油氣儲運安全技術

油氣儲運安全技術儲運工程系第一節(jié)：燃燒條件

燃燒必須同時具備下列三個條件：可燃物：凡是能與空氣中的氧或其他氧化劑發(fā)生熱化學反應的物質都是可燃物，可燃物是燃燒的主體，無可燃物，燃燒就無法進行。助燃物：能夠幫助和支持燃燒的物質都是助燃物。引火源：

常見火源種類（1）明火（2）高溫表面（3）摩擦撞擊（4）化學反應熱（5）電氣火花（6）靜電（7）絕熱壓縮（8）雷電

引火源燃燒三角形必要條件可燃物、助燃物、點火源三者的結合是燃燒的基本條件。引起燃燒必須具備如下兩個條件，缺一不可：--濃度條件

(可燃物達到適合燃燒之狀態(tài)）—能量條件

(具有提供發(fā)生燃燒所需之能量)濃度條件要發(fā)生燃燒，一定要使可燃物質在適當的濃度范圍之內，對于氣體或蒸汽，如果濃度太濃或太稀，都不會發(fā)生燃燒。適當的濃度范圍稱之為燃燒極限.

第二節(jié)：燃燒極限1、燃燒極限在一定的溫度和壓力下，只有濃度在一定范圍內的可燃氣體混合氣，才能被點燃并傳播火焰。燃料的濃度范圍稱為燃燒極限范圍。

LR01.0燃燒極限范圍注意：一般情況提及的爆炸極限是指可燃氣體或蒸氣在空氣中的濃度極限。

可燃性混合物的燃燒極限范圍越寬、燃燒下限越低和燃燒上限越高時，其爆炸危險性越大。這是因為爆炸極限越寬則出現爆炸條件的機會就多；爆炸下限越低則可燃物稍有泄漏就會形成爆炸條件；爆炸上限越高則有少量空氣滲入容器，就能與容器內的可燃物混合形成爆炸條件。應當指出，可燃性混合物的濃度高于燃燒上限時，雖然不會著火和爆炸，但當它從容器或管道里逸出，重新接觸空氣時卻能燃燒，仍有發(fā)生著火的危險。

燃燒過程中化學反應速度或釋放熱能的速度是燃料和空氣二者濃度的乘積決定的V=f(C空氣×C燃料）因此，任意因素的濃度嚴重降低，均能使反應速度減少。由于前者的可燃物濃度不夠，過量空氣的冷卻作用，阻止了火焰的蔓延；而后者則是空氣不足，導致火焰不能蔓延的緣故。

這就是可燃氣體濃度過高或過低都不能順利點火的原因。為什么存在燃燒極限？燃燒上限：燃燒濃度范圍中最高濃度，R燃燒下限：燃燒濃度范圍中最低濃度，L燃燒上限或下限單位：（1）體積百分數，(v)％；（2）質量百分數，毫克每升(mg／L)或g/m3來表示?？扇挤蹓m的燃燒極限是以混合物中所占體積的質量比g／m3來表示的，例如鋁粉的燃燒極限為40g／m3。

木粉的爆炸下限為409／m3，煤粉的爆炸下限為359／m3可燃粉塵的爆炸上限，因為濃度太高，大多數場合都難以達到，一般很少涉及。烴類和液體燃料的燃燒在空氣中極限2、燃燒極限的影響因素：（1）分子結構一般隨著C原子數目增加，極限范圍變窄。常見的烴類中乙炔和乙烯的燃燒極限最寬，芳香烴的燃燒極限稍窄。（2）溫度影響一般來說，溫度上升、下限變低，上限升高，燃燒范圍擴大，多數物質的燃燒極限值與溫度成直線關系。原因：系統溫度升高，分子內能增加，使原來不燃的混合物成為可燃、可爆系統?！紵龝r的純熱量，KJ.mol-1——溫度，℃（3）壓力影響：一般隨壓力增加，極限范圍擴大。

原因：系統壓力增高，使分子間距離更為接近，碰撞幾率增高，使燃燒反應更易進行。臨界壓力：混合物的初始壓力升高，則燃爆下限降低，火爆危險性增大。反之，混合物的初始壓力降低，燃爆下限上升，燃爆下限和上限之間的差距縮小。當壓力降低至其一點時，上、下限合為一點，這時的壓力稱為燃爆臨界壓力。壓力低于臨界壓力值時，混合物就失去了燃爆性。在已知的氣體中，只有CO的爆炸范圍是隨壓力增加而變窄的。

壓力增加對上限的影響，可以用下列公式表示：L上—大氣壓為1MPa時的爆炸上限；L上(p)—壓力為p時的爆炸上限。（4）惰性氣體影響在混合氣體中摻入惰性氣體，燃燒極限相應的縮小。各種惰性氣體濃度對甲烷爆炸極限的影響901050703090907070505010103030O2NH3N2EABCDA點:(NH3：50%，O2：50%，N2：0)B點:(NH3：50%，O2：30%，N2：20%)C點:(NH3：30%，O2：60%，N2：10%)D點:(NH3：50%，O2：10%，N2：40%)E點:(NH3：0，O2：20%，N2：80%)（5）氧含量影響混合氣體中增加氧含量，混合物燃燒爆炸危險性增大。Eg.H2在空氣中燃燒極限為4%～75%，在氧氣中燃燒極限為4%～94%?？諝馀c氧氣環(huán)境條件下燃燒極限對比特征：下限影響小，上限影響大（6）容器影響容器、管子直徑越小，則爆炸范圍就越小。當管徑(火焰通道)小到一定程度時，單位體積火焰所對應的固體冷卻表面散出的熱量就會大于產生的熱量，火焰便會中斷熄滅?；鹧娌荒軅鞑サ淖畲蠊軓椒Q為該混合系的臨界直徑。如甲烷的臨界直徑為0.4～0.5mm，氫和乙炔為0.1～0.2mm。

第四節(jié)：能量條件當物質滿足濃度條件時，如果給于適當之能量，就會發(fā)生燃燒或爆炸，激發(fā)燃燒或爆炸的能量來源稱為為點火源，俗稱火源?！包c火源”這一燃燒條件的實質是提供了一個初始能量，在這一能量激發(fā)下，使可燃物與氧化劑發(fā)生劇烈的氧化反應，引起燃燒。所以這一燃燒的必要條件可以表達為“初始能量”最小點火能量(Minimumignitionenergy,MIE)發(fā)生燃燒或爆炸所需最小能量。在防爆設計上，若能設計使裝置產生的能量不超過MIE，則可防止發(fā)生燃燒爆炸事故。

最小點火能的測定：電火花法

放電量可以通過計算求得。即在放電電極上并聯一定容量的電容器，設其容量為c，當電極上的火花電壓為v時，放電能量E可由下式計算：1F=103mF=106

μF=109nF=1012pF式中C——人體對地的電容，PF，一般按100pF計算；

V——人體靜電電位，V，一般按2000V；帶入上式得到：W=0.2mJ氣體或蒸汽點火能（mJ）甲烷0.29丙烷0.25環(huán)丙烷0.18乙烯0.08乙炔0.017氫0.017

漏磁檢測原理：當對鐵磁性的被測管道施加磁場時，在管道缺陷附近會有部分磁力線漏出被測管道表面，通過分析磁敏傳感器的測量結果，可得到缺陷的有關信息。

(1)漏磁檢測技術第五節(jié)：管道損傷檢測固定磁環(huán)ID/OD漏磁檢測工具浮動磁環(huán)ID/OD漏磁檢測工具Magnescan高精度漏磁腐蝕檢測器漏磁檢測特點操作簡單，檢測速度快，檢測費用低；對管道介質不敏感，可用于氣液混輸管線的檢測；檢測范圍可以覆蓋整個管周；一般用于中小型管線的缺陷檢查。優(yōu)點：缺點：容易產生虛假信號；檢測靈敏度低；測厚方面不如超聲檢測方便；不能檢測軸向裂紋。超聲波檢測技術

超聲波檢測技術是利用超聲波勻速傳播且可在金屬表面發(fā)生部分反射的特性，來進行管道探傷和檢測的。它通過電子裝置，發(fā)送出超聲波的高頻（大于20kHz）脈沖，射到管壁上。反射回的超聲波，再通過傳感器探頭接收回來。由于不同部位反射到探頭的距離不同，因此超聲波返回的時間也不同。監(jiān)測器的處理單元便可以通過計算探頭接收到的兩組反射波的時間差乘以超聲波的傳播速度，得到管道的實際壁厚。從而顯示出缺陷及腐蝕尺寸。（1）檢測原理A距離AmmT壁厚Tmm超聲波探頭測量長度測量長度超聲檢測技術特點優(yōu)點測量精度高、檢測數據處理簡單，為檢測后確定管道的使用期限和維修方案提供了很大方便；能夠檢測出管道的應力腐蝕破裂和管道內壁的缺陷如夾雜等。適用于大管徑、厚管壁的檢測；缺點需要耦合劑，較難在輸氣管線上使用；對薄壁管道環(huán)縫裂紋的檢測有一定的難度。第五節(jié)、防火防爆基本原理與措施（一）基本原理與思路基本原理：采取措施避免或消除引發(fā)火災的條件、引發(fā)爆炸的條件，從而防止或消除火災、爆炸事故。引發(fā)火災的條件：可燃物、氧化劑和點火能源同時存在、相互作用。引發(fā)爆炸的條件：爆炸品或可燃物與空氣的混合物與引爆能源同時存在、相互作用。防火防爆措施1）預防性措施使可燃物、氧化劑與點火（引爆）能源沒有結合的機會，從根本上杜絕著火（爆炸）的可能性。預防性措施是最理想、最重要的措施。也是防火防爆工作的重點。該措施是指通過設置專門的裝置、設施等，使得在一旦發(fā)生火災爆炸時，能夠起到限制火災爆炸事故蔓延、擴大的作用。例如，在設備上或者在生產系統中安裝阻火、泄壓裝置；在建筑物中設置防火墻等。采取限制性措施能夠有效地減少事故損失。2）限制性措施3）消防設施按照法規(guī)或規(guī)范的要求，采取的滅火措施。一旦火災初起，就能夠將其撲滅，避免發(fā)展成大的火災事故。4）疏散性措施預先設置安全出口及安全通道，使得一旦發(fā)生火災爆炸事故時，能夠迅速將人員或者重要物資撤離危險區(qū)域，以減少損失。如在建筑物中或者飛機、車輛上設置安全門、疏散通道等。（二）預防火災爆炸事故的基本措施1、消除導致火災爆炸事故的物質條件1）盡量不使用或少使用可燃物。較為常見情況是，以不燃或難燃溶劑代替可燃或者易燃溶劑。一般說來，沸點較高（110℃）的液體，常溫（20℃）下不會達到爆炸極限濃度，使用起來比較安全。2）生產設備及系統盡量密閉化。正壓設備或系統要防止泄露；負壓設備或系統要防止空氣的滲入。（三）雷電和靜電防護雷電防護直擊雷的防護避雷針是人為設立的最突出的良導體。在雷云的感應下，針的頂端形成的電場強度最大，所以最容易把雷電流吸引過來，完成避雷針的接閃作用。防直擊雷的有效措施是避雷裝置，俗稱避雷針

法國旅行家卡勃里歐別·戴馬甘蘭1688年所著的《中國新事》一書中記有：中國屋脊兩頭，都有一個仰起的龍頭，龍口吐出曲折的金屬舌頭，伸向天空，舌根連結一根細的鐵絲，直通地下。

這種奇妙的裝置，在發(fā)生雷電的時刻就大顯神通，若雷電擊中了屋宇，電流就會從龍舌沿線睛行至地底，避免雷電擊毀建筑物。接閃器：設置在建筑物最高處的金屬物，用以吸引雷電；引下線：連接接閃器和接地體的金屬導線，用以將雷電導入大地。接地體：保持與大地接觸的金屬導體由三個組成部分：接閃器、引下線和接地體原理：將雷電能量沿設計的路線導入大地避雷針結構通過對不同屋頂坡度建筑物的雷擊分布情況調查發(fā)現，對于那些屋頂平整，又沒有突出結構（如煙囪等）的建筑物，雷擊部位是有一定規(guī)律性的。

通過試驗發(fā)現，不論屋頂坡度多大，都是屋角和檐角的雷擊率最高。屋頂坡度愈大，則屋脊的雷擊率也大；避雷帶就是對建筑物雷擊率高的部位，進行重點保護的一種接閃裝置。

避雷帶避雷網（帶）分明裝和暗裝兩種。明裝避雷網（帶）一般可用直徑8mm的圓鋼或截面12x4mm2的扁鋼做成。

為避免接閃部位的振動力，宜將網（帶）支起10～20cm，支持點間距取1~1.5m，應注意美觀和伸縮問題。暗裝時可利用建筑內不小于3mm的鋼筋。

避雷網當建筑物較高。屋頂面積較大但坡度不大時，可采用避雷網作為屋面保護的接閃裝置?！傍B巢”外表平滑，沒有普通大型建筑上突起的避雷針，實際上，它的整個“鋼筋鐵骨”構成了理想的“籠式避雷網”，鋼結構就成為了一個巨大的接收閃電的裝置，能把閃電迅速導入地下。燃氣儲罐的靜電帶電現象燃氣的靜電帶電現象很多，在燃氣作業(yè)場所常見的有以下幾種：（1）從小孔噴出時帶電燃氣從小孔噴出時，噴出的介質會與噴嘴摩擦而帶電，并會在噴嘴附近形成浮游的空間電荷。這時，若碰到絕緣物體或沒有接地的導體，這些物體會帶電，電位不斷上升。靜電防護在一定距離內人體接觸噴嘴噴出的液化石油氣蒸氣時，人體電位可達5000V。處于壓力狀態(tài)下的燃氣進入封閉的儲罐或容器時，由于內部空間電荷的電離作用，會促使電荷密度上升，從而導致危險性放電。（2）由泵向儲罐內灌注時帶電當液態(tài)的燃氣由泵向儲罐或瓶內灌注時，液化燃氣會在流動中帶電，并將電荷帶進容器內引起電荷聚集。（3）轉動的皮帶帶電在燃氣儲罐的儲存作業(yè)中，輸轉所用的烴泵、壓縮機等與電機的機械傳動，大都是用絕緣的皮帶來進行的。然而，飛速旋轉的皮帶會因運動中釋放自由電子而產生很高的靜電電位。據測試，旋轉的皮帶產生的靜電電位可高達20kV。此時的靜電荷如不能及時導出而積聚，會產生很強的靜電火花。（4）操