第四章集输系统安全

1、储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 12021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 22021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 天然气集输系统天然气集输系统: 承压系统承压系统; 天然气介质易燃、易爆天然气介质易燃、易爆; 气田采出的天然气可能含有腐蚀性和毒性都很强的气田采出的天然气可能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。这些因素给天然气集输的安全生产和人身安全带来

2、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。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。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 32021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 天然气的主要成分是天然气的主要成分是甲烷甲烷，还含有一些乙烷、丙烷、丁烷，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性很

3、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 。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 42021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 1燃烧及燃烧速度燃烧及燃烧速度 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：燃烧必需具备如下条件： (1)有可燃物质；有可燃物质； (2)有助燃物质有助燃物质(氧或氧化剂氧或氧化剂)； (3)能导致着火的火源，如明火、静电火花、灼热物体等。能导致着火的火源，如明火、静电

4、火花、灼热物体等。 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直径的管道中直径的管道中火焰传播速度火焰传播速度的试验数据见的试验数据见表表4-1。 表表4-1 一些可燃气体在直径一些可燃气体在直径25.4mm管道中的火焰传播速度管道中的火焰传播速度 气体名称气体名称 最大火焰传播速度，最大火焰传播速度，m s 可燃气体在空气中的含可燃气体在空气中的含 量，量， 氢氢 一氧

5、化碳一氧化碳 甲烷甲烷 乙烷乙烷 丙烷丙烷 丁烷丁烷 4.83 1.25 0.67 0.85 0.82 0.82 38.5 45 9.8 6.5 4.6 3.6 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 62021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 2可燃物质的自燃可燃物质的自燃 1) 自燃点自燃点 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。中能自行着火燃烧的最低温度，称为自燃点。 表表4-2 列出了几种物质在空气中的自燃点。列出了几种物质在空气中的自燃点。 表表4-2 几种物质在

6、空气中的自燃点几种物质在空气中的自燃点 物质名称物质名称自燃点，自燃点，物质名称物质名称自燃点，自燃点， 甲烷甲烷 乙烷乙烷 丙烷丙烷 丁烷丁烷 戊烷戊烷 己烷己烷 硫化氢硫化氢 537 510 446 408 290 248 260 汽油汽油 苯苯 石油醚石油醚 乙二醇乙二醇 硫磺硫磺 沥青沥青 木材木材 415 680 246 378 260 250 260 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 82021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 影响可燃物质自燃点的因素很多影响可燃物质自燃点的因素很多: u压力对自燃点有很大的影响，压力愈高，则自燃点愈低。压力对自燃点有很大的

7、影响，压力愈高，则自燃点愈低。 苯在苯在1atm时自燃点为时自燃点为680；在；在10atm下为下为590；在；在25atm下为下为490。 u可燃气体与空气混合物的自燃点随其组成而变化。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。有影响，此外，容器的直径与容积在一定程度上也

8、影响物质的自燃点。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 92021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 2) 可燃物质的自燃可燃物质的自燃 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。例如：，这类物质最为危险。例如：干燥的铁的硫化物干燥的铁的硫化物(FeS、Fe2S3等等) 极易自燃，自燃时，主要反应为：极易自燃，自燃时，主要反应为： FeS2+O2 FeS+SO2+222kJ FeS+O2

9、 FeO十十SO2+48.9kJ 2FeO+O2 Fe2O3+270kJ Fe2O3+O2 Fe2O3+3S+585kJ 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 102021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 含硫气田的集输管道和站场设备中，存在着不少因腐蚀而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。可能发生爆炸事故。 预防硫化铁的自

10、燃，采取的措施有：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；湿状态； (2) 定期清管和清洗设备，除去管道、设备内的硫化铁；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。减缓或防止金属设备的腐蚀，以减少或防止硫化铁的生成。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 112021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 3爆炸性混合物爆炸性混合物 可燃气体以一定比例与空气均匀混合后若遇火源，气体混合可燃气体以一定比

11、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。物。 1) 爆炸极限爆炸极限 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。不同。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 122021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 浓度低于某一极限或高于某一极限，火焰便不能蔓延。浓度低于某一极限或高于某一极限，火焰

12、便不能蔓延。 爆炸下限：爆炸下限：可燃气体在空气中刚足以使火焰蔓延的可燃气体在空气中刚足以使火焰蔓延的最低浓最低浓 度度； 爆炸上限：爆炸上限：刚足以使火焰蔓延的刚足以使火焰蔓延的最高浓度最高浓度。 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 爆炸极限在防火、防爆上具有重要意义，为保证生产的安爆炸极限在防火、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。全，必须避免所处理的气体达到爆炸极限范围之内。 表表4-3 列出了列出了几种气体在一般情况下的爆炸极限。几种气体在一般情况下的爆炸极限。 表表43 气

13、体的爆炸极限气体的爆炸极限(20及及l atm) 物质名称物质名称 爆炸极限，爆炸极限，(体积体积) 物质名称物质名称 爆炸极限，爆炸极限，%(体积体积) 下下 限限上上 限限下下 限限上上 限限 甲烷甲烷 乙烷乙烷 丙烷丙烷 丁烷丁烷 5.00 3.22 2.37 1.86 15.00 12.45 9.50 8.41 乙烯乙烯 乙炔乙炔 氢氢 硫化氢硫化氢 2.75 2.50 4.00 4.30 28.60 80.00 74.20 45.50 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 142021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 2) 爆炸极限的主要影响因素爆炸极限的主要影响

14、因素 爆炸极限不是固定的数值，而是随一些因素而变化的，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。气体的含量，容器的大小等。 (1)原始温度原始温度 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，由于温度升速度的结果。这样，原来不燃或不爆的混合物，由于温度升 高

15、就变成可燃可爆了。高就变成可燃可爆了。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 152021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 (2) 原始压力原始压力 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，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近，使燃烧反应更容易进行. 图图4-1说明了压力对甲烷爆炸极限的影响。相反，在减压说明了压力对甲

16、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。情况下，爆炸极限的范围随压力的减小而缩小。 图图4-1 压力对甲烷爆炸极限的影响压力对甲烷爆炸极限的影响 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 172021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 (3) 惰性介质惰性介质 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 于惰性气体的加入使可燃物分子与氧分子隔离，在它们之间形于惰性气体的加入使可燃物

17、分子与氧分子隔离，在它们之间形 成不燃的成不燃的“障碍物障碍物”。 图图4-2表示含甲烷的混合物中加入惰性气体对爆炸极限的影表示含甲烷的混合物中加入惰性气体对爆炸极限的影 响。由图可见，混合物中惰性气体增加，对上限的影响较之对响。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。一点，即产生很大影响，使爆炸上限急剧下降。 图图4-2

18、各种惰性气体浓度对甲烷爆炸极限的影响各种惰性气体浓度对甲烷爆炸极限的影响 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 192021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 (4)容器容器 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。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，对爆电火花的能量、火源

19、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，对电压为炸极限都有一定的影响。如甲烷，对电压为100V、电流强度为、电流强度为 2A的电流产生的电火花，其爆炸极限的范围为的电流产生的电火花，其爆炸极限的范围为5.913.6， 如用如用3A电流产生的电火花，则爆炸极限范围扩大为电流产生的电火花，则爆炸极限范围扩大为5.85 14.8。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 202021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 3) 爆炸温度与压力爆炸温度与压力 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

20、热量平衡的原理来计算。由于爆炸过程在瞬间完成，因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。种平均值。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 212021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 气体混合物爆炸后的最大压力，可用下式计算

21、：气体混合物爆炸后的最大压力，可用下式计算： （4-1） 式中式中 、 原始压力和最大爆炸压力，原始压力和最大爆炸压力，MPa； 、 原始温度和最高爆炸温度，原始温度和最高爆炸温度，K； m、n爆炸前后的气体分子数。爆炸前后的气体分子数。 m n T T 0 最高 最大 P 0 P 最大 P 0 T 最大 T 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 222021-6-22 第一节第一节 防火与防爆技术防火与防爆技术 甲烷的化学当量燃烧反应式为：甲烷的化学当量燃烧反应式为： CH4+2O2+23.76N2=CO2+2H2O+7.52N2 其燃烧其燃烧(爆炸爆炸)前后的分子数相同。前后的分子数相同。

22、化学当量的甲烷和空气混合物在密闭容器中的爆炸，其最大化学当量的甲烷和空气混合物在密闭容器中的爆炸，其最大 爆炸压力也可用下式计算；爆炸压力也可用下式计算； (4-2) 上式的使用范围为：上式的使用范围为：0.1MPa 1.0MPa， 290 K 血血-人身各器官人身各器官-神经神经：头晕、丧失平衡、呼吸困难，：头晕、丧失平衡、呼吸困难， 甚至死亡；甚至死亡； 心脏心脏：缺氧导致死亡。：缺氧导致死亡。 在低浓度（在低浓度（100ppm）下长时间的接触，可能造成咳嗽，）下长时间的接触，可能造成咳嗽， 眼部烧灼或疼痛，咽喉刺激以及昏睡等。在硫化氢浓度高于眼部烧灼或疼痛，咽喉刺激以及昏睡等。在硫化氢浓

23、度高于 700ppm时，几秒钟的接触就可能停止呼吸。这将形成如气喘时，几秒钟的接触就可能停止呼吸。这将形成如气喘 、心跳、脸色苍白、痉挛、瞳孔放大及丧失说话能力等症状。、心跳、脸色苍白、痉挛、瞳孔放大及丧失说话能力等症状。 由于呼吸器官麻痹，心跳停止，可能很快出现死亡。只要呼吸由于呼吸器官麻痹，心跳停止，可能很快出现死亡。只要呼吸 一次浓度为一次浓度为2000ppm硫化氢就可能造成死亡。硫化氢就可能造成死亡。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 362021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 (4)硫化氢中毒的抢救措施硫化氢含量高导致中毒者停止呼吸硫化氢中毒的抢

24、救措施硫化氢含量高导致中毒者停止呼吸 和心跳时，和心跳时，必须立即采取措施进行抢救，帮助中毒者恢复呼吸必须立即采取措施进行抢救，帮助中毒者恢复呼吸 和心跳。否则，中毒者将会在短时间内死亡。切记：中毒者不和心跳。否则，中毒者将会在短时间内死亡。切记：中毒者不 会自动恢复心跳和呼吸。会自动恢复心跳和呼吸。 硫化氢中毒抢救措施：硫化氢中毒抢救措施： 进入毒气区救人之前，自己应先戴上防毒面具；进入毒气区救人之前，自己应先戴上防毒面具； 立即把中毒者从硫化氢分布的现场抬到空气新鲜的地方；立即把中毒者从硫化氢分布的现场抬到空气新鲜的地方； 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 372021-6-22 第二节

25、第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 保持中毒者处于休息状态。保持中毒者处于休息状态。若中毒者已停止呼吸和心跳，应若中毒者已停止呼吸和心跳，应 立刻进行人工呼吸和胸外心脏按压，直至呼吸和心跳恢复或者立刻进行人工呼吸和胸外心脏按压，直至呼吸和心跳恢复或者 医生到达。有条件的可使用回生器（又叫医生到达。有条件的可使用回生器（又叫“恢复正常呼吸器恢复正常呼吸器” ）代替人工呼吸；）代替人工呼吸； 若中毒者没有停止呼吸，若中毒者没有停止呼吸，应保持中毒者处于休息状态。有条应保持中毒者处于休息状态。有条 件的给予输氧，注意保持中毒者的体温；件的给予输氧，注意保持中毒者的体温； 若中毒者呼吸和

26、心跳恢复后，若中毒者呼吸和心跳恢复后，可给中毒者喂兴奋性饮料，如可给中毒者喂兴奋性饮料，如 咖啡或浓茶，应有专人护理；咖啡或浓茶，应有专人护理； 若眼睛受到轻微损害，若眼睛受到轻微损害，可用干净水彻底清洗，也可进行冷敷可用干净水彻底清洗，也可进行冷敷 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 382021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 在医生证明中毒者已恢复健康可返回工作岗位之前，在医生证明中毒者已恢复健康可返回工作岗位之前，还应使还应使 中毒者继续处于医疗监护之下；中毒者继续处于医疗监护之下； 在心跳停止之前，在心跳停止之前，当把中毒者转移到新鲜空气区立即恢复呼

27、当把中毒者转移到新鲜空气区立即恢复呼 吸者，可认为中毒者已恢复正常；吸者，可认为中毒者已恢复正常； 在轻微中毒的情况下，在轻微中毒的情况下，中毒者没有完全失去知觉，若经短暂中毒者没有完全失去知觉，若经短暂 休息后本人要求回岗位继续工作时，医生一般不要同意，应休休息后本人要求回岗位继续工作时，医生一般不要同意，应休 息息12d。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 392021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 2.人身安全防护人身安全防护 （1）人员培训）人员培训 至少应包括如下内容：至少应包括如下内容： 硫化氢的来源、特性及其危害，特别是不同硫化氢浓度对人硫化

28、氢的来源、特性及其危害，特别是不同硫化氢浓度对人 身的反应；身的反应； 防护设备，包括呼吸保护设备、安全服装、安全绳及其它辅防护设备，包括呼吸保护设备、安全服装、安全绳及其它辅 助设备的使用、注意事项和维护；助设备的使用、注意事项和维护； 人工呼吸法和胸外心脏按压法的急救知识并经常进行实习训人工呼吸法和胸外心脏按压法的急救知识并经常进行实习训 练；练； 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 402021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 硫化氢探测和监测装置的使用，注意事项及限制；硫化氢探测和监测装置的使用，注意事项及限制； 紧急情况处理程序，即一旦因事故硫化氢发

29、生泄漏，应遵守紧急情况处理程序，即一旦因事故硫化氢发生泄漏，应遵守 的各项紧急处理程序；的各项紧急处理程序； 通风的重要性，包括使用风向标决定风向等措施，以及正确通风的重要性，包括使用风向标决定风向等措施，以及正确 使用人工通风等。使用人工通风等。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 412021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 （2）硫化氢的检测）硫化氢的检测 1）化学方法）化学方法 醋酸铅试纸法：醋酸铅试纸法： 将醋酸铅试液涂在白色的滤纸（或涂片）上，滤纸（或涂将醋酸铅试液涂在白色的滤纸（或涂片）上，滤纸（或涂 片）仍为白色，当与硫化氢气体接触时会变成棕色

30、或黑色。让片）仍为白色，当与硫化氢气体接触时会变成棕色或黑色。让 试纸（或涂片）与被测定区空气接触试纸（或涂片）与被测定区空气接触3-5min，根据色谱带对照，根据色谱带对照 试纸（或涂片）改变颜色的深度可判断硫化氢的浓度。试纸（或涂片）改变颜色的深度可判断硫化氢的浓度。 安碚瓶法：安碚瓶法： 在玻璃瓶内装有白色醋酸铅颗粒，瓶口由海绵塞住，硫化在玻璃瓶内装有白色醋酸铅颗粒，瓶口由海绵塞住，硫化 氢通过海绵浸入瓶内与醋酸铅反应，使醋酸铅颜色变黑，与试氢通过海绵浸入瓶内与醋酸铅反应，使醋酸铅颜色变黑，与试 纸法一样，是一种定性半定量测量方法。纸法一样，是一种定性半定量测量方法。 储运工程系储运工程

31、系 曹学文曹学文 422021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 碘量法：碘量法： 碘量法对天然气中硫化氢含量是一种定量的化学方法，其碘量法对天然气中硫化氢含量是一种定量的化学方法，其 测定范围为测定范围为0500mg/m3（相当于标准状态下（相当于标准状态下0325ppm）。）。 该方法是用过量的乙酸锌溶液吸收气样中的硫化氢，生成硫化该方法是用过量的乙酸锌溶液吸收气样中的硫化氢，生成硫化 锌沉淀，加入过量的碘溶液以氧化生成的硫化锌，剩余的碘用锌沉淀，加入过量的碘溶液以氧化生成的硫化锌，剩余的碘用 硫代硫酸钠标准溶液滴定。此法可参阅中华人民共和国国家标硫代硫酸钠

32、标准溶液滴定。此法可参阅中华人民共和国国家标 准准GB 11060.1-89天然气中硫化氢含量的测定天然气中硫化氢含量的测定碘量法碘量法 。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 432021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 2)电子探测仪测定法电子探测仪测定法 可携式硫化氢电子探测报警器；可携式硫化氢电子探测报警器； 固定式硫化氢探测系统。固定式硫化氢探测系统。 在生产的油气中含有硫化氢气体的平台，为了监测硫化在生产的油气中含有硫化氢气体的平台，为了监测硫化 氢的存在，保护操作人员的安全，平台上一般安装有硫化氢氢的存在，保护操作人员的安全，平台上一般安装有硫化

33、氢 探测系统，以探测硫化氢的泄漏并发出警报。探测系统，以探测硫化氢的泄漏并发出警报。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 442021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 该系统的传感器内装有一种称为该系统的传感器内装有一种称为MOS的感应物质来检测的感应物质来检测 硫化氢气体，这种物质充满于两电极之间，在没检测到硫化氢硫化氢气体，这种物质充满于两电极之间，在没检测到硫化氢 气体的状态下，两电极间的电阻是非常大的（在兆欧以上）。气体的状态下，两电极间的电阻是非常大的（在兆欧以上）。 当这种物质吸收到硫化氢气体时，两电极间的电阻急剧下降（当这种物质吸收到硫化氢气体时

34、，两电极间的电阻急剧下降（ 达到千兆左右）。电阻的下降与所吸收的硫化氢气体的多少有达到千兆左右）。电阻的下降与所吸收的硫化氢气体的多少有 极大的关系，吸收的硫化氢气体愈多，电阻下降就愈大，反之极大的关系，吸收的硫化氢气体愈多，电阻下降就愈大，反之 ，愈小。，愈小。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 452021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 这种电阻的改变在输入电路中被转换成电压信号并进行这种电阻的改变在输入电路中被转换成电压信号并进行 放大，被放大了的模拟信号被传送到模数转换器上，转换为放大，被放大了的模拟信号被传送到模数转换器上，转换为 数字信号，再被

35、传送到微处理器中进行数字处理，最后显示出数字信号，再被传送到微处理器中进行数字处理，最后显示出 所检测的硫化氢浓度，与此同时，经过微处理器的信号又进行所检测的硫化氢浓度，与此同时，经过微处理器的信号又进行 数模转换为数模转换为420mA的输出信号到报警卡上。由于的输出信号到报警卡上。由于4 20mA的输出是相对于所检测到的硫化氢气体浓度的多少，根的输出是相对于所检测到的硫化氢气体浓度的多少，根 据这个电流来设定高、低浓度报警，当检测到硫化氢气体存在据这个电流来设定高、低浓度报警，当检测到硫化氢气体存在 时，报警卡上就会有浓度数字显示，并伴有声音报警。时，报警卡上就会有浓度数字显示，并伴有声音报

36、警。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 462021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 硫化氢泄漏时的硫化氢泄漏时的个人防护用品：个人防护用品： 自持式呼吸器（自持式呼吸器（SCBA）；）； 带滤毒罐的防护面罩。带滤毒罐的防护面罩。 维护保养：定期对探测器进行检查、清洁，每月对该系统进行维护保养：定期对探测器进行检查、清洁，每月对该系统进行 一次功能试验。一次功能试验。 (3)人身防护设备对于在有硫化氢的封闭空间环境中工作人身防护设备对于在有硫化氢的封闭空间环境中工作或在或在 可能对健康或生命有危险的浓度中工作的人员必须使用防毒面可能对健康或生命有危险的浓度中

37、工作的人员必须使用防毒面 具或呼吸器。具或呼吸器。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 472021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 1)过滤式防毒面具过滤式防毒面具过滤式防毒面具过滤式防毒面具 由由头盔面罩、导气管、滤毒头盔面罩、导气管、滤毒 罐罐三部分组成，其作用是把染毒的空气滤净后，供操作人员呼三部分组成，其作用是把染毒的空气滤净后，供操作人员呼 吸，并保持操作人员的眼睛、呼吸道和面部皮肤免受毒气的直吸，并保持操作人员的眼睛、呼吸道和面部皮肤免受毒气的直 接损害。过滤式防毒面具只适合在空气中含氧量正常或基本正接损害。过滤式防毒面具只适合在空气中含氧量正常

38、或基本正 常（氧气不低于常（氧气不低于18%），有害有毒气体的浓度不太高的环境中），有害有毒气体的浓度不太高的环境中 使用。使用。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 482021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 2)正压自持呼吸器（正压自持呼吸器（SCBA） 正压自持呼吸器是一种在有毒、有害气体浓度较高或浓度不正压自持呼吸器是一种在有毒、有害气体浓度较高或浓度不 清楚的环境中最为理想的防护装置。正压式即操作人员穿戴的清楚的环境中最为理想的防护装置。正压式即操作人员穿戴的 面罩内气压为正压，无论环境中有毒气体浓度有多高，即使面面罩内气压为正压，无论环境中有毒气

39、体浓度有多高，即使面 罩密封不严，发生泄漏，由于面罩内气压高于大气压，有毒气罩密封不严，发生泄漏，由于面罩内气压高于大气压，有毒气 体不能进入面罩内。体不能进入面罩内。 正压式空气呼吸器装置配有小容积高压气瓶，呼吸器支持正压式空气呼吸器装置配有小容积高压气瓶，呼吸器支持 的时间，取决于用户耗气率，范围较广，可以的时间，取决于用户耗气率，范围较广，可以20100L/min ，时间，时间560min。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 492021-6-22 第二节第二节 硫化氢的人身安全防护硫化氢的人身安全防护 3）正压供气系统）正压供气系统 该系统有平台仪表系统提供该系统有平台仪表系统提供0

40、.7MPa压缩空气，集中供气，压缩空气，集中供气， 操作人员工作时也不必背负沉重的气瓶，而只要将面罩的快速操作人员工作时也不必背负沉重的气瓶，而只要将面罩的快速 接头插入气源分配器的快速接头即可进行工作，而且工作时间接头插入气源分配器的快速接头即可进行工作，而且工作时间 不受限制。但是，气管线的长度限制了操作者的距离。同样，不受限制。但是，气管线的长度限制了操作者的距离。同样， 操作者需从原路返回。操作者需从原路返回。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 502021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护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，集输系统的安

41、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。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。 一、集输管道的安全保护一、集输管道的安全保护 1集输管道的集输管道的防火防火安全保护安全保护 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。引起火灾。主要方法是采取防火安全措施，以实现安全生产。 储运工程系储运工程系 曹

42、学文曹学文 512021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 安全措施的内容包括安全措施的内容包括两方面两方面： (1) 管道选材正确并具有足够的强度；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。业等保持一定的安全距离。 管道的强度设计应符合有关规程、规范的规定；管道施工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

43、认定；在生产过程中应对管道进行定期测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。厚，并保持良好的维护管理以保证管道的安全运行。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 522021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 2集输管道的集输管道的防爆防爆安全保护安全保护 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

44、确认和生产过程中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。定期巡线检漏工作来保证。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 532021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 3集输管道的集输管道的限压保护和放空限压保护和放空 1)采气管道的限压保护采气管道的限压保护 采气管道的限压保护一般通过井场装置的安全阀来实现。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。，对采气管道的安全也能起保

45、证作用。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 542021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 2)集气管道的限压保护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来实现，同时集气管道应有自身系统的截断和放空设施截断和放空设施。 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；长度超过管放空阀；长度超过1 km的集气支管，可在集气支管与集气的集气支管，可在集气支管与集气 干管相连接处设置支管截断阀。干

46、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集气干管末端，在进入外输首站或天然气净化厂的进站( 厂厂)截断阀之前，可设置集气干管放空阀，并在该处设置高、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。维护。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 552021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 二、集输站场的安全保护二、集输站场的安全保护 1集输站场的集输站场的防火防爆防火防爆措施措施 (1) 集输站场的位置及与周围建筑

47、物的距离、集输站场的总图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：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 。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 562021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 2集输站场的集输站场的限压保护和放空限压保护和放空 (1)井场装置的限压保护井场装置的限压保护。井场装置的限压保护如图。井场装置的

48、限压保护如图 43 所示所示 。各种限压保护设备的作用是：。各种限压保护设备的作用是： 高低压安全截断阀高低压安全截断阀。如。如图图4-3中的中的 3 所示。当采气管道的压所示。当采气管道的压 力高于上限或低于下限时，安全截断阀力高于上限或低于下限时，安全截断阀3即自动关闭。即自动关闭。 采气管道超过上限压力采气管道超过上限压力，一般是因为采气管道堵塞或集气，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。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采气管道低于下限压力，一般是因为采气管道发生事故破，一般是因为采气管道发生事故破 裂所致。裂所致。 储运工

49、程系储运工程系 曹学文曹学文 572021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 弹簧安全阀。弹簧安全阀。如如图图 4-3 中中5 、8 所示，是一种超压泄放设备所示，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。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。护下一级压力系统的设备和管道，一般须装设泄压安全阀。 图图4-3 井场装置限压保护图井场装置限压保护图 l-采气树；采气树；2-采气树针形阀；采气树针形阀； 3-高低压安全截断阀；高低压安全截断阀；4-气井气井 产量调节控制节

50、流阀；产量调节控制节流阀； 5、8-压力泄放安全阀；压力泄放安全阀；6-气体压力气体压力 调节控制节流阀；调节控制节流阀； 7-截断阀截断阀 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 592021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 (2)集气站的限压保护。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。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安全阀与系统之间应安装有截断阀

51、，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 处于处于常开状态常开状态，并加铅封。，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。空阀。放空气体应引出站外安全地段放空。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 602021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 低温分离集气站中

52、，高压分离器和低温分离器之前分别设低温分离集气站中，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。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设在分离器进口管段上的安全阀，其泄放介质应考虑为气气 液混相液混相； 设在分离器出口管段上的安全阀，其泄放介质则为设在分离器出口管段上的安全阀，其泄放介质则为气相气相。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 612021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全

53、保护集输系统的安全保护 天然气集输井站安全系统设置天然气集输井站安全系统设置 一、设置集输井站安全系统应考虑的问题一、设置集输井站安全系统应考虑的问题 除设备材料选型外，通常井站安全系统包括：井口安全除设备材料选型外，通常井站安全系统包括：井口安全 截断装置，站内放空系统（手动或气液动放空、安全阀泄放截断装置，站内放空系统（手动或气液动放空、安全阀泄放 ），紧急截断阀等。），紧急截断阀等。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 622021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 1.总体考虑因素总体考虑因素 天然气集输工艺系统的安全设计除考虑系统本身的安全天然气集输工艺系

54、统的安全设计除考虑系统本身的安全 外，还应考虑周围环境对系统的影响，应从以下方面考虑：外，还应考虑周围环境对系统的影响，应从以下方面考虑： 根据天然气组分根据天然气组分（是否含（是否含H2S、CO2以及含量的多少）和以及含量的多少）和 产量确定工艺流程，选择适当的材料（管材、设备用材料）产量确定工艺流程，选择适当的材料（管材、设备用材料） ; 站场工艺管道站场工艺管道、设备的强度设备的强度应符合有关标准规范应符合有关标准规范; 站场站场 的总图布置的总图布置应符合有关标准规范应符合有关标准规范; 天然气集输系统天然气集输系统应采用应采用 必要的安全保护装置和措施。必要的安全保护装置和措施。 储

55、运工程系储运工程系 曹学文曹学文 632021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 2.安全保护装置设置安全保护装置设置 （1）为确保井站高压系统在事故状态不超压，特别是对含硫为确保井站高压系统在事故状态不超压，特别是对含硫 气井，井口采用安全截断阀。气井，井口采用安全截断阀。 （2）站内其他发生天然气压力变化的地方，采用先导式安全站内其他发生天然气压力变化的地方，采用先导式安全 阀及手动放空管。阀及手动放空管。 （3）对站内主要压力容器（分离器）、增压设备后端设置先对站内主要压力容器（分离器）、增压设备后端设置先 导式安全阀及手动放空阀。导式安全阀及手动放空阀。 （

56、4）对集输气进站及燃料气进、出站，缓蚀剂注入系统的高对集输气进站及燃料气进、出站，缓蚀剂注入系统的高 压泵出口及中压集输加注口设置防止超压的安全阀及物动放空压泵出口及中压集输加注口设置防止超压的安全阀及物动放空 阀。阀。 （5）对集输井站出站口设紧急截断阀或止回阀，并设手动放对集输井站出站口设紧急截断阀或止回阀，并设手动放 空阀。空阀。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 642021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 二、集输工艺系统安全的基本要求二、集输工艺系统安全的基本要求 1.基本要求基本要求 （1）气井井口应安装井口高低压紧急截断阀）气井井口应安装井口高低

57、压紧急截断阀气井井气井井 口节流阀之后应装设井口高低压安全截断阀。当采气管道出口节流阀之后应装设井口高低压安全截断阀。当采气管道出 现超高压或超低压的情况时，高低压安全截断自动关闭，气现超高压或超低压的情况时，高低压安全截断自动关闭，气 井关井。当采气管道中水合物堵塞或集气站发生意外事故，井关井。当采气管道中水合物堵塞或集气站发生意外事故， 下游脱水站、净化厂发生故障时，为了避免或减少天然气的下游脱水站、净化厂发生故障时，为了避免或减少天然气的 放空，通过站内自控联锁系统关断高低压安全截断阀，同时放空，通过站内自控联锁系统关断高低压安全截断阀，同时 关闭采气管道出站截断阀。超低压截断可保护井站

58、设备和管关闭采气管道出站截断阀。超低压截断可保护井站设备和管 道，防止管道和设备破损后天然气的大量流失而造成爆炸、道，防止管道和设备破损后天然气的大量流失而造成爆炸、 火灾、中毒等事故。火灾、中毒等事故。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 652021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 （2）设置出站紧急截断阀或止回阀。）设置出站紧急截断阀或止回阀。当站内出现火灾等事故时，防当站内出现火灾等事故时，防 止下游天然气倒流进站内。止下游天然气倒流进站内。 （3）设置放空阀。）设置放空阀。主要目的是停产检修时放掉管道和设备中的天然主要目的是停产检修时放掉管道和设备中的天

59、然 气，以预防火灾和中毒事故的发生。泄压气体的排放应就近引入同气，以预防火灾和中毒事故的发生。泄压气体的排放应就近引入同 级压力的放空管线。对带有液烃的气体放空管线，在进入火炬之前级压力的放空管线。对带有液烃的气体放空管线，在进入火炬之前 应设有分液罐。站场内的天然气系统设置紧急放空系统应符合应设有分液罐。站场内的天然气系统设置紧急放空系统应符合石石 油天然气工程设计防火规范油天然气工程设计防火规范GB50183的有关规定。的有关规定。 站场的火炬及放空管宜位于站场生产区最小频率风向的上风侧站场的火炬及放空管宜位于站场生产区最小频率风向的上风侧 ，火炬及放空管宜布置在站外地势较高处，其与站场的

60、距离由计算，火炬及放空管宜布置在站外地势较高处，其与站场的距离由计算 确定。放空管与站的距离：当放空量小于等于确定。放空管与站的距离：当放空量小于等于1.2104m3/h时，不应时，不应 小于小于10m;当放空量当放空量1.21044104m3/h时，不应小于时，不应小于40m。 储运工程系储运工程系 曹学文曹学文 662021-6-22 第三节第三节 集输系统的安全保护集输系统的安全保护 （4）设置安全阀，防止工艺流程中超压现象出现。）设置安全阀，防止工艺流程中超压现象出现。 （5）集气站灭火最重要的措施是迅速截断气源，）集气站灭火最重要的措施是迅速截断气源，为此在进出集气站为此在进出集气站