐蝕性能降低，復(fù)合板基材無塑性轉(zhuǎn)變溫度升高耜低溫沖擊功降低，使容器爆炸前存在較高的殘余應(yīng)力和較多的質(zhì)量問題。     監(jiān)造人員未按壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則要求對(duì)新型材料的焊接玉菡進(jìn)行評(píng)定確認(rèn)，就發(fā)放了壓力容器產(chǎn)品安全性能監(jiān)督檢驗(yàn)證書；檢驗(yàn)人員沒有認(rèn)真履行職責(zé)，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)制造缺陷。     (3) 事故教訓(xùn)   

15、  天然氣處理廠一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，最有效的撲救方法就是迅速切斷全部氣源。因此，在高壓氣井設(shè)置井下、井口緊急截?cái)喽?；進(jìn)站集氣管線和出站輸氣管線安裝緊急截?cái)嚅y和緊急放空閥都是非常必要的。      在大型天然氣處理廠設(shè)置獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)十分必要。這次事故中能夠迅速切斷4口生產(chǎn)氣井和全部進(jìn)站氣源，安全儀表系統(tǒng)起到了重要作用。     由于天然氣處理廠的主要危險(xiǎn)有害因素為火災(zāi)爆炸，故必須制定科學(xué)、合理且針對(duì)性強(qiáng)的應(yīng)急預(yù)案，并應(yīng)在平常強(qiáng)化應(yīng)急預(yù)案的演練，以有效應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的發(fā)生。 在大型天然氣處理廠設(shè)置電視安全監(jiān)視系統(tǒng)十分必要。由于該廠電視安全監(jiān)視系統(tǒng)的9個(gè)電視攝像頭幾乎把全廠各個(gè)角落都監(jiān)視到，因而無論發(fā)生爆炸后現(xiàn)場(chǎng)一