储运安全技术油气储运教学课件.pptVIP

1 8储运安全技术 2 8 1集输系统的安全技术 天然气集输系统是一个承压系统 天然气介质易燃 易爆 有的气田采出的天然气还含有腐蚀性和毒性都很强的H2S 这些因素给天然气集输的安全生产和人身安全带来危险 因此 天然气集输系统的建设和操作管理要特别树立安全生产的观念 根据集输系统的特点采取各种有效的安全技术措施 3 8 1 1防火与防爆技术天然气的主要成分是甲烷 还含有一些乙烷 丙烷 丁烷等较重的烃类 从地层采出的未经处理的含硫天然气还含有毒性很大的硫化氢气体 甲烷 乙烷等烃类及硫化氢气体都是易燃物质 与空气以一定比例混合后会形成爆炸性的气体混合物 4 1 燃烧及燃烧速度燃烧是一种同时有热和光发生的强烈氧化反应 燃烧必需具备如下条件 1 有可燃物质 2 有助燃物质 氧或氧化剂 3 能导致着火的火源 如明火 静电火花 灼热物体等 5 气体的燃烧不需要象液体那样经历蒸发的过程 所以燃烧速度很快 气体的燃烧性能常以火焰传播速度来衡量 一些可燃气体与空气的混合物在25 4mm直径的管道中火焰传播速度的试验数据见表8 1 6 7 2 可燃物质的自燃1 自燃点可燃物质在没有明火火源的情况下 在有助燃物质的环境中能自行着火燃烧的最低温度 称为自燃点 表8 2列出了几种物质在空气中的自燃点 8 9 影响可燃物质自燃点的因素很多 压力对自燃点有很大的影响 压力愈高 则自燃点愈低 如苯在1atm时自燃点为680 在10atm下为590 在25atm下为490 可燃气体与空气混合物的自燃点随其组成而变化 当混合物的组成符合燃烧的化学理论计算量时自燃点最低 混合气体中氧浓度增高 也将使自燃点降低 催化剂的存在对液体和气体的自燃点都会有影响 此外 容器的直径与容积在一定程度上也影响物质的自燃点 10 2 可燃物质的自燃某些可燃物质的自燃点很低 在常温下就能发生自燃 与常温空气接触就能着火的物质有黄磷 磷化氢 铁的硫化物等 这类物质最为危险 现以硫化铁为例说明如下 11 干燥的铁的硫化物 FeS Fe2S3等 极易自燃 自燃时 其主要反应如下 12 含硫气田的集输管道和站场设备中 存在着不少因腐蚀而产生的硫化铁 如果设备或管道打开而不采取适当措施 干燥的硫化铁与空气接触 便能发生自燃 如有天然气存在 还有可能发生爆炸事故 13 预防硫化铁的自燃 采取的措施有 1 在打开可能积聚有硫化铁的容器前 应喷水使硫化铁处于润湿状态 2 定期清管和清洗设备 除去管道 设备内的硫化铁 3 减缓或防止金属设备的腐蚀 以减少或防止硫化铁的生成 14 3 爆炸性混合物可燃气体以一定比例与空气均匀混合后若遇火源 气体混合物的瞬间快速燃烧会引起爆炸 该气体混合物称为爆炸性混合物 15 1 爆炸极限可燃气体与空气构成的混合物 并不是在任何混合比例之下都是可燃或可爆的 而且混合的比例不同 火焰蔓延的速度也不同 浓度低于某一极限或高于某一极限 火焰便不能蔓延 可燃气体在空气中刚足以使火焰蔓延的最低浓度 称为该气体的爆炸下限 同样 刚足以使火焰蔓延的最高浓度 称为爆炸上限 爆炸极限一般用可燃气体在混合物中的体积百分数来表示 16 爆炸极限在防火 防爆上具有重要意义 为保证生产的安全 必须避免所处理的气体达到爆炸极限范围之内 表8 3列出了几种气体在一般情况下的爆炸极限 17 2 爆炸极限的主要影响因素爆炸极限不是固定的数值 而是随一些因素而变化的 影响爆炸极限的主要因素有混合物的原始温度 压力 惰性气体的含量 容器的大小等 1 原始温度混合物的原始温度愈高 则爆炸极限的范围愈大 即下限降低而上限增高 这是由于混合物温度增高 加快了燃烧速度的结果 这样 原来不燃或不爆的混合物 由于温度升高就变成可燃可爆了 18 2 原始压力混合物的原始压力对爆炸极限有很大影响 一般情况下 当压力增加时 爆炸极限的范围扩大 并且上限随压力变化很显著 这是由于在增压情况下 物质分子间距离更为接近 使燃烧反应更容易进行 图8 1说明了压力对甲烷爆炸极限的影响 相反 在减压情况下 爆炸极限的范围随压力的减小而缩小 19 20 3 惰性介质混合物中加入惰性气体 爆炸极限的范围会缩小 当惰性气体达到一定浓度时 可以完全避免混合物发生爆炸 这是由于惰性气体的加人使可燃物分子与氧分子隔离 在它们之间形成不燃的 障碍物 图8 2表示含甲烷的混合物中加入惰性气体对爆炸极限的影响 21 22 由图可见 混合物中惰性气体增加 对上限的影响较之对下限更为显著 因为惰性气体浓度加大 表示氧的浓度相对减小 而在上限时氧的浓度已经很小 故惰性气体浓度稍为增加一点 即产生很大影响 使爆炸上限急剧下降 23 4 容器容器的材料和尺寸对爆炸极限也有影响 在管道中进行的气体混合物爆炸实验表明 管道直径愈小 爆炸极限的范围也愈小 这可用器壁上的接触效应和热损失来加以解释 5 点火源能量电火花的能量 火源与混合物的接触时间的长短等 对爆炸极限都有一定的影响 如甲烷 对电压为100V 电流强度为2A的电流产生的电火花 其爆炸极限的范围为5 9 13 6 如用3A电流产生的电火花 则爆炸极限范围扩大为5 85 14 8 24 3 爆炸温度与压力气体混合物爆炸后的最高温度 可根据气体和燃烧产物的焓值按热量平衡的原理来计算 由于爆炸过程在瞬间完成 因此可不计热量的损失 实际上 气体混合物在密闭容器中的爆炸刚结束 系统处在最大爆炸压力状态时 爆炸中心和爆炸边缘点的温度是不同的 因此 计算的最高爆炸温度可认为是一种平均值 25 26 4 燃烧与爆炸的预防措施在生产中 防止火灾与爆炸事故的基本原则是 1 所处理的物质应避免处于足以发生燃烧或爆炸的危险状态 2 消除一切足以导致着火的火源 27 1 防止可燃可爆系统的形成 1 系统密闭与环境通风 系统密闭可使气体或蒸气不能泄漏 环境通风使泄漏出的可燃气体不可能积聚 可燃气体漏出或空气进入充有可燃气体的设备中 都可能导致事故发生 因此设备应保持密闭 设备本身及与它相连的一切管道 都不能有明显的渗漏 在投产前或定期检查时应按规定进行试压及严密性试验 操作压力必须加以控制 防止超压 28 设备很难保证百分之百的绝对不泄漏 因此有必要采取通风的方法防止可燃性气体在车间内积聚 在设置通风系统时 应注意密度较大的气体或蒸气在低洼处积聚 通风设施的电气部分应按要求采用防爆型的 29 2 充惰性气体 在可燃气体与空气的混合物中加入足够量的惰性气体 可以达到消除爆炸可能性的目的 在工业上常用的惰性气体有氮 二氧化碳 水蒸气 在开工前及停工后 用惰性气体对系统进行吹扫或置换 以防止事故的发生 3 遵守安全操作规程与加强科学管理 应根据工艺介质的易燃易爆特性 制定安全操作规程和管理制度并严格遵守 30 2 火源的消除引起燃烧爆炸的火源一般有明火 摩擦与撞击产生的火花 电气设备或静电放电火花等 为消除火源 采取的措施有 1 建立严格的动火制度 未经许可不得在生产区使用明火或进行焊接作业 2 防止摩擦与撞击产生火花 如敲击设备或管道应使用由铜 铝等材料制成的不发生火花的工具 在倾倒易燃液体时 为防止铁桶与金属设备撞击产生火花 应在其接触部位覆以不发生火花的材料 31 3 使用防爆型电气设备 根据不同的爆炸和火灾危险场所等级选用不同防爆等级的电气设备 照明应采用防爆灯具 4 按规定对有关设备 设施进行接地 使所生成的静电能迅速导入大地 5 对于含硫天然气的集输系统 必须密切注意预防硫化铁的自燃 脱水后的含硫干气输送可防止管道的腐蚀 但在管道投入运行前 应按规定对管内进行彻底的干燥 32 8 1 2防毒含硫天然气的集输系统除了要预防火灾 爆炸危险事故之外 还应采取相应措施预防中毒事故的发生 由于硫化氢是毒性很大的气体 吸人高浓度的硫化氢会迅速死亡 即使低浓度的硫化氢 也会刺激眼睛 鼻子和喉咙 33 空气中含不同浓度的硫化氢对人体的危险性如下 1 长期接触的极限值 TLV 10mg L 体积 下同 2 接触数小时后有轻微症状 70 150mg L 3 呼吸1h不致出现严重反应的最高浓度 170 300mg L 4 接触30min至1h后有危险 450 500mg L 5 30min之内致命的浓度 600 800mg L 人体对硫化氢的生理学反应见表8 4 34 表8 4硫化氢对人体的毒性 35 表8 4硫化氢对人体的毒性 续表 36 可以看出 即使较低浓度的硫化氢对人都是致命的 为预防硫化氢中毒事故的发生 含硫天然气集输系统必须采取有效的防毒安全措施 1 集输管道应有正确的设计 施工和规范的操作管理 避免含硫天然气的泄露 2 含有硫化氢的天然气集配站场 应在适当位置装设2 3个风向指示标 37 3 在站场的工艺装置和有工艺设施的建筑物内 应装设硫化氢检测报警仪 避免操作人员误入有硫化氢泄漏的场所 4 操作和维护人员在取样或处理故障时应戴防毒器具 5 如需进入容器内检修 应事先对容器内的介质进行置换和吹扫 当容器内的氧含量大于18 H2S含量小于10mg m3时 才允许进行检修作业 38 8 1 3集输系统的安全保护集输系统的安全保护包括集输管道和集输站场的安全保护 安全保护内容包括防火 防爆和防毒等 防毒方面的内容已在上节做了介绍 下面介绍集输管道与站场的防火 防爆安全保护 39 1 集输管道的安全保护1 集输管道的防火安全保护集输管道的防火安全保护主要是防止管道破裂和放空不当引起火灾 主要方法是采取防火安全措施 以实现安全生产 安全措施的内容包括两方面 1 管道选材正确并具有足够的强度 2 管道同其他建筑物 构筑物 道路 桥梁 公用设施及企业等保持一定的安全距离 40 管道的强度设计应符合有关规程 规范的规定 管道施工必须保证焊接质量并符合现行标准规范的要求 同时采取强度试压和严密性试压来认定 在生产过程中应对管道进行定期测厚 并保持良好的维护管理以保证管道的安全运行 41 2 集输管道的防爆安全保护主要应防止管道泄漏 避免泄漏气体的燃烧和在封闭的空间内产生爆炸 因此集输管道的防爆安全保护 应通过管道设计时材料选择和强度计算的正确 施工质量的确认和生产过程中定期巡线检漏工作来保证 42 3 集输管道的限压保护和放空 1 采气管道的限压保护采气管道的限压保护一般通过井场装置的安全阀来实现 天然气集气站进站前管道上设置的紧急放空阀和超压报警设施 对采气管道的安全也能起保证作用 43 2 集气管道的限压保护集气管道的限压保护通常由出站管道上安全阀的泄压功能来实现 同时集气管道应有自身系统的截断和放空设施 集气支管道可在集气站的天然气出站阀之后设置集气支管放空阀 长度超过1km的集气支管 可在集气支管与集气干管相连接处设置支管截断阀 集气干管末端 在进入外输首站或天然气净化厂的进站 厂 截断阀之前 可设置集气干管放空阀 并在该处设置高 低压报警设施 该报警设施一般设在站内由站内操作人员管理维护 44 2 集输站场的安全保护1 集输站场的防火防爆措施 1 集输站场的位置及与周围建筑物的距离 集输站场的总图布置等应符合防火规范的规定 2 工艺装置和工艺设备所在的建筑物内 应具有良好的通风条件 凡可能有天然气散发的建筑物内应安装可燃气体报警仪 45 2 集输站场的限压保护和放空 1 井场装置的限压保护 井场装置的限压保护如图8 3所示 图8 3井场装置的限压保护 46 各种限压保护设备的作用是 高低压安全截断阀 如图8 3中的3所示 它是一种以气体为动力的活塞式高低压截断阀 当采气管道的压力高于上限或低于下限时 安全截断阀3即自动关闭 采气管道超过上限压力 一般是因为采气管道堵塞或集气站事故情况下紧急关闭进站截断阀而造成的 采气管道低于下限压力 一般是因为采气管道发生事故破裂所致 弹簧安全阀 如图8 3中5 8所示 是一种超压泄放设备 管道系统具有不同压力等级时 为防止上一级压力失控 保护下一级压力系统的设备和管道 一般须装设泄压安全阀 47 2 集气站的限压保护 通常集气站中的节流阀将全站操作压力分成两个等级 凡有压力变化的系统 在低一级的压力系统应设置超压泄放安全阀 安全阀与系统之间应安装有截断阀 以便检修或拆换安全阀时不影响正常生产 在正常操作时 安全阀之前的截断阀应处于常开状态 并加铅封 常温分离单井集气站 在进 出站的截断阀之间 可在高压系统或在中压系统设一个紧急放空兼作检修时卸压放空的放空阀 放空气体应引出站外安全地段放空 48 常温分离多井集气站的多组平行生产装置 在设置安全阀的管段附近 应同时设置一个检修泄压放空阀 并汇伺安全阀的放空气体 合并引出站外放空管放空 在多组平行生产装置的汇气管上装设一个紧急放空阀 作为全站超压泄放之用 低温分离集气站中 高压分离器和低温分离器之前分别设有节流阀 故有压力等级的变化 因此在高压分离器和低温分离器的前或后的管段上 应分别设置超压泄放安全阀 设在分离器进口管段上的安全阀 其泄放介质应考虑为气液混相 设在分离器出口管段上的安全阀 其泄放介质则为气相 49 8 2油库安全技术知识由于石油库 易产生静电 易挥发和渗漏以及带有一定毒性的石油产品 一旦失控 就将导致火灾 爆炸和人员中毒等事故的发生 甚至由于缺乏必要的安全技术知识以及采取措施不力等还可造成或加大事故的损失程度 50 1998年 国家颁发了 消防法 确认了 预防为主 防消结合 的消防工作方针 中国石油化工集团公司也重审了 安全第一 预防为主 全员动手 综合治理 的安全生产方针 井发布了 消防安全管理规定 坚持 谁主管 谁负责 的原则 实行安全责任制和防火责任制 石油库进行安全管理时必须结合具体情况严格地执行 为了保证油品储运过程中的作业安全 严防各类事故的发生 51 8 2 1防火防爆基础知识燃烧与爆炸对油品储运有很大的破坏性 因而必须引起我们的高度重视 切实做好石油库的防火防爆工作 以保障人民生命和国家财产的安全 因此说 做好防火防爆工作是石油库安全管理 乃至整个油库管理工作的一个永恒的主题 做为一名油品储运工了解和掌握一些必要的防火和防爆知识 是强化石油库安全管理 不断增强安全意识和素质 确保石油库安全的关键 52 物质按其燃烧性分为不可燃烧物 难燃烧物和可燃烧物三类 石油及其产品的主要成分是碳氢化合物及其衍生物 属于可燃性物质 可燃性物质可分为可燃物和易燃物两种 凡闪点不大于45 的油品为易燃易爆物品 如汽油 煤油 闪点大于45 的油品为可燃物品 如重质油品 53 1 油品的危险特性1 易燃性燃烧是伴随着发光 发热的快速氧化反应 油品的组成主要是碳氢化合物及其衍生物 是可燃性有机物质 其中许多油品的闪点较低 同燃点很接近 不需要很高温度 甚至在常温下蒸发速度也很快 由于油品在储存收发作业中 不时能是全封闭的 导致油蒸气大量积聚和飘移 存在于有大量助燃物的空气中 氧气供给充分且难以控制 只要有足够的点燃能量 很容易发生燃烧 54 油品的燃烧速度很快 尤其是轻质油品 汽油的燃烧线速度最大可达5mm min 水平传播速度也很大 即使在封闭的储油罐内 火焰水平传播速度可达2 4m s 因此油品一旦发生燃烧 氧气供给难以控制 很容易造成更大的危险性 55 2 易爆性物质发生变化的速度急剧增加 在极短时间内释放出大量的能量 温度及压力急剧增加的物理化学过程称爆炸 石油产品的蒸气中存在一定数量的氢分子 含有氢分子的抽蒸气与空气组成混合气体的比例达到一定时 碰到很小能量的引爆源 也就发生爆炸 许多油品的爆炸浓度下限很低 尤其是轻质油品 油蒸气易积聚飘移波及范围大 浓度在爆炸极限范围内的可能性很大 只要有足够能量的引爆源存在 便可发生爆炸 56 油品的易燃性也决定了燃烧与爆炸的转变过程 当空气中的油气浓度在爆炸极限范围以内时 与火源接触 随即发生爆炸 如果油蒸气能够不断地补充 就创造了继续燃烧的条件 即爆炸转为燃烧 容器内油品蒸气浓度高出爆炸极限的上限时 遇有火源 则先燃烧 当油蒸气稀释到爆炸极限范围内时 便转为爆炸 即燃烧转为爆炸 57 油品的易爆性还由于油气所需的引爆能量小 引爆能量仅为0 2mJ 而油库中的各类引爆源 如明火 散热设备的表面高温 电气设备点火源 通过高温气体 三种形式的静电放电闪火等 均具有足够的能量来引爆油气混合物 油品的易爆性还表现在爆炸温度极限越接近于环境温度 越容易发生爆炸 冬天室外储存汽油 发生爆炸的危险性比夏天还大 夏大在室外储存汽油回气温高 在一定时间内 汽油蒸气的浓度容易处于饱和状态 往往先燃烧 而不是爆炸 58 3 易积聚静电荷性两种不同物体 包括固体 液体 粉尘和气体 经过摩擦 接触后脱离等相互运动的机械作用 就会产生电荷 其中一物体带下电荷 则另一物体就带负电荷 这就是易积聚电荷性 59 电荷的产生和积聚与物体的导电性能有关 当物体的电阻率小于108 m 时为导电体 因其电阻率小 产生的静电很快消散 不容易积聚 不致5 起静电危害 电阻率在108 1010 m之间的物体 产生的静电积聚不严重 称为静电亚导体 当电阻率大于1010 m时为静电非导体 易产生积聚静电荷 消散较慢 油品的导电率一般都较低 即电阻率偏大 大多数都高于1010 m 属静电非导体 静电荷的产生和积聚容易引起放电闪火 而油气的点燃能又低 很容易酿成火灾爆炸事故 60 4 易蒸发 易扩散 易流淌性石油产品主要由烷烃和环烷烃组成 大致是碳原子数4个以下为气体 5 12个为汽油 9 16个为煤油 15 25个为柴油 20 27个为润滑油 碳原子数16个以下为轻质馏分 烃类分子很容易离开液体 挥发到气体中 这就叫挥发或蒸发 蒸发量与速度和液体的温度特别是表层温度 液面压力 气体空间 蒸发面积 接触空气的流速 以及本身的密度有关 1kg汽油大约能蒸发成0 4m3的汽油蒸气 煤油和柴油虽然蒸发较慢 但比水蒸发快得多 61 油气的密度 甲烷为0 7kg m3 乙烷为1 375kg m3 丙烷为2 005kg m3 而空气为1 29kg m3 虽然除甲烷外都比空气人 但仙气同主气混合后的混合气体密度 问空气接近 尤其是轻质油的蒸气同生气的混合物 受风影响扩散范围厂 大风时 油气也可沿地向疏散出501 以外 并没地面和水面飘移 积聚在坑洋地带 所以油库中各建筑物之间一定要有女全距离 并考虑风向 风力大小 以防火火及灾情扩大 62 液体都有流动扩散的特性 油品的流动扩散能力取决十油品的粘度 低粘度的轻质袖 巳 密度小于水 其流动扩散性很强 重质油品的粘度虽高 但温度升高 粘度降低 其流动扩散件也增强 所以储存油品的设备由于穿孔 破损 常发生漏油事故 蒸发出的油蒸气比空气重 能贴地面 水面流动飘散 还能存积在坑洼处同空气混合后形成爆炸气体 油品这种易蒸发 易扩散 易积聚的特性 往仆是引起火灾爆炸或扩大灾害范围的根源 63 5 易沸溢性重质汕品一股个易燃烧 一旦燃烧不易扑灭 重质或含有水分的油品 如原汕 着火燃烧时容易产生夫溢 爆喷现象 使燃烧的油品大量外溢 甚至形成火柱 可高达70 80m 喷射距离可达120m 不仅容易造成人员伤亡 扑救困难 而且由于火焰辐射热量高 容易从成油罐间的火灾蔓延 油中的水滴遇到如此高的温度必然汽化 体积膨胀 形成泡沫状 以很大的压力升腾到油加 并把着火油品带到上面 向周围喷溅 这种火灾破坏性极大 波及面也宽 64 形成重质油品和含有水分的油品沸溢原因主要是热辐射 热波作用和水蒸气的影响 与油罐发生火灾时 山了热辐射作用 液面温度小断升高 随时问的增长 加热层也越厚 先是轻馏分被烧掉 市馏分逐渐下沉 通过热量传递 加热到油品深部 并且重质油品和原油中含水汽化形成气泡 体积膨胀1700倍 以很大的压力急剧冲击液面 形成火柱 造成沸腾突溢性事故 65 6 易受热膨胀性油品受热后 温度升高 体积膨胀 如汽油 温度变化1 其体积变化0 12 一个5000m3汕罐 温度升高1 其油品体积将膨胀60m3 同时也使蒸气压增高 所以储存汽油的密闭油桶如靠近高热或日光曝晒 受热膨胀 桶内压力增加 容易造成容器胀破 另一方面 当容器内灌入热油冷却时 又会使油品体积收缩而造成桶内负压 引起容器吸瘪 这种热胀冷缩现象会损坏储油容器而发生漏油现象 在火灾现场附近的油桶受到火焰辐射的高热作用 如不及时冷却 可能口油桶膨胀爆裂 增加火势 扩大火灾面积 66 由于油品的热膨胀忖 若容器灌装过满 管道输油后不及时排空 又无泄压装置 由于外界温度的上升或下降速度过大 会造成设备胀破 吸瘪等事故 如气温骤降 油罐呼吸阀的真空阀盘 因某种原因来不及开启 或向外发油时真空阀来不及开启 或开户不够 内使油罐凹陷 抽瘪的现象常有发生 故储油容器 尤其是各种规格的油桶 不同季节都应规定不同的安全容量 输油管道上应设有泄压装置 67 7 毒性毒性是指某些物质接触或侵入生物机体后 发生生物化学变化 破坏生理机能 引起功能障碍 疾病甚至死亡 68 石油产品及其蒸气一般都具有毒性 它属于刺激型 麻醉型或腐蚀型的低毒或中等毒性的物质 特殊情况下 才具有较高毒性 储存这些有毒物品时 要引起高度重视 石油产品为改善性能 过去常在油品中添加一些含毒性物质 虽然含量较小 但毒性较大 如汽油中添加四乙基铅 演乙烷 二氯乙烷 机械用油中加入一些添加剂等 油库作业中 人体防护不可能全封闭 不可避免地接触到油品 吸入油蒸气 引起慢性中毒及职业病 因此油库中应加强防毒劳动保护措施 69 2 燃烧与爆炸机理1 燃烧条件燃烧是一种同时有光和热产生的快速氧化反应 燃烧必须具备放出热量 发出光和氧化反应剧烈这三个特性 通常所见的燃烧仅指可燃物在空气中与氧发生剧烈的氧化反应 70 任何物质发生燃烧必须具备一定的条件 它通常对用经典的燃烧三角形来解释 三角形的每一条边代表着燃烧反应的一个条件 即可燃物 助燃物和着火热源 当其中任何一个条件不具备时 燃烧就不能进行 油库防火与灭火也常是从这三要素着手进行控制 然而新的研究表明 某些液体燃料可以长期接触氧气而不发生燃烧 而有些液体燃料却能在氧气含量不足的空气中继续燃烧 原因在于有无自由基的存在 说明自由基也是燃烧的附加条件 这样燃烧条件由燃烧三角形发展到燃烧四面体 71 1 可燃物质无论是固体 液体和气体 在一定条件下凡能与空气中氧或其它氧化剂起剧烈反应的物质都是可燃物质 如木材 纸 沥青及各种油品都是可燃物质 可燃物存在是燃烧发生的基础 2 助燃物质助燃物质就是支持物质燃烧的另一种物质 一般是指氧或氧化剂 主要是空气中的氧 氧在空气中的含量 按体积比为21 按质量比为23 可燃物质没有氧助燃是不会燃烧的 只有当氧能源源不断地供给时 才会连续燃烧 72 在可燃性混合气体燃烧中 助燃物质和可燃物质必须具备一定比例 可燃性混合气体是指燃烧极限浓度以内混合物气体 在一定温度和压力下 只有浓度在一定范围内的混合气体 才能被点燃并传播火焰 这个似合气体的燃料的浓度范围就称该燃料的燃烧极限 如在油气混合物中 当氧气浓度小于9 时 燃烧就不能继续 或者当混合气体中惰性气体浓度达到一定值 如二氧化碳浓度达到30 35 时 水蒸气体积浓度大于30 时 燃烧也会中断 燃料的燃烧极限是受混合气体的种类和氧气 惰性气体等浓度的影响而变化的 73 3 着火热源着火热源就是把可燃物质的一部分或全部加热到发生燃烧所需要的温度和热量的热源 各种可燃物质的性质的不同 着火时所需要的热量和温度也不同 如木材一般加热到280 350 时着火 煤炭一般在400 时着火 而石油产品的着火温度高于门点的l 30 常用火焰引火 当火焰没有足够的热量使可燃物质加热到着火温度时 仍不能发生燃烧 用燃着的火柴去点燃润滑油 润滑油就不一定会燃烧 74 4 活性基团燃烧实际上是气体分子间的活性基团相互作用 要维持燃烧 必须保证活性基团链锁反应的连续性 燃烧过程中如受负催化剂作用 活性基团不能连续供给时 燃烧就会中断 如汽油在燃烧时 碰到干粉等负催化剂 灭火剂就会吸收大量活性基团 破坏链锁反应 造成活性基问缺乏而中上燃烧 75 2 爆炸极限与爆炸机理 1 爆炸极限可燃性气体或可燃性液体的蒸气与中行或氧气混合后 在某一浓度范围内 遇到火源将引起爆炸 此浓度范围称为混合气体的爆炸极限范围 当浓度高于或低于某一极限值时 火焰便不再蔓延 所以这个能使可燃气体或蒸气与空气或氧气组成的混合物在点火后可以蔓延的最低浓度称为该混合气体的爆炸下限 同样能使火焰蔓延的最高浓度称为混合气体的爆炸上限 这种油气与空气按一定比例混合 浓度在爆炸极限范围以内的混合气体称为爆炸性混合气体 76 混合物浓度低于爆炸下限时 因含有过量的空气 空气的冷却作用阻碍了火焰的蔓延 当浓度高于爆炸上限时 空气含量不足 火焰也不能传播 所以当浓度在爆炸范围以外时 混合物就不会爆炸 对于浓度在爆炸上限以上的混合物还不能认为是安全的 一旦补充进空气就有危险性 爆炸极限是爆炸必须具备的一个条件 77 可燃液体除爆炸浓度极限外 还有爆炸温度极限 因为液体的蒸气浓度是在一定温度下形成的 可燃液体在一定温度下 由于蒸发而形成等于爆炸浓度极限的蒸气浓度 这时的温度即为爆炸极限 爆炸温度极限有上限和下限之分 爆炸温度下限 即液体在蒸发出等于爆炸浓度下限的蒸气浓度时的温度 液体的爆炸温度下限即是液体的闪点 爆炸温度上限 即液体在该温度下蒸发出等于爆炸浓度上限的蒸气浓度 78 例如 汽油的爆炸温度下限是一38 上限是一8 在这个温度范围之内 汽油蒸气与空气的混合物都有爆炸危险 爆炸极限是实际测定出来的 某些油品的爆炸极限参考数据如表8 5 79 80 爆炸极限不是一个固定值 各种不同的可燃气体或液体 由于它们的理化性质不同 具有不同的爆炸极限 同一种可燃气体或液体的爆炸极限也不是一个固定的值 受各种因素的影响而变化 在一定条件下所测得的爆炸极限具有普遍的参考价值 81 2 爆炸机理爆炸必须具备以下条件 一是要有油蒸气存在 且气体浓度在爆炸极限范围内 二是有足够的引爆能量 油品爆炸往往与燃烧相联系 爆炸可转为燃烧 燃烧也可转为爆炸 82 油品蒸气与空气的混合气体处在爆炸极限范围内时 一接触火源便先爆炸后燃烧 当混合气体的浓度超过极限的上限时 接触火源后先燃烧 当浓度降到上限以下 或空气继续补充 浓度稀释到上限以下 就发生爆炸 油品火灾过程中 常有一个火球接着一个火球直冲上空就是这种相互转变的现象 爆炸极限除了用油品蒸气在空气中的体积百分比浓度表示外 还有相应的温度 因此也存在爆炸温度极限 如表8 5 汽油爆炸温度极限在一38 一8 煤油在40 86 之间 83 3 油库危险区域划分1 危险区域划分油库内许多生产和生活设施在不同环境条件和作业条件下具有不同的安全要求 特别是安全用电要求 为了便于正确合理地进行电气设计 设备选型 安装 运行 检修 维护和安全管理 把油库划分成爆炸危险区 火灾危险区和一般用电区 84 爆炸危险区油库爆炸危险区域是指油品蒸气与空气混合后 有可能达到爆炸极限的区域 包括易燃油品闪点低于或等于环境温度的可燃性油品的生产作业区及其周围的有限空间 油库内经营的汽油 溶剂油 煤油 一35 柴油等挥发出来的气体 按其在生产作业区出现和积聚形成爆炸性气体混合物的频繁程度和持续时间 将爆炸危险区划分为三级 85 0区 连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境 l区 在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境 2区 在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境 或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境 86 火灾危险区火灾危险区是指闪点高于环境温度的可燃油品生产作业区 火灾危险环境应根据火灾事故发生的可能性和后果 以及危险程度及物质状态的不同 按下列规定进行分区 21区 具有闪点高于环境温度的可燃液体 在数量和配置上能引起火灾危险的环境 22区 具有悬浮状 堆积状的可燃粉尘或可燃纤维 虽不可能形成爆炸混合物 但在数量和配置上能引起火灾危险的环境 23区 具有固体状可燃物质 在数量和配置上能引起火灾危险的环境 87 一般用电区域一般用电区域是指除上述两类区域外的所有场所 如办公楼 食堂等一些供行政和生活用的建筑物场所 火灾危险区和一般用电区域均可称为非爆炸危险区域 88 2 油库主要作业场所爆炸危区域划分油库各主要作业场所的爆炸危险区域划分可参照规范标准图例 并根据爆炸危险区域的定义及划分的有关原则结合油库具体情况进行划分 89 易燃油品泵房易燃油品泵房是输转 灌装 储存闪点低于或等于环境温度的易燃油品作业区 故属于爆炸危险区域 划分范围如下 通风不良的易燃油品泵房内部划为1区 通风良好的易燃油品泵房及有孔或开式墙外与墙等高3m以内空间距地坪0 6m高 距室外3m以内的空间划为2区 当泵房爆炸危险区域内地坪以下有坑 沟存在时 坑 沟内的危险区域要提高一级 90 槽车装油场地铁路槽车和汽车罐车可用来装卸轻质油品 故属于爆炸危险区域 其划分等级如下 油罐车内部液体表面以上空间划为0区 以通气口为中心 15m为半径的球形空间 以密闭卸油口为中心 半径0 5m的球形空间及爆炸危险区内的坑或沟划为1区 以通气口为中心 3m为半径的球形并延至地坪及以密闭卸油口为中心1 5m为半径并延至地坪的空问划为2区 91 地面储油罐地面储油罐主要有钢质拱顶油罐及内浮顶油罐 储存易燃油品时 属爆炸危险区域 拱顶油罐在正常储存易燃油品的情况下 液体表面以上的空间划为0区 以呼吸阀为中心半径1 5m的空间和防火堤内地坪以下的坑 沟划为1区 距离储罐的外壁和顶部3m的范围内及防火堤至罐外壁高度为堤顶高的范围划为2区 内浮顶油罐在正常储存易燃油品的情况下 浮盘上部至罐壁顶部空间及爆炸危险区域内的坑 沟划为1区 储罐外壁和顶部3m范围内及防火堤至罐外壁 其高度为堤顶高的范围内划为2区 92 4 电气整体防爆基础知识1 电气整体防爆的概念电气整体防爆是指在爆炸危险区域内的全部电气设备 线路 附件的设计 选型 安装 施工 运行维护及安全技术管理均应符合相应的防爆等级要求 93 2 电气整体防爆的基本要求电气整体防爆的基本要求是 爆炸危险区域内的全部电气设备符合该区域防爆类 级 组 从设计 制造 安装 使用到报废 在设备的生中 始终保持完整的电气防爆性能 爆炸性混合气体按照最大试验安全间隙和最小点燃电流比分为二类 I 三级 A B C 按照物质的自燃温度分为六组 T1 T2 T3 T4 T5 T6 油库中储存的汽油 溶剂汽油 煤油等轻质油品蒸气 均属于 类A级T3组爆炸气体 所以选用的电气设备的类别 级别和组别都不应小于油气的等级 94 3 防爆电器的使用与维护油库中选用防爆电器设备 主要应用于爆炸危险场所 应根据用电规范和要求 针对不同类型电气设备 规定0区只能选用本安型 1区可以选用本安型 隔爆型 增安型及其它防爆型设备 2区可以选用1区和0区的所有设备 防爆电器包括防爆开关 防爆接线盒 防爆电机及电气安全装置等 为使电气整体防爆 一方面要求正确选型 另一方面要求在使用中要正确操作 并保证接线良好 避免挠性管松动 使用中还要由专业人员进行定期断电检修 油库的电气设备一般只进行小修 而不进行大修 95 油库中还经常使用电气安全装置 电气安全装置除用来防止触电 接地等电气事故外 也用来防止火灾爆炸 机械伤害等非电气事故 电气安全装置种类很多 按照电气安全装置的用途可分为漏电保护装置电气安全联锁装置和信号装置等 96 5 油库防火防爆的基本措施燃烧爆炸事故对石油库的安全威胁极大 油品储运过程中必须切实加强防火防爆的工作 根据发生燃烧爆炸的条件 强化防火安全意识和必要的安全防范技术措施的教育 控制住火源和引爆源 妥善处理好可燃物 减少油品蒸气积聚等 是石油库做好防火防爆工作的基本措施 97 1 控制火源 1 控制明火源所谓明火主要是指整个经营管理过程中的加热用火 维修用火及其它火源 在油库内进行电焊 气焊 铸锻等明火作业时 必须严格按规章制度进行 在动火作业前要申请用火票 妥善处理用火现场 严格落实有关的防火措施 经批准后 方可用火 在动火作业中 现场应有专人进行消防值勤和动火现场监督 作业结束后 要仔细清理现场 彻底消除火源 并关闭电源等 经检查无误后 人员方可离去 98 储罐区和收发作业区以及桶装油料储存区等都是防火禁区 必须切实加强明火管理 进入油库不准携带火种 如火柴 打火机等 更不准在库内吸烟 汽车和拖拉机等进库前必须戴防火罩 停车后立即熄灭发动机 并严禁在库内检修车辆 也不准在作业过程中启动发动机 以防火星飞出引起爆炸性混合气体燃烧爆炸 铁路机车入库时 要加挂隔离车 关闭灰箱挡板 并不得在库区清炉和在非作业区停留 油轮停靠码头时 严禁使用明火 禁止携带火源登船 99 2 防止金属摩擦与撞击火花金属零部件以及工具间的相互摩擦与撞击而产生的火花 也能引起油品的燃烧或爆炸 因此应避免和防止金属间的摩擦和撞击 如清罐时和扫槽车底油时 不能直接用金属刷清扫 要用木质材料清扫 各类油泵 电动机等运转机械的轴承要及时加油 保持良好润滑 防止干摩擦产生火花 并经常消除附着在轴承上的可燃污垢 100 在火灾爆炸危险区域拆装维修设备时 而使用铜制防爆工具 严禁敲打作业 搬运油桶等金属容器时应避免互相碰撞 不得抛掷 撞击 震动 更不准在水泥地面滚动无垫圈的油桶 油品在接卸作业中 要避免接卸鹤管在插入和拔出槽车口或油轮舱口时碰撞 凡是在油气存在的地方 都不能使用非防爆工具碰击钢质金属 严格执行出入库和作业区的有关规定 不准穿铁钉鞋进入油库 特别是攀登油罐 油轮 油罐车和踏上油桶 101 3 防止电火花电器设备等由于老化 短路或操作时触头分合等原因也会引起火花 同样可以引起油品的燃烧爆炸 因此油库及一切作业场所使用的电气设备 都必须符合场所的防火防爆要求 安装也应符合有关的安全技术要求 严禁有破皮 露线及发生短路的现象存在 102 严禁行何一级电压的架空线路跨越储油区和桶装轻油库房 收发油作业区以及油泵房等的上空 并不得随意拉接临时线路 通入油库的铁轨 必须在进入油库铁路大门以前的钢轨接缝处安装绝缘隔板以防止外向的杂散电流进入油库 103 4 防雷电和静电雷击和静电放电产生火花也会导致油品燃烧爆炸 有关这方面的知识将在后向介绍 104 2 正确处理可燃物在油库经营管理中 可燃物的正确处理主要注意以下几点 1 严防油品的跑 冒 滴 漏油品储运工作中 跑 冒 滴 漏往往导致油品在作业场所扩散 它是发生火灾爆炸事故的重要原因之一 工作中操作人员要精心操作 加强设备维护 提高设备完好率 发现泄漏部位要及的修复 油品输转作业中 要坚持巡回检鱼 随时注意输油泵出口压力表和入口真空表的读数变化 防止管道损坏等原因导致跑油事故的发生 105 对在装卸油品作业发生的跑 冒 滴 漏油品 应及时予以清除处理 油罐 罐车等储油容器收装油品时 要密切注意油面上升清况 不得超高 严防冒油 近来 一些油库采用了压敏式或光导式液位计量仪表 基本上可以避免冒油事故的发生 此外 严禁将油污 油泥 废油等倒入下水道或明渠排放 应收集于指定地点 妥善处理 达标后排放 106 2 减少油品蒸发油库中 由于受设备的作业条件的限制 油品不可避免蒸发 形成爆炸性混合气体 依靠一次防护措施是达不到要求的 必须采取二次防护措施 以弥补一次防护措施的不足 目前减少油品蒸发的主要措施是 尽可能使油罐或油桶满装 防止油品泄漏 降低油罐内温差 采用内浮顶油罐 进行油气回收 改进设备及操作等 107 3 防止可燃气体积聚油品蒸发后 与空气形成爆炸性混合气体 容易在低洼 不通风的场所积聚 这些积聚的爆炸性混合气体 是发生火灾爆炸事故的重大隐患之一 因此要防止可燃气体在房间 坑洞等场所积聚 目前许多油库的泵房等易积聚可燃气体的工作部位 已经安装了可燃气体报警仪等安全监控设备 一旦发现油品蒸气浓度超过安全规定时 应及时查明原因 并认真妥善地加以处理 对于泵房和库房等易于积聚油气的场所应采取机械通风 以排除油品蒸气 未经洗刷的油桶 油罐及其它储油容器 严禁修焊 108 4 通风和惰化清洗含硫油罐沉积物或其它含硫 含磷等具有自燃能力的物质时 要防止其产生自燃 可针对不同情况而采取通风 散热 淋水降温等措施来防止其自燃和爆炸的发生 或采取隔绝空气 充入惰性气体进行保护 油抹布 油棉纱等 也极易自燃并可引起火灾 应装入专用的金属箱桶内 放置在安全地地点并及时清除之 切勿堆放在不通风的地方 109 5 做好可燃物质的隔离油品一般均有较好的流动性 同此要防止储油容器破裂后油品流散或火灾蔓延 地上油罐应修筑防火堤和水封井 平时应关闭其排水井出口管道上的阀门 储油区 库房 泵房 装卸区等建 构 筑物附近 要清除一切可燃物 如树叶 干草和杂物等 110 3 加强安全教育 建立健全消防知识积极采取措施 提高安全生产保障能力 油库应积极采用新技术 新设备 新工艺 不断提高油库现代化管理水平 同时还必须建立健全群众性的安全消防组织 认真制定防火规章制度和火灾扑救方案 并加强安全教育和防火 灭火技术素质的训练工作 做到常备不懈 对新进职工和外来人员要进行规章制度及安全知识教育 定期组织职工进行消防实战演练 111 4 保证消防设备完好消防设备是油库扑救火灾的有力工具 必须按有关规定配置足够的消防设施或器材 并应定期检查和维护保养 确保其完好可靠 始终处备战状态 小型消防器材的摆放要合理 方便 112 8 2 2防静电危害1 静电产生及放电1 静电的特点与危害静电是两种不同物质相互摩擦而产生 其电荷存在形式是相对静止的 静电并不是绝对静止的电 而是指电荷在空间移动稍为缓慢 其磁场效应同电场的作用相比可以忽略的电 由静电场引起的各种现象称为静电现象 从电的本质及一般所具有的特性和规律来看 静电和上业用电是一样的 但是它们在起电方式 能量 表现形式和欧姆定律的适用性等方面是有明显区别的 113 油库储存着大量的石油产品 各作业场所又时刻弥漫着爆炸性混合气体 静电的存在 可能出现的爆炸 火灾是一种潜在的危险 据有关资料介绍 火灾爆炸事故约有10 属于静电事故 1982年11月 某油库一个2000m3的金属固定顶立式油罐 采用称重仪计量 将塑料管缆安装在油罐量油孔内 由于风速达4m s 使塑料管缆带静电 与相邻的金属管产生火花放电 将汽油点燃产生爆炸 整个油罐被破坏 造成大面积火灾 1988年某油库收油时 由于静电放电引爆罐内油气 造成1人死亡 7人受伤 整个罐区被毁坏的大事故 114 静电对石油储运的危害 除引起火灾爆炸外 大体如表8 6所示 总之 石油静电事故造成破坏性很大 影响面也很广 尤以爆炸及火灾引起的损害更为严重 静电事故的预防也是油库操作人员的一项重要内容 115 2 静电的产生和积聚油库产生静电的场合很多 如由清洗化纤衣服油污或用化纤碎布清洗设备油污而造成摩擦分离起电 如小水滴吸附空气中负离子而带负电 绝缘体与固体摩擦带电 油品在管道中流动带电 汽车发油时油蒸气带电以及人体穿戴化纤衣服鞋帽的人体静电等 116 油品的电阻率大多高于1010 m 属于静电非导体 即具有易积聚静电的特性 而静电荷积聚多少是与材料的绝缘性能有关 即与电荷在介质内流散的规律有关 油品在储运过程中 其静电的产生和积聚量大小 还与管道长度 附件多少 油品位差及收发油速度等有关 117 3 静电放电引燃条件带电体上的静电荷总是要释放掉的 电荷的释放有两个途径 自然逸散和不同形式的放电 静电放电是电能转换成热能的过程 能将可燃物引燃 成为引起燃烧或爆炸的火源之一 118 静电放电以静电积聚力前提 而被积聚的静电只有同时具备以下条件时才能构成放电危害 即 1 积聚起来的电荷能形成具有足以引起火花放电的静电电压 2 有适宜的放电间隙 3 放电达到能够点燃可燃性气体的最小能量 4 放电必须在爆炸性混合物的爆炸浓度范围内发生 119 由于石油产品具有较高的电阻率 故产生静电电荷积聚和静电放电的几率很高 至于能否引燃可燃性油蒸气 主要取决于放电能量是台大于油蒸气的最小引燃能量和油蒸气的浓度是否在爆炸范围之内 一般认为 对存在池蒸气的场所 当具有金属突川物时 油面电仕不超过8 10kV是安全的 接近20kV时危险程度很高 因此 轻质油品装油过程中的安全油面电位值规定为12kV 120 4 静电放电类型静电放电一般是电位较高 能量较小 处于常温常压条件下的气体茁穿 电极材料可以是导体或绝缘体 电场多数是不均匀的 其放电类型按放电的位置可分为空间放电和沿间放电两种情况 其放电形式有电晕放电 火花放电 刷形放电和沿面刷形放电4种 121 2 静电危害的控制和防护1 防止静电灾害的条件要避免火灾事故发生 只要消除静电放电4个条件中的任何一个或几个就可以了 即防止或减少静电的产生 设法导走或中和产生的电荷 使它不能积聚 防止产生高电场 没有足够能量的静电放电 防止爆炸性混合气体的形成 122 油品内的杂质是其起电的重要因素 然而使油品达到高精度是困难的 也是不经济的 因此 防止石油静电灾害 不是完全消除静电电荷的产生 而是从工艺或设备管理上控制静电的各项指标 不至于达到危险程度 避免发生事故 如控制产生的电荷量或电荷密度 控制积聚电荷产生的电位或场强的大小 控制放电形式与能量 控制爆炸性混合气体的浓度 尽可能消除放电间隙等 123 2 工艺控制 1 控制流速资料表明对同一种油品 其流速愈高 管径愈大 则静电生成量也愈大 如对罐车装油试验表明 平均流速为2 6m s时 测得油面电位为2300V 当平均流速为1 7m s时 油面电位为580V 可见控制流速是减少静电荷产生的有效措施 如规定汽车罐车浸没装油最大线通不应超过7m s 铁路罐车用大鹤管装油 流速不得大于5m s 目的是为了减少静电的产生 124 当初始装油或油品中带有水分时 更易产生静电危险 因此必须将初速限制在lmjs 如铁路槽车和汽车油罐车装油时鹤管未浸没前的初速 油罐进油时进油管未淹没前的初速 内浮盘未起浮前的油品流速都必须限制在1m s以下 然后才能逐渐提高流速 125 2 控制加油方式由于油罐 油罐车 油轮等从顶部喷溅装油时 油品必然冲击罐壁 搅动罐内液体 同时加速油品蒸发 雾化和泡沫 使容器内油品的静电量急剧增加 因此要求油罐 油轮装油时应从底部进油 油槽车进油时鹤管应伸到距槽罐底部距离不大于200mm 126 3 控制油面空间的混合气体为防止爆炸性混合气体的形成 不少场合可采用正压通风的办法 然而对油面空间就不好使用了 而往往采用充惰性气体的办法 一般要求在空间内含氧体积浓度不超过8 这时即使有火源也因氧气不足而不会被引燃 127 4 避免不同性质物质相混油品与水 空气及个同性质油品相混 静电产生量将增大 不同油品相混也容易引起静电危险 油品相混一般出现在混合 切换或两条管道同时向油罐输送不同油品的时候 压缩空气同油品接触必须有一定措施 以限制静电危害 在油品作业时 严禁用空气清扫油舱底油和甲 乙类输油管道 128 3 消静电装置 1 接地与跨接静电接地是指将储油容器 管道及其它设备通过金属导线和接地体与大地联通而形成等电位 并有最小电阻值 跨接是指将金属设备以及各管道之间用金属导线相连造成等电位体 显然 接地与跨接的目的是在于人为地与大地造成一个等电位体 不致因静电电位差造成火花而引起灾害 129 储存甲 乙 丙A类油品的钢质油罐 不论是地上的 地下的 半地下的或是安装在山洞中 也不论是油罐的