我国液化石油气安全技术应用分析与研究

我国液化石油气安全技术应用分析我国液化石油气安全技术应用分析 与研究与研究 随着我国经济的不断发展 居民的生活水平不断提高 液 化石油气在全国城乡已经普及 成为一种不可缺少的民用能源 但是 液化石油气又是一种易燃 易爆 有毒等特性 往往在 使用 储存 运输等过程中发生爆炸 火灾和中毒事故 给国 民经济的发展和人民生命财产带来损失 对社会安全带来巨大 影响 结合我公司安全运行三十年安全无事故和管理实践 重 点从防止人的不安全行为 消除机械的物质的不安全状态 杜 绝管理上的缺陷三个方面的角度 对我国液化石油气 lpg 安全 技术的应用与研究作如下分析 一 一 液化石油气液化石油气 lpg 的特性分析的特性分析 液化石油气 lpg 是以丙烷和丁烷 丁烯 为主要成分的混合 物 液化石油气与空气的混和气作主气源时 液化石油气的体 积分数应高于其爆炸上限的 2 倍 且混和气的露点应低于管道 外壁温度 5 硫化氢含量不应大于 20mg m3 液化石油气质 量指标见 表 1 表表 1 1 液化石油气质量指标液化石油气质量指标 gblll74 gblll74 89 89 项 目质量指标 密度 kg m3 报告 蒸气压 kpa 不大于 1380 c5 及 c5 以上组分含量 体积百分数 不大于 3 0 残留物 蒸发残留物 10 2ml ml 报告 油渍观察值 ml 报告 铜片腐蚀等级 不大于 1 总硫含量 mg m3 不大于 343 游离水无 注 密度系指 15 蒸气压系指 37 8 1 液化石油气 lpg 的性质 一般民用和工业用的液化石油气有四种规格 即 1 以丙烷为主组合的 主要由丙烷和丙烯组成 2 以丁烷为主组合的 主要由正丁烷 异丁烷和丁烯组成 3 混合液化石油气 由不同比例 c3 和 c4 烃类组成 4 高纯度丙烷 约含 95 的丙烷 不同的炼油厂的液化石油气的组成差别很大 且液化石油 是一种混合物 混合物的性质主要与其化学成分有关 所以要 想知道液化石油气的性质 首先应做化学分析 然后按其化学 成分和各种组分的已知数进行计算 在常温压下 甲烷 乙烷 丙烷和丁烷是气态 成烷为液态 随着碳原子数的增加 烷烃 和烯烃的相对分子质量增大 沸点升高的在相同碳原子数时 烷烃比烯烃二沸点高 液化石油气的另一特征是 气液两相共 存 从输配和供应方面来看 需要熟悉其液相性质 但从燃烧 器和加热炉使用的角度看 常常关心它的气相性质 而对于瓶 装用户来说 可能希望了解气液两相的性质 1 液相性质 液化石油气在常温常压下都以气体状态存在 液态流出会谱成约 200 倍的气体急速扩散 液化石油气的沸点 熔点以及临界参数 见表 2 表 2 液化石油气的部分参数 性 质 丙 烷 正 丁烷 异 丁烷 沸 点 42 05 0 50 11 72 熔 点 187 68 183 30 159 42 临 界温度 92 67 152 03 134 99 临 界压力 4 25 3 79 3 65 临 界体积 0 200 2550 263 注 相对密度是指 15 6 液相密度值与 4 水的密度值 1000kg m3 之比 表 3 液化石油气的密度与相对密度 丙烷 正丁烷 异丁烷 性 质 液 相 气相 液 相 气相 液 相 气相 密度 0 kg m3 2 03 2 67 2 62 常 温 条 件 下 密度 15 6 kg m3 1 96 2 60 2 60 相对密 度 空气 为 1 0 5077 0 5844 0 5631 蒸 气 压 力 密度 下 15 6 kg m3 507 1509 584 408 563 7 0 在饱和蒸气压下 随着温度的变化 密度数值有一些细微 的变化 温度升高时相对密度相对减小 而气相密度相对增大 同其他液一样 液化石油气的体积随温度升高而增大 其增大 值可用体积膨胀系数算出 15 6 时 丙烷的体积膨胀系数近似 为 0 0015 丁烷近似为 0 0012 是钢体积膨胀系数的 100 倍 当装满丙烷的钢瓶温度上升时 每升高 1 其钢瓶的压力约上升 3 4mpa 表压 可见 气瓶超量产装液态 lpg 是非常危险的 2 气相性质 液化石油气的压缩因子 z 在 15 7 101 3251cpa 压力下的 z 值 见表 4 表 4 液化石油气主要组合的 z 值 介质 z 介质 z 丙烷 0 9840 丁烯 1 0 969 丙烯 0 9840 顺丁 烯 2 0 9650 正丁 0 9690 反丁 烯 2 0 9550 烷 异丁 烷 0 9710 异丁 烯 0 9690 由表 4 可知 在标准状态下 丙烷的摩尔体积为 22 4 0 9640 22 04 l mol 非理想性质对液化石油气的影响 表现为在同样的压力和温度下 与理想气体相比 比容稍有减 小 因而其饱和蒸气的容度有所增加 由表 3 列出的数值表明 液化石油气为空气重的 1 5 2 倍 所以液化石油气泄漏不像天然气那样会上升 而是沉积于地面 在经营与使用液化石油气时 必须对此给予足够的注意 并应 采取有效的安全防护措施 因为液化石油气易燃性大 无论气 温多么低 一遇火种就燃烧 容易引起火灾 液化石油气燃烧 时必须有约 30 倍的空气 火焰呈浅蓝色 无烟 常压下液化石 油气的露点与其沸点很接近 压力提高 露点显著提高 加入 空气时适将其反 由于沸点较高 因而比丙烷先冷凝 这样在 加压输送丁烷或丙烷 丁烷混合气时 应对所用管道保温处伴 热 防止流体冷凝 3 结冰现象 液化石油气中可能溶有微量的水 无论是液 化石油气的液相还是在气相中 水的溶解度都会随温度升高而 增大 在低温时 溶于液化石油气中的水就会析出 这种现象 被宠位地称为 结冰现象 水析出的方式有两种 一种是由于 液相温度下降 水的溶解度降低 水就从中离析出来 积于贮 罐 液相管和蒸发器内 随着温度下降离的出来的水质会结冰 另一种是液相通过减压阀膨胀时 气体中的水离析出来并结冰 总之 无论在低温中压或高温高压下 都有可能结冰 即生成 烷类水化物 白色结晶 如果温度和压力条件适当 而且有充分 的水量 固态水化物就会不断地生成 直到将阀门 管道的高 压器全部堵塞 为了防止在生产装置中形成烃类水化物 应对 液化石油气进行干燥或在液化石油气中加入 0 1 容积 的甲醇 降低其水化物生成的温度 2 液化石油的燃烧爆炸危险性 在可燃性气体中规定 爆炸下限大于 10 且爆炸下限之差 小于 20 的气体为可燃气体 易燃气体规定爆炸下限小于 10 或爆炸上限之差大于 20 的气体 液化石油气爆炸下限为 2 所以属于易燃气体 且燃烧热值都比较大 以丙烷 c3h8 为例 气相丙烷燃烧热值为 2220kj mol 液化气体的特点是沸点低 如丙烷的沸点为 42 10c 极易气化 因而突然泄漏时 造成的 闪蒸 即瞬间的迅速气化 是一般气体 所设有的特殊现象 一般 情况下 闪蒸量约为泄漏量的 20 30 已蒸发气体自然地向 大气扩散 这种闪蒸现象对于可燃物液化气体来说特别危险 因为迅速蒸发使气体来不及扩散而滞留在一定的空间范围内与 空气混合形成了爆炸性气体 这就意味着已具备发生爆炸的先 决条件 通常比空气轻的气体在接近地面的大气中垂直扩散大于水 平扩散 而比空气重的气体在大气中则容易沉降 因而主要是水 平扩散 水平扩散的结果会使气体在下风向沿地面大范围的空 间里分散 如果是毒性或可燃性气体 那么后果是不堪设想的 可燃性液化气体的燃烧危险性远比易燃液体大得多 汽油是大 家比较熟悉的一种易燃液体 沸点在 500c 以上 闪点在 450c 左右 易挥发 爆炸性很强 挥发后有蒸汽与空气混合 遇火 即可引爆 而瓶装可燃液化气体的沸点低于常温 已不能测定 其闪点 并以此表来衡量其危险级别 可见其火灾危险性比汽 油大得多 几种液化气体的燃烧性能见表 5 表 5 几种液化气体的燃烧性能 名 称 风 速 2m s 时火煽 传播速 度 m s 燃烧进 度 mm min 火 煸表面 辐 射温度 mj m2 h 无风时 距 火源 15 米 处的辐 射热 mj cm2h 甲 烷 2 2 10 4 14 78 0 31 乙 烯 2 9 12 9 23 89 0 55 正 丁 烷 3 9 9 3 18 23 0 41 汽 油 2 0 408 11 94 0 24 注 此燃烧速度是挤在 2 65m3 的敞口容器中 燃烧物体在 单位时间内燃烧的 其液面的下降量 通过表 5 中试验数据的比较 可以设想液化石油气一旦酿 成火灾是何等的严重 人受到强烈的热辐射后 会被烧伤或死 亡 有机物受到热辐射是 会形成火灾 而且灭火以后极有可能 发生二次爆炸 丙烷与空气混合后最小点燃烧量为 0 26 ml 空 气本身就是一种助燃的氧化剂 这一条件随时随地都存在 可 燃物就是可燃气体本身 如何防止可燃气体燃烧和爆炸 关键 问题是要控制好点火源和防止气体泄漏 3 液化石油气 lpg 的充装质量 按规定丙烧在 600c 时的液体饱和溶度为 0 427kg l 这就是 液化石油气的充装系数 按照 gb5842 1996 液化石油气 制 造的也是常用的 ysp 10 ysp 15 ysp 50 三种液化石油气瓶的容 积分别为 23 5l 35 5l 118l 这三种规格的液化石油气气瓶的 最大允许允装量分别为 g10 0 427 23 5 10 345 kg g15 0 427 35 5 15 1585 kg g50 0 427 118 50 3660 kg 液化石油气钢瓶充装量应符合表 6 之规定 表 6 液化石油气充装量 钢瓶型号 质量充装允许 偏差点 kg ysp 2 1 9 0 1 ysp 5 4 8 0 2 ysp 10 9 5 0 3 ysp 15 14 5 0 5 ysp 50 49 0 1 0 由于液化石油气 lpg 的临界温度远远高于环境温度 所以 在使用过程中开始终是气液两相共存的 立放时 上部为饱和 气相空间 钢瓶内能达到的最大压力就是最高温度时介质的饱 和蒸气压 而气瓶下部则为饱和的液体 由于温度的不同 其 密度也不同 以 ysp 15 型瓶为例 其容积 v 为 35 5l 充装量 为 15kg 00c 时 液态气体所占气瓶的体积显示 丙烷 00c 时 的饱和密度为 0 528kg l 因为 1l 0 528kg 所以 1kg 1 894l 数 1 894 15 28 4 l 液相气体所占体积 28 4l 35 5l 100 80 液相气体在瓶内所占体积比 当温度上升至 200c 时 以上的方法得出液相气体所占气瓶 的体积比为 85 当温度上升到 300c 时 为 87 4 当温度上升 到 500c 时 为 94 7 而温度上升到最高使用温度 600c 时 则 为 98 以上 仅留不到 2 气相空间 二 液化石油气二 液化石油气 lpg 供应厂站 设施与安全防护设施分析 供应厂站 设施与安全防护设施分析 液化石油气 lpg 充装单位应具有与所充装气体种类 规格 相适应的厂房 场地 安全设施 充装设备与管道 化验仪器 鉴测仪器的工量器具 1 厂房建筑及场地 厂房建筑及场地必须符合下列条件 1 厂房建筑应符合 gb50016 建筑设计防火规范 和有关 标准要求 充装易燃气体应为一级耐火建筑 充装其他气体应不 低于二级耐火建筑 各类建筑物的距离符合相应防火要求 2 易燃气体充装间必须按有关规范设置足够的泄压面积不 并应有与充气间体积相适应的泄压设施 3 气体压缩充装和气瓶贮存库 槽车站等 必须具有符合 安全技术要求的通风 遮阳 避雨雪 避雷电和防静电的设施 4 易燃易爆气体的压缩充装间和气瓶贮存库的地坪 必须 用不发火的材料铺设 5 各充装台与实瓶库和空瓶库之间 必须设置防爆墙 其 原度不小于 120mm 高度不低于 2m 且应采用钢筋混凝土或 其他不燃的高强材料建成 6 站内必须设置修理或更换气瓶主要附件的专门修理间 但更换瓶阀应送气瓶检验站 并要有运瓶通道和气瓶装卸平台 7 站内必须设置消防车通道 专和消防栓 灭火器材 消 防水池 报警装置以及在紧急情况下处理气瓶用的消防设施 2 安全设施 安全设施必须符合下列条件 1 测试 计量衡器及监测报警等仪表 必须齐全完好 定 期校验 并有定检鉴证 2 避雷装置的接地电阻不得大于 10 管道 容器以及频 繁操作的阀门管段和防空管 必须设置静电接地装置 其接地 电阻不得大于 10 3 充装台 容器 管道等承压处 必须设置安全阀 并应 定期校验 如介质为可燃或有毒气体 则必须在安全阀进口处 设置截止阀 以备紧急情况下使用 4 安全阀 放空阀的出口管 必须引至室外 3m 以上高处 对有毒或易燃易爆气体 则必须引入回收装置或处理装置 5 根据气体性质 按 gb2894 安全标志 中的规定 在充 装间内外设置安全标志 3 设备与管道 设备与管道必须符合下列条件 1 气体加压 分离 贮存 计量等压力容器的设计 制造 安装 验收 使用和管理 必须符合 压力容器安全技术监察 规程 2009 版 的规定 2 气体输送管道的设计安装和试验检修 必须符合 压力 管道安全管理与监察规定 及 gb50235 工业管道工程施工及 验收规范 的规定 3 充装设备 管道 阀门和连接件等 必须选用与介质不 发生化学反应 不会导致燃烧爆炸的材质制成 用于输送压力 等于大于 3 0mpa 的可燃或助燃性气体的管道 必须选用 gb1529 或 gb1530 蒸气同管及不锈钢管 其管道阀门的材质应 为不锈钢钢或铜基合金 严禁使用铸钢或铸铁阀门 4 输送气体的管道管径 尤其是输送可燃或助燃性气体的 管道管径 必须按气体最大流量和压力计算选用 4 电气装置 电器装置必须符合下列条件 1 可燃气体充装单位的电气装置 含仪器 仪表 的设计 安装验收 必须符合 gbj58 爆炸和火灾危险场所电力装置设 计规范 的有关规定 2 可燃气体充装单位的电气装置 必须采用相应的防爆型 其防爆等级不得低于 q 2 级 3 最小点燃能量不大于 0 10mj 的可燃气体充装单位的电话 电筒也应是防爆型的 并不准安装非防爆的电风扇 电钟 电 铃等电气设施 各液化石油气 lpg 充装站在安全技术条件上应分别遵循 气瓶安全监察规定 2009 年版 和 gb17264 1998 永久气体 气瓶充装站安全技术条件 gb17265 1998 液化气体气瓶充装 站安全技术条件 gb17267 1998 液化石油气充装站安全技术 条件 等国家法规与技术标准 三 质量保证体系与规章制度的分析三 质量保证体系与规章制度的分析 一 液化石油气 lpg 的质量保证体系 为了使液化石油气充装站优质 安全进行 要求各充装站 建立充装工作质量保证体系 简称质保体系 也称质量管理体系 或安全质量管理体系 并编制 质量保证手册 以下简称 质 保手册 质保手册 是液化石油气充装单位质量保证体系 的文字表达形式 质保体系上指令性文件 是液化石油气充装 站工作人员在充装各个环节工作中 长期遵循的行为规范和基 本法规 质保手册 的编制必须规范 其基本原则与模式服从 iso9000 gb t19000 系列标准 编写格式按 gb1 1 执行 质保体 系应健全 该体系应由组织系统 控制系统组成 内容应切合 本充公装单位工作实际 图表清晰 可操作性强 二 液化石油气 lpg 规章制度的建立 液化石油气 lpg 充装站的各项规章制度必须完善 规章制 度可理解为法规系统的部分内容 但这里所指的规章制度除国 家法规及国家技术标准 专业标准 各级政府指令性文件以外 的充装单位内部的规章制度 充装单位应根据有关规程 规范和标准的要求及充装气体 的特点 制定各项管理制度和安全技术操作规程 建立各项充 装工作记录 1 管理制度一般应包括以下内容 1 各类人员岗位责任制 2 气瓶建档 标识 按期检验和维修保养 3 安全管理 包括安全 教育 安全生产 安全检查等内容 4 用户信息反馈 5 压力容 器 压力管道等使用管理及定期检验 6 计量器具与仪器仪表校 验 7 气瓶检查登记 8 资料保管 如充装资料 设备档案等 9 不合格气瓶处理 10 各类人员培训考核 11 对用户的宣传教育 12 事故上报 13 气瓶托管制度 2 安全技术操作规程一般应包括以下内容 1 瓶内残液处 理 2 气瓶充装前 后检查 3 气瓶充装 4 气体分析 5 设备操 作 6 事故应急处理 3 应有必要的工作记录和见证材料 一般应包括以下内容 1 收 发瓶记录 2 残液处理记录 3 充装前后检查记录 4 不 合格气瓶隔离处理记录 5 气体分析记录 6 信息反馈记录 7 设备运行 检修和安全检查记录等 四 液化石油气四 液化石油气 lpg 泄漏处理的对策与技术分析泄漏处理的对策与技术分析 液化石油气 lpg 属于液化烃 在常温常压下呈气态 在气 态下密度比空气大 2 倍左右 容易在地面及低洼处积存 其饱 和蒸汽压随温度升高而急剧增加 其膨胀系数也较大 气化后 体积膨胀 250 300 倍 爆炸浓度范围比较宽 由于液化石油气 的闪点及沸点低 在 00c 以下 爆炸浓度范围一般在 2 10 处置夜化石油气泄漏及火灾事故是经常遇到的 因此 认真研 究和正确掌握液化石油气 lpg 泄漏事故处置及火灾扑救战术措 施 是液化石油气行业全体人员面对的重要课题 1 容易泄漏或发生火灾的液化石油气贮罐的部位 1 阀门法兰 密封垫片 因老化 开裂等损坏而泄漏 泄漏 的法兰又分为阀门前法兰和阀门后法兰 一般来说 阀门后法 兰泄漏易处理 阀门前法兰泄漏较难处置 2 液化石油气 lpg 管道因材质老化受震动 撞击等出现裂 缝地漏 若是气相管泄漏 在一定时间内泄漏量要少一些 如果 是液相泄漏 则泄漏量较大 3 贮罐根部因材质问题或其它原因歇出现裂缝泄漏 因内 部超压 或受高温燃烤急剧增压而在顶部撕口子爆裂 这种泄 漏量大 扩散快 危险性大 2 液化石油气 lpg 泄漏与火灾的处置措施分析 1 切断气源 冷却烯释 由于液化石油气 lpg 的饱和汽压随温度升高急剧增加 体 积增大很快 一旦液化石油的储罐发生火灾 首要灭火措施是 切断气源 在气源无法及时切断时 必须对储罐内的温度不致 过高 罐内压力不骤然升高 罐体强度不低降 实践证明地上钢 管火灾 5min 内可以使罐壁温度达到 5000c 强度降低一半 8 10min 内钢板失去支持能力 从而避免液化石油气大量泄漏 而导致的火灾蔓延和爆炸 组织足够数量的喷雾水枪 驱散 稀释沉积飘浮上气体 抢 险人员堵漏时 必须设喷雾水枪掩护 对贮罐顶部开口泄漏 要 用喷雾水枪托住下沉的气体 往上驱散 驱散稀释不能使用直流 水枪 以免强水流冲击会产生静式 如果贮罐场站有蒸气管道时 可接出蒸汽管放蒸气来稀释泄漏的液化石油气 2 现场询情 设置警戒 抢险队员到达现场后 要掌握泄漏扩散区域及周围有无火 源 泄漏部位 实际储量 是否能够实施堵漏 能否采取倒灌措施 等 利用检测仪检测事故现场的气体浓度 测定现场周围区域的 风力和风向 搜寻遇险和被困人员 并迅速组织营救和疏散 数据侦察和掌握情况 确定警戒范围 设立警戒标志 布置警 戒人员 严格控制人员进入 在整个控制过程中 要不间断地 对风向和风力 扩散周边区域进行气体浓度检测 适时调整警 戒范围 3 加强防护 实施堵漏 进入现场或警戒区域的队员必须佩戴呼吸器及各种防护器 具 穿着密封式消防防化服 外围人员要穿纯棉战斗服 扎紧 裤口袖口 勒紧腰带裤带 必要时全身浇湿进入扩散区 实施 堵漏工作 管道泄漏或罐体孔洞型泄漏 应使用专用的管道内 封式 外封式 捆绑式充气堵漏工具进行迅速堵漏 或用金属 螺钉加粘合剂旋拧 或利用木模 硬质橡胶塞封堵 因螺栓松 动引起法兰泄漏时 应使用无火花工具 紧固螺栓 制止泄漏 若法兰垫片老化导致带压泄漏 可利用专用法兰夹具 夹住法 兰 并在螺栓洞钻孔高压注射密封胶堵漏 罐体撕裂泄漏 由 于罐脆裂或外力作用造成罐体撕裂 其泄漏往往是喷射状 流 速快 泄量大 制止这种泄漏可利用专用的捆绑紧固和空心橡胶 塞加压充气踌躇是塞堵的