火災(zāi)爆炸危險性與防護.docVIP

火災(zāi)爆炸危險性與防護國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局在安監(jiān)總管一字20087號文件關(guān)于印發(fā)陸上石油天然氣建設(shè)項目安全設(shè)施設(shè)計專篇編寫指導書的通知中，明確規(guī)定了天然氣處理廠建設(shè)項目初步設(shè)計安全設(shè)施設(shè)計專篇的編寫內(nèi)容。其中，包括危險有害因素分析、初步設(shè)計中采取的主要防護技術(shù)措施、安全設(shè)施設(shè)計后的風險狀況分析等。天然氣及其處理過程產(chǎn)品都是易燃、易爆物質(zhì)，故主要危險有害因素是火災(zāi)、爆炸事故，同時也存在毒性、噪聲、高溫或低溫、機械傷害和高空墜落等職業(yè)危害。本節(jié)僅重點介紹生產(chǎn)過程火災(zāi)、爆炸和噪聲等危險有害因素與防護。1.天然氣火災(zāi)爆炸因素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，不僅直接損失巨大，而且對周圍環(huán)境和公共安全構(gòu)成嚴重威脅，危害程度極大。設(shè)計不合理、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、機動車排煙噴火、明火或其他散發(fā)火時，將會引發(fā)火災(zāi)事故。如果氣體濃度達到爆炸極限，還將發(fā)生爆炸事故。天然氣處理過程中存在的導致火災(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，在運行時可能因竄氣、超壓、腐蝕、選材不當和制造缺陷等導致破裂和泄漏，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，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、短時間的弧光放電、接觸點上微小火花放電等都是引發(fā)火災(zāi)爆炸的火源。(4)點火、熄火和回火引起爆炸。加熱爐點火前未徹底吹掃，或因點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火爆炸；緊急停電及燃料氣系統(tǒng)波動，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)域進行動火作業(yè)時，特別是在對介質(zhì)為天然氣或其凝液的設(shè)備、管線進行焊割施工時，當置換不徹底或有關(guān)閥門未關(guān)死、周圍存在有泄漏的天然氣，以及其他區(qū)域的天然氣竄入焊割施工的動火區(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，如不及時散發(fā)掉，則將聚積起來使堆積的硫化鐵溫度上升，達到其自燃點以上，就會劇烈燃燒，并引燃周圍易燃、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，有時會因金屬物體與金屬物體之間碰撞摩擦產(chǎn)生火花，導致火災(zāi)爆炸。2.天然氣火災(zāi)爆炸危險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)危險性，爆炸極限為5.3%15%(體積分數(shù))，最小點火能僅為0.28mJ，燃燒速度快，燃燒熱值高(889.5kJ/mol，或33440kJ/m3)，對空氣的相對密度為0.55，擴散系數(shù)為0.196，極易燃燒、爆炸，且擴散能力強，火勢蔓延迅速。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)爆炸將會同時發(fā)生，火焰?zhèn)鞑ニ俣葘⑦_到10004000m/s，局部爆燃壓力可達8MPa，甚至更高，因而破壞力很強，事故通常難以控制和施救。所以，天然氣處理過程中最嚴重的危險是火災(zāi)和爆炸，它會出現(xiàn)在每一處天然氣可能泄漏的區(qū)域；其次的危險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)爆炸事故防護為了確保天然氣處理裝置安全可靠運行，必須從設(shè)計、施工、投產(chǎn)試運、日常運行管理及維修等各個環(huán)節(jié)切實抓好安全工作，嚴格遵守有關(guān)安全規(guī)范和安全管理規(guī)定。(1)設(shè)計控制實踐證明，確保工程設(shè)計質(zhì)量是控制事故的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此：嚴格遵循國家、行業(yè)標準和規(guī)范進行設(shè)計，保證設(shè)計質(zhì)量；采用技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、成熟可靠、節(jié)能環(huán)保的工藝：技術(shù)、設(shè)備、材料；設(shè)計中應(yīng)考慮設(shè)置火災(zāi)及氣體檢測系統(tǒng)(FGS)、電視安全監(jiān)視系統(tǒng)以及獨立的安全儀表系統(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安全聯(lián)鎖保護，并實現(xiàn)全廠、某一裝置或設(shè)備的緊急停車，火災(zāi)及氣體監(jiān)測系統(tǒng)完成全廠可燃氣體泄漏和火災(zāi)監(jiān)測，在中心控制室實現(xiàn)集中報警，并向安全儀表系統(tǒng)或自動消防滅火系統(tǒng)發(fā)送聯(lián)鎖保護信號；自行設(shè)計的容器材質(zhì)應(yīng)正確合理，并有明確的制造、檢驗和驗收要求，以確保設(shè)備制造質(zhì)量；外購設(shè)備、機械應(yīng)有技術(shù)規(guī)格書，對其設(shè)計參數(shù)、制造標準、承擔責任、供貨范圍、技術(shù)指標、監(jiān)造驗收等提出明確要求；按照國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局有關(guān)天然氣處理廠建設(shè)項目初步設(shè)計安全設(shè)施設(shè)計專篇的要求編寫安全設(shè)施設(shè)計專篇。(2)施工控制施工中應(yīng)通過以下幾方面控制質(zhì)量：嚴格按照國家、行業(yè)標準和規(guī)定施工，確保工程建設(shè)優(yōu)質(zhì)、高效和安全；選擇施工經(jīng)驗、組織管理能力強、技術(shù)水平高的施工單位施工；建立質(zhì)量目標，健全質(zhì)量管理體系，切實執(zhí)行設(shè)計文件，確保施工全過程始終在規(guī)定的技術(shù)標準和要求下控制；采用質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定的設(shè)備、材料，認真進行檢驗、驗收及建立質(zhì)量檔案；嚴格按照技術(shù)要求在容器制造過程進行監(jiān)造、檢驗及驗收；通過階段驗收、竣工驗收、技術(shù)資料整理、文件檔案建立實現(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：強化安全管理，建立健全各項規(guī)章制度和消防組織，管理和作業(yè)人員要經(jīng)過嚴格的崗位安全培訓，并經(jīng)考試方可持證上崗；切實做好生產(chǎn)過程的巡查、維護和檢修工作；對于火災(zāi)爆炸等危險危害事故必須制定科學、合理而且針對性強的應(yīng)急預(yù)案，并認真做好事故應(yīng)急預(yù)案的演練工作；嚴格執(zhí)行用火管理規(guī)定和要求。4.事故案例2005年國內(nèi)某氣田天然氣處理廠第6套脫油脫水裝置低溫分離器在投產(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達126h，影響十分嚴重。(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套采用低溫分離法的脫油脫水裝置。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)督管理部門確認后核發(fā)了壓力容器使用證。2005年6月3日上午9時30分，第6套脫油脫水裝置開始按照投產(chǎn)方案進氣建壓，同時采用肥皂水檢漏。之后，低溫分離器升壓至6.24MPa時，開啟裝置干氣外輸閥，此時節(jié)流閥前壓力為9.4MPa，低溫分離器壓力為6.2MPa，系統(tǒng)壓力正常。中年12時后停運第4套脫油脫水裝置，第6套脫油脫水裝置低溫分離器溫度逐漸降至-21(設(shè)計最低工作溫度-41)。13時再次用肥皂水對各密封點檢漏，沒有發(fā)現(xiàn)漏點，裝置運行正常。15時許，處理廠中心控制室值班人員聽到強烈爆炸聲，隨后看到第6套脫油脫水裝置附近的火光，立即啟動全廠緊急停車程序，實施火災(zāi)爆炸應(yīng)急預(yù)案。正在生產(chǎn)的4口氣井全部自動關(guān)閉，切斷進站氣源。與此同時，啟動消防噴淋系統(tǒng)，對凝析油儲罐噴水降溫。但是由于自動控制電纜在爆炸時嚴重損害，外輸氣出站截斷閥已不能自動關(guān)閉，搶救人員曾多次試圖對該截斷閥實行手動關(guān)閉，但因火勢太大，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號閥室，于16時關(guān)閉了該閥室截斷閥，將輸氣干線氣源切斷。約30分后裝置區(qū)火勢逐步減弱，17時搶險人員關(guān)閉了外輸氣出站截斷閥，并打開現(xiàn)場消防干粉罐，對管廊架上的導熱油管線等著火處進行滅火，17時50分左右該裝置火焰完全撲滅。(2)事故原因低溫分離器是在正常條件下發(fā)生的物理爆炸，其爆炸裂片擊穿附近的干氣聚結(jié)過濾器，導致干氣聚結(jié)過濾器連鎖爆炸后著火，裂片呈宏觀脆斷特征。焊接缺陷是引起低溫分離器開裂的主要原因。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)生裂紋和其他焊接缺陷，導致筒節(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)督檢驗規(guī)則要求對新型材料的焊接玉菡進行評定確認，就發(fā)放了壓力容器產(chǎn)品安全性能監(jiān)督檢驗證書；檢驗人員沒有認真履行職責，沒有及時發(fā)現(xiàn)制造缺陷。(3)事故教訓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、井口緊急截斷蹲；進站集氣管線和出站輸氣管線安裝緊急截斷閥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有害因素為火災(zāi)爆炸，故必須制定科學、合理且針對性強的應(yīng)急預(yù)案，并應(yīng)在平時加強應(yīng)急預(yù)案的演練，以有效應(yīng)對突發(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個電視攝像頭幾乎把全廠各個角落都監(jiān)視到，因而盡管發(fā)生爆炸后現(xiàn)場一片狼藉，