天然氣輸氣站場風(fēng)險因素分析

1、天然氣輸氣站場風(fēng)險因素分析一、站場類型及設(shè)施一般天然氣管道包括首站、壓氣站、注入站、分輸站、清管站及以上站場的組合站和線路閥室。站內(nèi)主要設(shè)備見表2-2。表2-2站內(nèi)主要設(shè)備、設(shè)施組成序號站場主要設(shè)施1首站氣質(zhì)監(jiān)測及分析系統(tǒng)，過濾、分離設(shè)備，計量設(shè)備，壓縮機組及其配套設(shè)備，清管器發(fā)送系統(tǒng)，緊急截斷系統(tǒng)，通迅及自控系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)，放空、排污、安全泄放系統(tǒng)，自用氣系統(tǒng)，可燃氣體監(jiān)測火災(zāi)報警及消防系統(tǒng)，防腐檢測及控制系統(tǒng)等2壓氣站壓縮機組及其配套設(shè)備，過濾、分離設(shè)備，清管器接收、發(fā)送設(shè)備，緊急截斷系統(tǒng)，通訊及自控系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)，放空、排污、安全泄放系統(tǒng)，自用氣系統(tǒng).，可燃氣體監(jiān)測火災(zāi)報警及消防系統(tǒng)，防

2、腐檢測及控制系統(tǒng)等3分輸站過濾、分離設(shè)備，清管器接收、發(fā)送設(shè)備，調(diào)壓計量系統(tǒng)，緊急截斷系統(tǒng)，通迅及自控系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)，自用氣系統(tǒng)，放空、排污、安全泄放系統(tǒng)，可燃氣體監(jiān)測火災(zāi)報警及消防系統(tǒng)，防腐檢測及控制系統(tǒng)等4注入站氣質(zhì)監(jiān)測及分析系統(tǒng)，過濾、分離設(shè)備，計量系統(tǒng)，緊急截斷系統(tǒng)，壓縮機組及其配套設(shè)備，清管器接收、發(fā)送設(shè)備，通訊及自控系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)，自用氣系統(tǒng)，放空、排污、安全泄放系統(tǒng)，可燃氣體監(jiān)測火災(zāi)報警及消防系統(tǒng)，防腐檢測及控制系統(tǒng)等5清管站分離設(shè)備，過濾設(shè)備，清管器接收和發(fā)送設(shè)備，緊急截斷系統(tǒng)，放空、排污、安全泄放系統(tǒng)，防腐檢測及控制系統(tǒng)等6聯(lián)絡(luò)站氣質(zhì)監(jiān)測及分析系統(tǒng)，分離設(shè)備，過濾設(shè)備，調(diào)壓、

3、計量系統(tǒng)，緊急截斷系統(tǒng)，通迅及自控系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)，自用氣系統(tǒng)，放空、排污、安全泄放系統(tǒng)，可燃氣體監(jiān)測火災(zāi)報警及消防系統(tǒng)，防腐檢測及控制系統(tǒng)等7末站分離設(shè)備，過濾設(shè)備，調(diào)壓、計量系統(tǒng)，潦管器接收設(shè)備，緊急截斷系統(tǒng)，通迅及自控系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)，自用氣橇，放空、排污、安全泄放系統(tǒng)，可燃氣體監(jiān)測火災(zāi)報警及消防系統(tǒng)，防腐檢測及控制系統(tǒng)等二、主要危險源站場的主要危險有管道及設(shè)備泄漏、站場設(shè)備故障和控制系統(tǒng)故障等。1.站場設(shè)備由于運行壓力較高，且有不均勻變化，因此存在著由于壓力波動、疲勞、腐蝕等引發(fā)事故的可能；站場均有過濾設(shè)備，當過濾分離器的濾芯堵塞時，如果差壓變送計失靈，安全閥定壓過高或發(fā)生故障不能及時泄放

4、，就會造成憋壓或泄漏事故。站場計量、調(diào)壓系統(tǒng)的設(shè)備和儀表較多，若這些設(shè)備和儀表失靈、法蘭安裝密封不可靠，可能發(fā)生泄漏事故。站場過濾及分離設(shè)備效果欠佳或失效，可造成彎頭減薄或擊穿、閥門內(nèi)漏、調(diào)壓系統(tǒng)失效等問題，引起著火、爆炸或爆管等惡性事故。2.控制系統(tǒng)站內(nèi)現(xiàn)場儀表是實現(xiàn)SCAD解統(tǒng)和ESD系統(tǒng)控制的關(guān)鍵。如機組運行檢測系統(tǒng)、壓力檢測、計量系統(tǒng)、可燃氣體監(jiān)測火災(zāi)報警系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)及儀表的性能以及日常使用和維護直接關(guān)系到整個管道系統(tǒng)運行的安全。另外，站內(nèi)控制系統(tǒng)還會受到雷電天氣的影響。尤其是在夏季雷電頻發(fā)的地區(qū)，控制系統(tǒng)元件極易發(fā)生因雷擊損壞和強烈的信號干擾。3.天然氣排放管道投產(chǎn)、清

5、管作業(yè)、站內(nèi)設(shè)備檢修、運行超壓以及事故狀態(tài)都有少量天然氣采用火炬燃燒或直接向大氣排放的方式放空，每次排放量從幾立方米至幾十立方米不等。當管道排放天然氣與空氣混合達到爆炸濃度極限時，存在爆炸危險和造成大氣局部污染的可能性?！?.管道中固體、液態(tài)物（1）固體物由于天然氣氣質(zhì)和管道腐蝕等原因，管道中還有一些固體廢物，主要有沙粒粉塵和腐蝕物（成分是氧化鐵和少量的其他氧化物如氧化鎂、氧化鎰、氧化鋁）等。這些固態(tài)物可能會堵塞過濾分離器或排污管線，并對設(shè)備造成磨損。固體廢物中的硫化亞鐵還可能對清管作業(yè)和設(shè)備的檢修造成隱患，因為硫化亞鐵具有自燃性，一旦接觸空氣在常溫條件下能迅速氧化燃燒。（2）液態(tài)物液態(tài)物主要

6、是游離態(tài)水或輕炫類物質(zhì)。游離態(tài)水主要是由于管道施工打壓后干燥不徹底或天然氣凈化廠處理不完全所造成的；輕炫類物質(zhì)主要是由于運行壓力變化而凝結(jié)出的液態(tài)炫。水與天然氣中的酸性氣體結(jié)合對管道及設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，輕炫排污減壓后汽化處理不當可引起著火、爆炸。另外，天然氣中游離態(tài)水還會對設(shè)備和管道造成影響，具體為：對管道的腐蝕；產(chǎn)生冰堵；凍裂設(shè)備；控制失靈。其中水造成控制系統(tǒng)全部或部分失靈的案例很多，以下只選幾種比較典型的加以分析。由于結(jié)冰導(dǎo)致調(diào)壓撬監(jiān)控級調(diào)壓閥指揮器失靈，當下游達到設(shè)定值后，監(jiān)控級調(diào)壓閥不能自動關(guān)閉，使下游壓力超高，安全截斷閥關(guān)斷。由于氣體中游離態(tài)水，發(fā)生冰堵造成安全閥氣源管路堵塞，導(dǎo)致差壓超

7、限而泄壓。由于氣體中游離態(tài)水，發(fā)生冰堵導(dǎo)致氣液聯(lián)動閥控制單元引壓管堵塞，導(dǎo)致閥門誤關(guān)斷。5.噪聲站場內(nèi)噪聲聲源主要來自燃氣輪機壓縮機組、調(diào)壓系統(tǒng)、放空系統(tǒng)、清管系統(tǒng)等。燃氣輪機壓縮機組、調(diào)壓系統(tǒng)鈞噪聲值比較大，操作人員每天接觸此噪聲，如果防護不當，可熊對操作人員聽力造成一定的損傷；備用電源的燃氣發(fā)電機在運行時、大量放空時的噪聲都較大，如果防護不當，也可能對操作人員的聽力造成傷害。6.其他站場內(nèi)還存在著操作人員意外傷害的可能，如接觸電氣設(shè)備時可能發(fā)生觸電事故；天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi)、爆炸或中毒窒息事故；承壓設(shè)備上的零部件固定不牢或設(shè)備超壓可能發(fā)生物體打擊事故；加熱設(shè)備運行時可能發(fā)生蒸汽泄漏事故，使操

8、作人員遭受高溫灼傷。三、各類站場主要危害分析1 .壓氣站壓氣站的主要設(shè)備是燃氣輪機（或調(diào)速電機）一一壓縮機組，主要故障是因機組的供油系統(tǒng)、自控系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和機組部件損壞等原因引起的停機。據(jù)統(tǒng)計，約90%勺故障是由于操作不當、超限運轉(zhuǎn)和停電造成的；約10%勺故障是由于機組的部件損壞造成的，由于部件的損壞和維修的停機將會直接影響系統(tǒng)的輸氣能力。（1）壓縮機系統(tǒng)火災(zāi)危險性天然氣泄漏和原動機產(chǎn)生火花（明火）是站場發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故的重要原因。壓縮機系統(tǒng)火災(zāi)危險性表現(xiàn)為以下幾方面。易形成爆炸性混合物天然氣通過缸體連接處、吸排氣閥門、軸封處、設(shè)備和管道的法蘭、焊口和密封等缺陷部位泄漏，或設(shè)備局部腐蝕穿孔

9、、疲勞斷裂等，導(dǎo)致高壓天然氣噴出，與空氣形成爆炸性氣體混合物，遇火源引起空間的爆炸或火災(zāi)。如入口處發(fā)生抽負現(xiàn)象，可能會使空氣從不嚴密處進入設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部，形成爆炸性氣體混合物，如遇到火源或經(jīng)壓縮升溫增壓，就會發(fā)生燃燒甚至爆炸。設(shè)備內(nèi)溫度超高天然氣經(jīng)壓縮后溫度會迅速提高，如果設(shè)備內(nèi)冷卻系統(tǒng)不能有效地運行，會使?jié)櫥宛ざ冉档?，失去潤滑作用，使設(shè)備的運行部件摩擦加劇，進一步造成設(shè)備內(nèi)溫度超高；，同時高溫能使某些介質(zhì)發(fā)生聚合、分解以致自燃引起火災(zāi)。誤操作操作人員會因受心理、生理或情緒等方面的影響出現(xiàn)操作失誤。例如壓縮機發(fā)生事故需緊急停車時，操作人員因緊張而未能及時關(guān)閉進氣閥，也會造成供氣設(shè)備的增壓，最終

10、導(dǎo)致爆炸。另外，壓縮機的出口被人為關(guān)閉或未能及時清洗的異物堵塞都有可能造成憋壓，導(dǎo)致壓縮機發(fā)生物理性爆炸。設(shè)備缺陷設(shè)備缺陷或故障產(chǎn)生于設(shè)計、制造、安裝、運行和檢修等的各個環(huán)節(jié)，主要是由于材質(zhì)及制造工藝不良所致。例如安全閥被堵塞或損壞而失靈，超壓部位得不到及時泄放導(dǎo)致的爆炸；壓力或溫度顯示儀表出現(xiàn)讀數(shù)差錯或顯示失真時引發(fā)的誤操作導(dǎo)致的爆炸；壓縮機的受壓部件機械強度本身不符合要求或因水濁、腐蝕性介質(zhì)等腐蝕，使其強度下降，在正常的操作壓力下也能夠引起物理性爆炸。（2）壓縮機喘振危害由于天然氣輸送量不均勻，離心式壓縮機常常會在變工況下運行，當流量減少時，性能（效率、壓比）發(fā)生變化；當流量小于一定值時，

11、會產(chǎn)生嚴重的邊界層分離和失速；如進一步減少流量，將會產(chǎn)生強烈的氣流脈動和周期性振蕩，出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。喘振現(xiàn)象不僅影響整個系統(tǒng)的正常供氣，而且對離心式壓縮機十分有害。喘振時由于氣流強烈的脈動和周期性振蕩，會使葉片強烈振動，葉輪動應(yīng)力大大增加，使整個機組發(fā)生強烈振動，噪聲加劇，并可能損壞軸承、密封，進而造成嚴重的事故。引起喘振的原因有兩個：一是壓縮機內(nèi)的氣體出現(xiàn)失速；二是壓縮機運行存在的管網(wǎng)系統(tǒng)特性。2 .分輸站根據(jù)天然氣分輸調(diào)壓前后壓力和溫度情況，有些分輸站設(shè)置加熱爐。加熱爐爐膛內(nèi)易積聚泄漏的天然氣，并形成爆炸性混合物。加熱爐通風(fēng)置換不良，點火時造成爐膛爆炸事故曾多次發(fā)生。另外，由于加熱爐供熱介質(zhì)

12、液位計失靈、液位自動調(diào)節(jié)及高低液位報警失靈或操作失誤，將水燒干而又進行誤操作突然加入冷水，極易引起爐體爆炸，對人員造成極大傷害。3 .清管站在正常運行時，獨立的清管站收發(fā)球系統(tǒng)是與管道干線隔開的，一般不影響管道運行系統(tǒng)的可靠性。但清管站與管道連接的閥門和安裝在管道上的接頭等一旦發(fā)生故障，將會影響管道的正常運行。止匕外，清管出的固體廢物中可能含有硫化亞鐵，它具有自燃性，如果處理不當，可引發(fā)火災(zāi)事故。4.線路閥室天然氣管道一般設(shè)置有緊急截斷閥室，其中包括RTU閥室。一般位于不同自然和社會環(huán)境中，無人值守，容易受到第三方破壞；也易受到雷擊、大風(fēng)、洪水等自然災(zāi)害破壞。另外，閥室還存在由于選址不良造成維

13、護條件差、施工質(zhì)量差造成閥室內(nèi)設(shè)施組裝、防腐等方面出現(xiàn)問題；由于誤操作或其他運行問題導(dǎo)致緊急截斷閥誤關(guān)斷等。線路閥室故障主要分為導(dǎo)致天然氣泄漏的設(shè)備故障和閥門無法按要求操作兩種類型。這兩類故障的發(fā)生概率如表2-3和表2-4所示。從表中可以看出，導(dǎo)致天然氣泄漏的設(shè)備故障頻率常小，在確保施工質(zhì)量的前提下，可以避免事故發(fā)生。而由于閥門無法按要求操作導(dǎo)致故障的頻率較高，有可能影響管道正常運行，造成大量天然氣放空。表2-3線路閥室中導(dǎo)致天然氣泄漏的設(shè)備故障頻率設(shè)備型號/mm失效模式故障頻率/（10-4次/a）數(shù)據(jù)來源接頭305660.4穿孔0.1WASID1400接頭305全口徑破裂0.1WASH1400r道102全口徑破裂2CCPS法蘭全口徑破裂0.035CCPS&蘭泄漏0.085Hydrocarbon閥門全口徑破裂0.1Hydrocarbon閥門泄漏2.2Hydrocarbon表示地上設(shè)備的部件。WA