天然气安全教育之一.ppt

二 一四年二月 新员工入职安全教育天然气基础知识 第一部分天然气的基本特性一 天然气性质二 天然气易燃性三 天然气易爆性四 天然气扩散性五 天然气腐蚀 毒害和窒息性 第二部分天然气生产的安全要求一 天然气输送管线的特点二 天然气生产的安全要求三 输气管道运行及维修的安全措施四 工艺场区的安全注意事项 第一部分天然气的基本特性一 天然气性质天然气是古生物遗骸长期沉积于地下 经慢慢转化及变质裂解而产生的气态碳氢化合物 具可燃性 多在油田开采原油时伴随而出 天然气蕴藏在地下约3000 4000米之多孔隙岩层中 主要成分为甲烷 比重0 65 比空气轻 具有无色 无味 无毒的特性 以碳氢化合物为主的混合气 天然气中的碳氢化合物 主要是烷烃类 其中甲烷是最主要组分 呈气态 其次还有乙烷 丙烷 丁烷 在常温 常压下也为气态 少量的戊烷 己烷等常温常压下为液态物 混合气中非烃类气体有二氧化碳 硫化氢 氮 氢 水蒸气等 含H2S的天然气具有较大的毒性 当H2S浓度达到一定之后 将危及人的生命安全 按照来源不同 天然气可分为纯气田天然气 凝析气田天然气和油田伴生天然气3类 目前天然气大部分是用作工业燃料和化工原料 而且又是以管道输送的商品 因此天然气分级的主要指标是热值 硫化氢含量和总硫含量 以及凝析液含量 天然气中的硫化氢对人体有毒害 而其中的硫含量在燃烧后会形成二氧化硫 对人体也有危害 甲烷的物理性质 分子式 CH4物理状况 气体 或液化气体 沸点 161 5 相对密度 水 1 0 42 164 相对密度 空气 1 0 55闪点 188 C自燃点 5 38 临界温度 82 6 爆炸极限 下限 V 5上限 V 15 二 天然气易燃性1 燃烧的条件有可燃物质存在 如木材 酒精 天然气 煤 氢等 有助燃物质存在 常见者为空气 氧及强氧化剂等 有能导致燃烧的能源即点火源 如撞击 摩擦 明静 电火花 雷电等 可燃物 助燃物和点火源是构成燃烧的三要素 缺少其中任何一个燃烧就不能发生 2 天然气的燃烧速度天然气的燃烧不需要像固体 液体那样经过熔化 蒸发过程 所以燃烧速度很快 气体的燃烧速度通常用火焰传播速度来衡量 火焰传播速度在不同直径的管道中测试时其值不同 一般讲火焰传播速度随着管道直径增加而增加 当达到某个直径时速度就不再增加 同样 随着管道直径的减小而减小 当直径小到一定程度时火焰就不再传播而熄灭 这是因为管子直径减小时热损失所致 这也是阻火器的原理 3 天然气的燃烧温度燃烧温度实质上就是火焰温度 因为可燃物质燃烧所产生的热量是在火焰燃烧区域内析出的 因而火焰温度就是燃烧温度 天然气的燃烧时的温度可达2020度 三 天然气易爆性1 爆炸极限天然气与空气以一定比例混合后 可能形成一种能燃烧或爆炸的混合气体 一遇火源就能发生燃烧 在有限空间内也能发生爆炸 这种遇火源能发生燃烧或爆炸的浓度范围称之为爆炸极限 能发生燃烧或爆炸的天然气最低浓度称之为爆炸下限 能发生燃烧或爆炸的天然气最高浓度称之为爆炸上限 一般以天然气在空气中的体积百分数来表示 天然气的爆炸极限在5 15 之间 2 天然气爆炸危险性天然气泄漏在空气中 其浓度达到爆炸极限范围时 遇火源即将发生燃烧或爆炸 当天然气浓度低于下限时 遇火源既不爆炸也不燃烧 当天然气浓度高于上限时 遇火源不爆炸但能燃烧 在容器或管道内 如果有天然气与空气形成的混合气体 其浓度在爆炸极限范围时 遇火源即发生燃烧或爆炸 这种爆炸危险性更大 四 天然气扩散性由于气体分子间的空隙很大 分子又在不断地运动 可燃气体能以任何比例与空气混合 说明气体具有无限的掺混性 比空气轻的可燃气体逸散在空气中 容易与空气形成爆炸性混合物 顺风漂移 遇火源即爆炸蔓延 如天然气中的氢 甲烷等 比空气重的可燃气体若发生泄漏 就漂流在地面 沟渠 厂区死角处 长时间积聚不散 一旦遇火源即能燃烧和爆炸 如天然气中的丁烷 戊烷 硫化氢等 五 天然气腐蚀 毒害和窒息性天然气中某些组分 如H2S CO CO2等不仅腐蚀设备 降低耐压强度 严重者可导致设备裂隙 漏气 遇火源引起燃烧爆炸事故 而且对人体极为有害 当大量天然气扩散到空气或房间中 达到一定浓度 使含氧量减少 严重时可使人窒息死亡 人的一天吸入空气量 人休息时 每次呼吸量约500ml 休息时的呼吸速率约为12次 min 常温常压下 空气密度1 205g cm3 每人每天呼吸空气量 氧浓度与相对生理反应 安全界限 但应连续实施供气 呼吸及脉搏增加 头痛 恶心 目眩恶心 肌力下降 无法支撑体重而坠落 颜面苍白 意识不清 失神昏倒 7 8分钟内死亡 瞬间昏倒 停止呼吸 痉挛 6分钟内死亡 硫化氢物理特性和毒理作用 H2S是可燃性无色气体 具有典型的臭鸡蛋味 相对分子质量34 08 对空气的相对密度1 19 熔点 82 9 沸点 60 3 易溶于水 20 时2 9体积气体溶于1体积水中 亦溶于醇类 二硫化碳 石油溶剂和原油中 20 时蒸气压为1874 5kPa 空气中爆炸极限为4 3 45 5 体积比 自燃温度260 它在空气中的最终氧化产物为硫酸和 或 硫酸根阴离子 H2S的毒性较一氧化碳的毒性大五至六倍 几乎与氰化物同样剧毒 为防止井场大气含H2S对人体毒害 国内目前规定安全临界浓度为20mg m3 H2S溶于水形成弱酸 对金属的腐蚀有电化学失重腐蚀 氢脆和硫化物应力腐蚀开裂 氢脆破坏往往造成井下管柱的突然断落 地面管汇和仪表的爆破 井口装置的破坏 甚至发生严重的井喷失控或着火事故 第二部分天然气生产的安全要求一 天然气输送管线的特点输气管道的特点是 管径大 管线长 工作压力高 连续运行 输气量大 目前 我国输气管道最大管径为1016mm 长达数千公里 国外大型输气管道管径达1420mm 工作压力10Mpa 年输气能力可达500亿立方米 天然气是易燃易爆物质 若在空气中的浓度在爆炸极限范围内 遇火即爆炸 破坏性极大 当输气压力超过管道允许工作压力或因材质 焊接缺陷 腐蚀壁厚减薄等使其承压能力下降到输气压力以下 很容易产生爆管 泄漏 高压气流从管道破口中急剧冲出 撕裂管道 破坏设备 往往就会发生爆炸 造成人员伤亡和重大火灾 当输气管道穿过人口较稠密地区或靠近一些有火源的重要设施时 若天然气泄漏 极易爆炸起火 损失重大 在荒野山区 管道一旦爆炸起火 往往因火势迅猛 同时受到消防力量不足等条件的限制 灭火非常困难 抢修机具也无法到达事故现场 输气管道的事故不但给输气系统造成破坏 危及工作人员和附近地区群众的生命财产安全 还会造成环境污染 还由于突然停止供气 使用气的工矿企业停工停产 造成很大的间接影响和损失 1 介质的特性 天然气具有易燃易爆 易蒸发和易于聚集静电等特点 当气体与空气混合到一定的比例范围之内时 即形成可爆性气体 若遇明火 包括电火花 立即爆炸 从而造成极大的破坏 天然气还有一定的毒性 如果大量泄漏或不合理排放 将会造成中毒事件 2 生产方式 输气生产具有自动化 密闭化和连续化的特点 对人与人及人与机之间的协调有很高的要求 这就需要通过严格的规章制度 严密的劳动组织和生产指挥系统 以及严细的技术要求等 3 生产工艺 长距离输气管线由于输送量大 连续性强 线长 站多 而且输送的又是易燃易爆的气体 其危险性是很大的 二 天然气生产的安全要求1 防火防火是天然气生产中的一项极为重要的安全措施 防火的基本原则是 设法防止燃烧必要条件的产生 而灭火措施则是设法消除已产生或形成的燃烧必要条件 根据上述原则 在天然气生产中要采取下述的防火措施 在危险场所应严格控制火源 在危险场所应设置防火安全装置 自动报警系统及通风设施 采用与生产性质相适应的耐火建筑等级 采用能够限制火焰发展规模的技术措施 严防生产设备的 跑 冒 滴 漏 组织训练消防队伍 建立健全防火与消防的组织机构 配备相应的消防器材 2 防爆泄压 稀释消除着火源 控制氧化剂 3 防静电减少静电的产生与聚积 及时导走或消散聚积的静电 严防静电放电现象 尤其是火花放电的产生 4 防泄漏杜绝天然气输送过程中的 跑 冒 滴 漏 现象 严禁不合理排放天然气 加强管理 勤检 勤查 维修 增设安全报警装置及实现生产的自动化 5 防中毒天然气混合物中具有一定的毒性 进入人的呼吸系统 能使人体器官受害而产生急性或慢性中毒 当空气中天然气含量为0 28 时 人在环境中经过12 14min便会有头晕感 如含量达到1 13 2 22 时 将会使人难以支持 含量更高时 则会使人立即晕倒 失去知觉 造成急性中毒 严格控制排放量 其中包括防止泄漏 对生产流程及主要设备进行密闭 及时排除聚集于工作场所的可燃气体 主要是采取通风措施 对工作人员进行防毒知识教育 使用防毒用品 三 输气管道运行及维修安全措施1 输气管道运行的安全输气管道运行中 除严格遵守各项安全操作规程外 维护好管道及其设施 减轻管道腐蚀 是延长管道寿命 防止泄漏 堵塞隐患 保证输气安全的重要措施 控制天然气中水分和硫化氢的含量是减轻内腐蚀的关键 因此 运行中应重点做好以下工作 严格控制管道输送天然气质量 进入长输管道的天然气应经过净化处理 达到管道输送天然气质量标准 运行中的输气管道应定期用清管器或清管球清管 排除管内的积水和污物 站场的分离器应经常检查 定时排污 避免积水带入下游管段 定期检查管道的安全保护设施 定期进行管壁厚度测量 调查腐蚀引起的壁厚减薄程度 对减薄严重的管段进行维修或更换 要严格管道 设备受压和泄压保护设施的管理 防止因承压能力超限引起的爆炸 经常检查输气站的厂房 仪表间 线路阀室等处的天然气浓度 防止漏气和天然气聚积 定期检查 调校各种仪表 作到测量准确 动作灵活 2 输气管道维修的安全有计划的检修及事故抢修时 常需要更换管段或对漏气 破裂的管线补焊 还有时在不停输的情况下 即使停输后维修 也不可能完全排空长距离管线内的天然气 因此 操作中必须绝对注意防火 防爆和人身安全 严格动火管理 长距离输气管道维修动火 大部分都是在运行过程中进行的 相应的危险性也较大 有的虽然经过放空 但有的管段较长 很难达到理想的条件 因此 凡在输气管道和工艺站场动火 都必须按照规定程序和审批权限 办理动火手续 动火现场安全要求 动火现场不许有可燃气体泄漏 坑内 室内动火作业 可燃气体浓度必须经仪器检测小于爆炸下限的25 否则应采取强制通风措施 排除余气 动火现场5米以内应无易燃物 坑内作业应有出入坑梯 以便于紧急撤离 动火后应检查现场 确认无火种后 方可离开 更换大口径输气管段的安全要求 更换直径大于250mm的管段时 应首先关闭该管段上 下游的截断阀 切断气源 放空管段内余气 为了避免吸入空气 管内应留有80 120mm水柱的余压 排空管内天然气时 应先点火 后放空 若管道地形起伏 从多处放空口排放时 处于低洼处的放空管将先于高处放完 为了保证管内留有一定余压 在放空口火焰降至大约1m高时 关闭放空阀门 割管宜采用机械切割 若管内有凝析油 应先用电钻在管线上钻一个小孔 用软管插入孔内向孔内注入氮气 切割过程中应不断充氮 割开的管段内沉积有黑色的硫化铁时 应用水清洗干净 防止其自燃 如管内有凝析油 动火前应在管道低洼处开小孔 将油抽出 过程中要不断注入氮气 输气站内管线维修的安全要求 输气站内设备集中 管线复杂 人员较多 除了遵守上述维修安全要求外 维修人员应熟悉站内流程及地下管线分布情况 熟悉所维修设备的结构 维修方法 还应注意 对动火管段必须截断气源 放空管内余气 用氮气置换 该段与气源相连通的阀门应设置 禁止开阀 的标志并派人看守 对边生产边检修的站场 应严格检查相连部位是否有串漏气现象 确认无漏气时才能动火 管道组焊动火前必须做 打火试验 防止爆喷伤人 站内或站场四周放空时 站内不得动火 站内施工动火过程