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石油天然气开采安全知识培训石油天然气的基本知识不是水,哗哗流,不是泉,喷个够,地下有,海底有,建设祖国跑前头?——石油!天上的飞机、地上的汽车、海里的轮船,甚至我们烧饭的天然气,都要消耗石油,石油产品已被广泛地应用到国民经济各个部门。所以人们把石油称为“工业的血液”。石油颜色:状态:黑色、深棕色粘稠的液体气味:特殊气味水溶性:不溶于水密度:比水小熔、沸点:不固定中国北宋科学家沈括在所著《梦溪笔谈》正式将其命名为“石油”。“生于水际砂石,与泉水相杂,惘惘而出”石油天然气的形成
石油是古代海洋生物遗骸被沙泥掩盖后,在高温、高压和缺氧情况下,经过几千万年的时间形成的。
大约46亿年前,地球在宇宙间生成,20亿年前,地球上出现了最简单的单细胞生物,从此地球上就有了生物的寄存。大约在4亿年前,地球上复杂生物,海洋生物死后,尸体沉到海底,形成沉积层,当温度和压力达到一定程度后,沉积物中动植物的有机物质转化为碳氧化合物分子,最终生成石油和天然气。
你知道石油中含有天然气吗?当石油被开采出来的时候,一些天然气也随着石油被采出来。
天然气在石油里处于溶解状态,就像汽水中溶解的发出嘶嘶响声的二氧化碳一样一桶石油(159升)可能含有0.2~280立方米的天然气,含量的多少取决于油藏的类型。一桶油中的气体可以装满你的整个房子!
哪里可以找到石油和天然气?有的人认为石油在一个地下的大池子里。实际上,大多数油是嵌在岩石颗粒和沙子之间很小的孔隙里。大多数这样的孔隙肉眼是看不到的。那么我们如何找到有油的岩层呢
?油气是在地层中天然的圈闭构造中发现的。
这些油气圈闭构造由穹顶或断层组成。非渗透性的岩石覆盖在构造顶部防止油气逃逸到地表。非渗透性的岩石是指流体不能穿越的岩石。没有这样的油气圈闭构造,油气就会向地表移动,最终挥发掉。
这是阻止油气向上流动的非渗透性岩石层。注意下面的水层,它防止了油向下逃逸。你知道为什么吗?这是一个穹顶型油藏的例子:这是一个气藏的例子:和前面的例子一样,非渗透性的岩层阻止了气体的逃逸这是一个有气顶的油藏的例子:
为什么我们要假设气体在顶部?石油天然气的基本开采工艺首先:要找到地下油层。---油层就像载满油的地下"池塘".我们如何找到这些油藏呢?--物探地球物理学家通过油藏反射的声波找到它们,计录声波反射回来的时间计算机处理这些数据,构造出地下岩层系统的图像Gas油声源接收器t=1sect=1.2sect=1.42sec发现了油藏之后我们该干什么????我们钻一口井进去–钻井砂页岩粉砂岩页岩粉砂岩白云石页岩
“石油勘探”有许多方法,但地下是否有油,最终靠钻井来证实。钻井不仅是发现、开采石油的过程,也是对显示地下情况的地图不断更新的过程。石油勘探我们用什么钻井?钻井设备!陆上钻井架:用于陆上钻井钻井设备!钻井船:钻井船和半潜式钻井平台用于水深30米到1500米情况的钻井这幅图画的是钻井设备上的起重设备.这个设备被用来提升和放下钻柱的。钻柱是一根根10米长的钻杆连接起来组成的。钻柱钻头起重设备由以下部分组成:天车,游动滑车,游动钢丝绳,和一个用来起降游动钢丝绳的绞车。井架底座井架待用钻杆在这里,10米长的钻杆被一根根加到钻柱上。这样钻柱不停的被加长,可以不停的朝地下钻进。钻井驱动示意图绞车这是一幅钻头在岩层中钻进的示意图钻柱在地表被驱动旋转,带动井眼底部的钻头旋转。钻头上的“牙齿”把岩石磨成碎屑。钻井泥浆被泵入钻杆内部,从钻头的喷嘴流入环形空间。环形空间是钻杆和井壁之间的空间。泥浆将岩屑循环带到地表,在那里这些岩屑被移除。
钻头在岩层中钻井示意图3)泥浆和岩屑混在一起从环形空间向上提升,带到地表。筛布5)岩屑被从泥浆中滤除,形成岩屑堆。这些岩屑将会被运走并处理。
4)混合物通过在地表的滤网。1)干净的泥浆被泵从泥浆池中抽出,注入钻杆当中。2)泥浆从钻头的流出,进入到钻杆和套管之间的环形空间,把钻头切下的岩屑向上带出。6)干净的泥浆透过滤网,回到泥浆池。钻井泥浆循环泥浆泵泥浆泵工作示意图钻井的工序—固井首先用大钻头钻一小段井眼然后钢制的套管被下入井中,并用水泥固定套管的外侧,防止井眼塌陷。0’200’下一步,一个小一些的钻头在第一个套管内部开钻。这个钻头从上一个套管的底部钻出一个新的井眼。200’0’500’然后在这个新的井眼中也下套管,并用水泥固定。用这种方法,井眼分段钻进,直到目标储层被钻穿。这时候,地质专家必须确定目标储层是否含有油气。他们通过对目标区域进行测井知道是否有油气。
测井是用电缆将设备下到井下,记录岩石的物理属性,如电阻,孔隙度,密度,放射性,孔隙压力等等。地质学家如何辨别地层中是否含有油气?--测录井如果测井结果很好,我们在生产层段下最后一次的套管,用水泥固定。然后在井眼内用射孔枪进行射孔,击穿生产层段部分的井壁套管。射孔枪在井眼里放入生产油管,用封隔器把生产层段和上部的套管空间分隔开,测试油气产量—试油测试。油管封隔器最后,这口井的流体被采到地面的管线,这些管线把井和地面的生产设备连接起来,使油气源源不断从地下产出—采油采气。油气生产过程中,井下可能会出现各种问题,导致油气不能继续多井下出来,就需要对井筒或井下工具进行修理—修井作业。地面的生产设备将生产出的流体中的油、水、气分离—油气处理分离器油水气从那里,石油和天然气会被送到炼油厂进一步提炼,之后被卖到市场上。--储运和炼化油气分离器石油水天然气炼油厂储油罐石油和天然气的元素组成
主要是由碳氢化合物组成的复杂混合物。主要元素:碳、氢。次要元素:硫、氮、氧。微量元素:金属元素和非金属元素。石油和天然气的组成物质:
各种烷烃、环烷烃、芳香烃。石油的炼制原油可炼制的石油石油气汽油煤油轻柴油重油重柴油渣油脱水脱盐分馏分馏常压减压催化裂化汽油润滑油石油天然气开采的安全知识业务链长工程地质复杂生产环节涉及易燃易爆、有毒有害危化品等高温高压易漏易喷高含硫生产区域分布在不同的野外地域,环境恶劣涵盖油气物探、钻井、修井、录井、没井、固井、采油气、储运等专业
专业队伍多,工况多变,大量的高危作业行业风险高施工作业频繁野外作业,环境恶劣石油天然气开采的安全风险特征机械伤害着火爆炸生产环节涉及易燃易爆、有毒有害危化品等油气产品的特性,决定了容易发生着火爆炸钻井修井作业中的重大风险,高压高含硫的特性设备众多,类型繁杂,作业条件恶劣,易发生伤人事故
油气生产中环节多、设施多、装置多,极易发生中毒窒息油气泄露井喷失控石油天然气开采的主要生产安全风险类型井控安全知识目录二、井喷失控的原因一、井喷失控的危害三、井喷事故案例分析一、井喷失控的危害2.打乱正常生产生活秩序3.油气资源受到严重破坏4.造成环境污染5.酿成火灾6.设备损坏7.油气井报废1.人员伤害和经济损失“12·23”井喷导致243人被夺去生命,4000多人受伤,造成直接经济损失达6432.31万元。一、井喷失控的危害1.人员伤害和经济损失“12·23”
罗家16H井井喷事故,造成60000余人紧急疏散。人去楼空一、井喷失控的危害2.打乱正常生产生活秩序1983.2,伊朗海岸外的瑙鲁滋油田井喷,每天7000桶(111.7万升)原油流入海里。一、井喷失控的危害3.油气资源受到严重破坏1979.6.3,墨西哥石油公司的伊斯托克1号平台井喷,造成10毫米厚的原油涌向墨西哥和美国海岸,黑油带长480公里,宽40公里,覆盖1.9万平方公里的海面。一、井喷失控的危害4.造成环境污染1984年9月1日,印度尼西亚西爪哇的帕西加里笛的PSJ-A探井井喷着火,钻机在10分钟内烧毁,火焰高达130米,在方圆300米内的噪音为100分贝。一、井喷失控的危害5.酿成火灾1990年10月11日,大港油田王15-33井井喷,井架倒塌报废;1996年10月25日,长庆油田W24-23井,井喷着火,7分钟后井架倒向泵房。一、井喷失控的危害6.设备损坏1984年印度尼西亚PSJ-A探井因井喷报废;1997年新疆玛扎4井井喷,导致井眼报废。一、井喷失控的危害7.油气井报废
人的因素
物的因素
管理的因素
环境的因素
工艺的因素
原因分析二、井喷失控的原因风险识别和应急能力差井控安全意识淡泊思想麻痹侥幸心理井控应知应会和操作水平低不熟悉或不执行井控实施细则不执行或未制定井控技术措施关井时出现误操作人的因素
二、井喷失控的原因防喷器闸板心子刺远程控制台及手动锁紧装置失灵井口连接法兰钢圈或四通闸门刺节流压井管汇本体或闸阀阀刺防喷管线本体或其连接法兰钢圈刺内防喷工具失灵物的因素
二、井喷失控的原因设计的井身结构不合理设计与实际的钻井液密度偏低选择使用的井控装置压力级别低制定的井控技术措施缺乏针对性设计使用的钻具组合不利于防漏喷处理溢流井涌的方法不当工艺的因素
二、井喷失控的原因井控管理制度不完善井控操作证制度不落实坐岗制度不落实井控工作监督检查制度不落实井控例会制度不落实干部24小时值班制度不落实装备试压、检修与巡检制度不落实打开油气层前的申报与审批制度不落实防喷演习制度不落实井喷事故逐级汇报制度不落实管理的因素
二、井喷失控的原因地下有浅层气或油顶气或高压油气水层裸眼段低压易漏失层和高压油气水层并存承钻无任何实钻资料可参考的区域探井浅部钻穿生产的油气或注水井超高压、高含硫井的施工作业施工井周围有注水井且未停注和泄压环境的因素
二、井喷失控的原因四川“12.23”罗家16H井井喷失控事故
2003年12月23日,中石油重点科技攻关项目—罗家16H水平井,发生井喷失控。由于点火不及时,导致硫化氢大量外泄,造成243人被高浓度的硫化氢夺去生命,4000多人受伤,6万多人被疏散,9万多人受灾,造成直接经济损失6432.31万元。三、井喷事故案例分析直接原因钻进中有明显的直接油气显示但未采取任何措施。钻具组合中未安装钻具回压阀。起钻前循环时间严重不够。三、井喷事故案例分析直接原因在气层中钻进没有进行短程起下钻。起钻时钻具内喷泥浆不作认真分析和处理。起钻过程中修理设备后未下至井底循环。起钻不认真灌泥浆,没有及时发现溢流。三、井喷事故案例分析间接原因对高含硫高产量大斜度水平井的井控风险认识不足。现场技术人员和操作人员业务素质差。三、井喷事故案例分析管理原因有制度,无落实。监督不到位。应急体系的建立不够完善。三、井喷事故案例分析提高技能及时发现正确处置绝无一失基础目标关键重要小结防火防爆安全知识目录一、燃烧与爆炸的基本原理二、防火防爆基本技术三、消防常识一、燃烧与爆炸的基本原理1基本概念燃烧:伴随有发光、放热形象的剧烈的化学(氧化)反应。两个特征:一是有新的物质生成;另一个是伴随着发光发热现象。
燃烧过程具有发光,发热,生成新物质的三个特征。爆炸:是物质从一种状态迅速地转变到另一种状态,在爆炸地点的周围压力骤增,使周围介质受到干扰,临近的物质受到破坏,并在瞬间放出巨大能量同时产生巨大声响的现象。内部特征:产生大量气体和能量突然释放造成高温高压。外部特征:压力急剧升高产生冲击波造成破坏发出巨大声响。2燃烧条件可燃物如木材、原油、天然气、液化气、汽油氧化剂(助燃物)如常见的空气、氧气、过氧化物、高锰酸钾着火源如明火、电火花、摩擦火花、高温物体、光、射线、自燃发热上述三个条件同时存在也不一定会发生燃烧,只有当三个条件同时存在,且都具有一定的“量”,并彼此相互作用时,才会发生燃烧
首先,要燃烧就必须使可燃物与氧达到一定的比例。例如:室温下汽油和柴油的燃烧。其次,要使可燃物燃烧,必须提供足够的助燃物。例如:蜡烛的燃烧再次,要发生燃烧,着火源必须有一定的温度和足够的能量,否则燃烧就不能发生。影响火焰在混合气中顺利传播的因素燃料本身的结构混合气体的温度、压力、燃料和空气(或氧)的比例空气中惰性气体和氧的比例着火源的特性混合气容器的构造3引燃能、最小点火能
引燃能是指释放能够触发初始燃烧化学反应的能量,也叫最小点火能。影响其反应发生的因素包括温度、释放的能量、热量和加热时间。
最小点火能(MinimumIgnitionEnergy)也称最小火花引燃能或者临界点火能(CriticalIgnitionEnergy),是指使可燃气体和空气的混合物起火所需的能量临界值。它是表达可燃气体、粉尘和蒸汽的爆炸危险性的主要参数。如果引燃源的能量低于这个临界值,一般情况下不能着火。4、燃烧形式根据可燃物质的状态不同,可分为:均一燃烧:燃烧反应在同一相中进行非均一燃烧:燃烧反应在两相间进行固体液体气体融化蒸发蒸发分解氧化分解着火燃烧Q
可燃气体的燃烧有混合燃烧和扩散燃烧可燃气体预先同空气(或氧气)混合。而后进行的燃烧即为混和燃烧。混合燃烧反应迅速,火焰传播速度也快,化学爆炸即属于这种形式。可燃气体与周围的空气一边混合一边燃烧,则称为扩散燃烧。由于氧进入反应带只是部分参与反应,所以常产生不完全燃烧的碳黑。
可燃液体的燃烧有蒸发燃烧和分解燃烧之分。可燃固体燃烧,如木材、煤的燃烧属于分解燃烧;硫磺和萘的燃烧属于属于蒸发燃烧。固体燃烧一般有火焰产生,故又称为火焰型燃烧。当可燃固体燃烧到最后,分解不出可燃气体时,就剩下碳,此时没有可见火焰,燃烧转为表面燃烧或叫均热型燃烧。金属的燃烧也是一种表面燃烧。根据燃烧的起因和剧烈程度:着火与着火点:可燃物质在空气充足的条件下,温度超过某个数值时,与火源接触即着火,火源移去后,仍能继续燃烧。我们将火源移去后仍能继续燃烧的最低温度称为该物质的着火点或燃点。它反应了物质危险性的大小。闪燃与闪点:各种液体的表面都有一定量的蒸汽,其浓度取决于该液体的温度。在一定的温度下,可燃液体的蒸汽与空气混合而形成的气体混合物,一遇火源即产生一闪即灭的瞬间燃烧,称为闪燃或闪火。液体发生闪燃时最低温度即为液体的闪点。自燃与自燃点:可燃物质不需火源接近便能自行着火的现象称为自燃,此时的最低温度称为自燃点。自燃现象可分为受热自燃和本身自燃
受热自燃:可燃物质虽然未与明火接触,但在外部热源的作用下使温度达到自燃点而发生着火燃烧的现象。
本身自燃:某些物质在没有外来热源的作用下,由于物质内部所发生的化学或生化反应而产生热量,在适当的条件下,热量会渐渐积累,使物质的温度上升,达到自燃点而燃烧如:硫化铁、煤、植物油
影响自燃点的因素有压力、组分、催化剂、可燃物质的化学结构。氧化发热自燃:能吸收空气中的氧而发生部分氧化。如褐煤、黄磷、烷基铝等分解放热自燃:常温下分解放热分子结构中含有氧。如硝化棉、硝化甘油聚合放热自燃:活性单体具有很强的化学活性,聚合反应伴随着放热。如:丙烯腈、乙酸乙烯酯吸附放热自燃:表面活性大,产生吸附热。如:活性炭、木炭发酵放热自燃:如稻草、树叶、锯末活性物质遇水自燃:如碱金属、锌粉物质混合接触自燃:常见易燃、可燃液体的闪点(℃)汽油-58—10石油醚-50甲苯4重油80—130石脑油25原油-6.67—32.22煤油30—70乙醚-45二硫化碳-455引燃源主要引燃源有:焊接、敲击、喷砂、切割和类似的操作;危险区域抽烟、使用火柴或其它能产生火焰的物体(如打火机);铁器摩擦、撞击等摩擦热;新鲜金属的表面催化作用;电气设备火花;静电火花;雷击;聚光或光电效应;高温表面等高压气体在高压泄露时产生静电火花人体静电产生静电火花液体燃料流动时的的静电着火绝热压缩产生火源可燃气体压缩分解爆炸产生火源涂铝漆的铁或钢水成为引燃源6爆炸极其种类
1)爆炸
爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化。也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。从物质的表现形式来看,爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运动急剧增速,由一种状态转变为另一种状态,并在极短时间内释放出大量能量的现象就是爆炸。它通常借助于气体的膨胀来实现。爆炸现象具有一下特征:爆炸进行得很快;爆炸点附近压力急剧升高;发出或大或小的声音;周围介质发生震动或邻近的物质遭到破坏。整个爆炸过程可分为两段:第一阶段,物质的能量以一定的形式转变为强压缩能;第二阶段,强压缩能急剧膨胀对外做功,引起被作用介质的变形、移动和破坏。2)爆炸分类:物理爆炸:物质的状态参数(PVT)迅速发生变化,在瞬间放出大量热量并对外作功的现象。特点:介质的化学性质不发生变化,仅是该介质的状态参数发生变化。核爆炸化学爆炸:是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构,在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。如炸药的爆炸。化学爆炸的本质与燃烧相同,区别在于?燃烧是稳定的和连续过程,而爆炸则是瞬间完成。按照爆炸反应的相的不同,可分为以下三类:
①:气相爆炸;②:液相爆炸;③:固相爆炸。按照爆炸的瞬时燃烧速度的不同,可分为以下三类:
①:轻爆;②:爆炸;③:爆轰;3)常见爆炸类型混合气体爆炸:除了可燃气体外,还应包括低闪点可燃性液体蒸发出的蒸汽。在助燃性气体中,除了有空气、氧气外,还包括氯气、氧化亚氮、氧化氮、二氧化氮、氟等。在石油化工企业下列情况要引起注意:①容器内的可燃气体、易燃液体、液化气体泄露②容器内可燃液体遇高温变为蒸汽雾进入大气③负压容器密封不严,外部空气进入④残存可燃液体的蒸发,洗涤容器时产生可燃气体气体分解爆炸:乙炔、环氧乙烷、乙烯、丙二烯等粉尘爆炸:指可燃性固体的微细粉尘分散在空气等助燃性气体中,当达到一定浓度时,被点火源点着引起的爆炸。粉尘爆炸的燃烧速度和压力上升速度没有混合气体爆炸时的速度那么快。危险性混合物质的爆炸:指两种或两种以上的物质混合或接触时,由于受到冲击或加热,或是混合物相互进行反应而发生的爆炸。如:黑炸药(硝酸钾、硫磺、碳粉)等蒸汽爆炸:指液体处于过热状态时,瞬间急剧蒸发汽化引起的爆炸。它是所有液体都可能发生的现象,它不需火源引燃。雾滴爆炸:可燃性液体的雾滴和蒸汽空气浓度极限是近似相等的,且有更低的燃点。7、爆炸极限
可燃气体、可燃蒸汽、可燃粉尘的爆炸下限和爆炸下限:在火源作用下,可燃气体、可燃蒸汽、可燃粉尘在空气中,恰足以使火焰蔓延的最低浓度叫爆炸下限,也叫燃烧下限。同理,恰足以使火焰蔓延的最高浓度称为爆炸上限,也称燃烧上限。上限和下限统称为爆炸极限或燃烧极限.
上限和下限之间的浓度称为爆炸范围.(用体积百分数,mg/m3表示)爆炸极限的范围越宽,爆炸下限越低,爆炸危险性越大。部分可燃气体、蒸汽的爆炸极限氢气4.0%-75%一氧化碳12.5%-74.2%甲烷5.3%-14%乙烯3.1%-32%苯1.4%-7.1%环氧乙烷3.0%-80%乙醚1.9%-48%甲醇5.5%-36%乙烷3.0%-12.5%影响因素:
①温度,通常爆炸混合物温度越高爆炸范围越大,危险性越大。
②压力,爆炸混合物压力增大,爆炸上限增高危险性增大因而减压有利于减小爆炸危险性。
③惰性介质及杂物,通常爆炸混合物中进入惰性介质,可缩小爆炸极限范围。
④容器,容器直径越小,火焰蔓延越难,,极限范围越小。
⑤氧含量,混合物中含氧量增加,爆炸极限范围扩大(尤其上限提高的更多)可燃气体在空气中和纯氧中爆炸极限范围比较如下:
空气
纯氧
CH45~15%5~61%C2H21.5~82%2.8~93%CO12~74.5%15.5~94%H24~75%4~95%⑥能源,能源的性质对爆炸极限范围的影响是:能源强度越高,加热面积越大,作用时间越长,则爆炸极限范围越宽。爆炸的破坏作用
①
冲击波;②碎片冲击;③
振荡作用;④
造成二次事故。二、防火防爆基本技术
1、基本措施1).火灾和爆炸的隐形火源分析燃烧和爆炸的条件及实质:燃烧的条件:可燃物、氧化剂、着火源同时具备,并且相互作用形成一个燃烧系统时才能发生。爆炸的条件:存在可燃物质、达到爆炸极限、混合物在火源作用下。隐形着火源分析:化学能转化为热能、机械能转化为热能、电能转化为热能、高温表面、其他热源2.火灾发展过程与预防基本原则1)火灾发展过程的特点
当燃烧失去控制而发生火灾时,将经历下列发展阶段:
a
酝酿期
b发展期
c全盛期
d衰灭期2)影响火灾变化的因素:
a
可燃物的数量
b空气流量
c蒸发潜热3)预防火灾的基本原则
a
严格控制火源
b
监视酝酿期特征c
采用耐火材料
d
阻止火焰的蔓延e
限制火灾可能发展的规模g
组织训练消防队伍及配备相应的消防器材3.爆炸发展过程与预防基本原则1)爆炸发展过程的特点
a
可燃物与空气或氧气相互扩散混合,形成爆炸性混合物。
b
爆炸性混合物遇着火源,爆炸开始。c
产生连锁反应,爆炸范围扩大,威力升级。
d
最后是完成化学反应,爆炸威力造成灾害性破坏。2)预防爆炸的基本原则a防止爆炸性混合物的形成。b
严格控制着火源。c
燃爆开始就及时泄出压力。d
切断爆炸传播途径。e
减弱爆炸压力和冲击波对人员,设备和建筑的损失。
f
检测报警
4、防火防爆通用技术措施防火技术措施防爆技术措施防止爆炸性混合物的形成
a
用难燃或不燃物质代替可燃物质
b
根据物质的危险特性采取措施。
c
密闭与通风措施。
d惰性介质保护。严格控制点火能源a明火,如加热(维修)用火的控制。b高温表面
c电器火花及电弧。d静电,静电防护主要是设法消除或控制静电的产生和积累的条件。
e摩擦与撞击。及时泄出燃爆开始时的压力切断爆炸传播途径减弱冲击波对人员、设备和建筑物的破坏。建筑设计:须按《爆炸危险场所有关规定》工艺安全:P、V、T、流量、防止跑、冒、滴、漏、防止误操作5火灾及爆炸蔓延的控制1)隔离、露天布置、远距离操纵分区隔离在总体设计时,应慎重考虑危险车间的布置位置。危险车间与其他车间或装置应保持一定的间距,充分估计相邻车间建筑物可能引起的相互影响。对个别危险性大的设备,可采用隔离操作和防护屏的方法使操作人员与生产设备隔离。露天布置为了便于有害气体的散发,减少因设备泄漏而造成易燃气体在厂房内积聚的危险性,宜将此类设备和装置布置在露天或半露天场所。对于露天安装的设备,应考虑气象条件对设备、工艺参数、操作人员健康的影响,并应有合理的夜间照明。远距离操纵
在化工生产中,大多数的连续生产过程,都应进行远距离操纵。对热辐射高的设备及危险性大的反应装置,也应采取远距离操纵。远距离操纵主要为机械传动、气压传动、液压传动和电动操纵等。2)防火与防爆安全装置阻火装置阻火设备包括阻火器、安全液封和单向阀等,其作用是防止外部火焰窜入有燃烧爆炸危险的设备、容器和管道,或阻止火焰在设备和管道间蔓延和扩散。阻火器
阻火器的作用是防止外部火焰窜入存有易燃易爆气体的设备、管道内或阻止火焰在设备、管道间蔓延。阻火器是应用火焰通过热导体的狭小孔隙时,由于热量损失而熄灭的原理设计制造。单向阀亦称止逆阀、止回阀。生产中常用于只允许流体在一定的方向流动,阻止在流体压力下降时返回生产流程。火星熄灭器也叫防火帽,一般安装在产生火花(星)设备的排空系统上,以防飞出的火星引燃周围的易燃物料。安全阀
泄压
报警
3)防爆泄压装置爆破片防爆门放空管
在某些极其危险的化工生产设备上,为防止可能出现的超温、超压、爆炸等事故的发生,宜设置自动或就地手控紧急放空管。另放空口应在防雷保护范围内,为防静电,放空管应有良好的接地设施。三、消防常识一)灭火的基本方法:降低燃烧物的温度——冷却灭火法;减少空气中的含氧量——窒息灭火法;隔离与火源相近的可燃物——隔离灭火法;消除燃烧中的游离基——抑制灭火法。1、冷却灭火法冷却灭火法,就是将灭火剂直接喷洒在燃烧着的物体上,将可燃物的温度降低到燃点以下,从而使燃烧终止。2、隔离灭火法隔离灭火法,就是将燃烧物体与附近的可燃物质隔离或疏散开,使燃烧停止。这种方法适用扑救各种固体、液体和气体火灾。3、窒息灭火法
阻止空气流入燃烧区,或用不燃物质冲淡空气,使燃烧物质断绝氧气的助燃而熄灭。这种灭火方法适用扑救一些封闭式的空间和生产设备装置的火灾。4、抑制灭火法
抑制灭火法,是将化学灭火剂喷入燃烧区使之参与燃烧的化学反应,从而使燃烧反应停止。二)消防设施1、消防站2、消防给水设施(1)消防给水管道(2)消火栓(3)生产装置区消防给水设施三)灭火剂及其应用1.水(1)灭火作用对燃烧物质冷却降温,从而减弱燃烧的强度;稀释燃烧区的氧,使火势减弱。对于水溶性可燃、易燃液体的火灾,如果允许用水扑救,水与可燃、易燃液体混和,可降低燃烧液体浓度以及燃烧区内可燃蒸气浓度,从而减弱燃烧强度。2.泡沫灭火剂泡沫灭火剂由发泡剂、泡沫稳定剂和其他添加剂组成。泡沫灭火剂由于发泡剂不同有多种类型,如化学泡沫灭火剂;蛋白泡沫灭火剂,水成膜泡沫灭火剂;抗溶性泡沫灭火剂;高倍数泡沫灭火剂等。
3.干粉灭火剂干粉灭火剂主要成分为碳酸氢钠和少量的防潮剂硬酯酸钠及滑石粉等组成。冷却和稀释可燃气体,同时干粉灭火剂与燃烧区碳氢化合物起作用,抑制燃烧过程,致使火焰熄灭。4.其他灭火剂
二氧化碳、卤代烃等灭火剂等。四)灭火设施1.水灭火装置(1)喷淋装置
(2)水幕装置
2.泡沫灭火装置按发泡剂不同分为化学泡沫和空气机械泡沫装置两种类型。按泡沫发泡倍数分为低倍数、中倍数和高倍数三种类型。按设备形式分为固定式、半固定式和移动式三种类型。泡沫灭火装置一般由泡沫液罐、比例混合器、混合液管线、泡沫室、消防水泵等组成。泡沫灭火器主要用于罐区灭火。
3.二氧化碳灭火装置一般由储气钢瓶组、配管和喷头组成。其用量与可燃物料的物性、防火场所的容积和密闭性等有关。4.干粉灭火装置干粉是微细的固体颗粒,有碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸二氢铵、尿素干粉等。高危作业安全知识危害辨识的基本知识危害因素:一个组织的活动、产品或服务中可能导致人员伤害或疾病、财产损失、工作环境破坏、有害的环境影响或这些情况组合的要素,包括根源和状态。根据引起事故的直接原因分为:人的不安全行为、物的不安全状态、管理缺陷。一、危害因素“所有事故都是可以避免的理论”
——评价和风险管理理论
HSE管理体系是建立在“所有事故都是可以避免的”这一管理理念上的,即:如果我们能够预先识别特定的一种危害因素,我们就能够通过管理和发挥我们的技能来避免事故发生或是设法使人、环境和财产免受损害,即能够对风险进行控制。1、危害因素辨识、风险评价的步骤划分作业活动识别危害因素确定风险确定风险是否可接受制定风险控制措施计划评审措施计划的适宜性划分风险等级审查改善维持管理否是持续改进检查纠正风险评价危害识别可接受风险?改善或制定控制措施2、风险管理的过程是一个PDCA循环过程PLANDOCHECKACTION3、危害因素辨识、风险评价和风险控制频次与范围根据具体的业务特点来确定,如对油气储运单位来讲:
频次:a)油库、片区、加油站和车辆管理部门每年至少开展一次危害因素辨识与风险评价;b)设备设施正式投用前和投用后一年内各进行一次危害因素识别与风险评价;c)改变工艺应及时对生产和生产辅助设施设备进行危害因素辨识与风险评价;d)建设项目(新、改、扩)施工前、作业中、竣工后应进行危害因素辨识与风险评价;e)第三方施工作业项目,在施工前由建设单位和施工单位分别开展危害因素辨识与风险评价。3、危害因素辨识、风险评价和风险控制频次与范围
范围:a)现场的常规性操作活动和非常规性操作活动b)所有进入工作场所的人员(包括合同方人员和访问者)的活动;c)工作场所的设施设备和由外界提供的设施设备;d)现场作业环境;e)事故及潜在的危害和影响;f)以往活动的遗留问题。二、危害因素辨识
危害因素辨识:识别健康、安全与环境危害因素的存在并确定其特性的过程。
1、危害因素辨识应考虑:三种状态、三种时态和六(七)种类型。
(1)三种时态:过去:以往危害影响一直持续到现在。如:泄漏事件造成的土地污染。现在:正在进行或产生的危害因素和影响。如:油罐储存油品、工业废水排放等。将来:在将来可能产生的危害因素。如:新建、改建、扩建项目中涉及的危害因素。(2)三种状态正常:日常连续运转状态,如:设备的正常运转及生产。异常:可合理预期的非正常状态:开机、停机、检修。紧急:不可预期的突发性事件:火灾、爆炸、环保设施的突然失效、危险化学品的泄漏等。(3)六种形式或七个方面六种形式:物理性因素、化学性因素、生物性因素、生理和心理性因素、行为性因素及其他因素等六大类(生产过程危险和危害因素分类与代码具体见附录1)七个方面:向大气排放;GB16279—1996《大气污染物综合排放标准》中规定的应加以控制的SO2、NOX等33种大气污染物。向水体排放;生活废水、工业废水的排放等。土地污染;固体废物处置;生活垃圾、工业垃圾、建筑垃圾、包装物、危险固体废物等。噪声污染;自然资源、能源消耗;地方性环境问题;
2、辨识方法对照、经验法安全检查表法设备故障类型及影响分析法现场操作活动失常分析法专家风暴头脑工作前安全分析3、辨识流程图生产经营现场危害辨识事故教训法规缺陷设备失常操作失常健康危害办公失常4、辨识步骤
1、单元划分:以生产为单元,业务活动为依据,按岗位操作程序划分。加油站单元划分——加油作业单元、汽车卸油单元、储罐单元、配电(发电)单元、润油房单元、站房办公单元、站房生活单元;对每一个单元按照设备设施、操作活动、现场工作环境、办公活动四个内容去识别。例如:汽车卸油单元,设备设施有:汽车罐车、快速接头、卸油胶管、阀门、过滤器、静电接地装置、油罐及附件等;操作活动有:汽车油罐的计量操作、油罐及汽车油罐阀门的开启、静电接地的连接、卸油胶管的连接、汽车油罐灌装口的开启及关闭;现场工作环境,要分析卸油场地坡度、卸油时的天气状况(雷雨天气),周围有无火种、火源、夜间卸油光照强度等;办公活动包括计量记录、运单及油品数量的交接方式以及油品数质量问题的处理。油库的单元划分——成品油罐区单元、生产设施单元、消防系统单元、油库职业危害评价单元、管理评价单元、周边环境评价单元。2、对每一单元中存在的危害因素进行辨识(1)事故收集与分析。调查历史事故包括本单位的历史事故、同行业的典型事故、以及本单位发生过的重大未遂事故和事故险情。其目的是为了吸取事故教训,并用于风险辨识中。案例1:未熄火加油发生火灾事故事故经过2006年6月10日中午,某加油站在车辆没有熄火的情况下,给一辆面包车加90﹟汽油,当油箱加满、提起油箱的瞬间,一团火光扑面而来,幸亏加油员拿起旁边放置的石棉被将油箱口堵住,使火苗窒息,避免了一次大的火灾事故的发生。事故分析汽车进站加油时,在没有熄火的情况下,加油员即进行的加油作业,违反了加油站安全管理规定。汽车电路漏电,致使油箱口与加油枪形成电位差,产生放电,从而引燃油蒸汽。案例二汽车撞到加油机发生火灾事故事故经过1999年6月21日,某加油站,一辆汽车加完汽油后,在倒车过程中,汽车尾部保险杠撞上一台汽油加油机,加油配管等受到加油机倾倒的拉力而断裂,漏出汽油,遇到电气配线扯断时产生的火花而燃烧,发生火灾事故。事故分析1、加油机摆放位置不合理。2、倒车时,加油员没有及时引导。(2)不符合法律法规的辨识序号法规名称适用条款不符合法律法规的现状描述整改措施1成品油库建设标准(2008.5)第6.7.2:油气样品储存间(库)应为密闭房间,应设置可燃气体报警设施。油气样品储存间未设置可燃气体报警设施增设可燃气体报警设施2石油库设计规范(GB50074-2002)第14.3.5铁路油品装卸设施的钢轨、输油管道、鹤管、钢栈桥等应做等电位跨接并接地,两组跨接点间距不应大于20m。铁路油品装卸设施的钢轨、输油管道、鹤管、钢栈桥做等电位跨接和接地,两组跨接点间距大于20m。增设等电位跨接线,达到两组跨接点间距小于20m。例:(3)现场设施设备故障辨识序号岗位产品活动过程危害因素危害事件类别削减措施1收油电动机为卸油泵提供动力电动机轴承缺油或油质不合格烧轴承加足润滑油,更换油品2收油电动机绝缘层磨损造成设备外壳带电触电电机应进行保护接零和接地,定期对接地、接零线检查3收油电动机绝缘强度降低,电机过载烧电机对电机进行耐压试验和过载保护装置检验4收油电动机风扇损坏或风扇罩变形发热超温随时检查和测量温度说明:a)设备故障包括机泵抱轴、机械密封泄漏、杂音大、油罐罐底板变形、油罐防雷防静电接地不合格、加油枪静电接地不合格等等。b)在评价过程中,设备设施按照功能往下划分,最终细分的程度到部件为止.。c)对于功能相同,结构和型号相同或相似,压力温度等操作参数相同或相似,介质相同或相似,目前的状况一致的设备设施可以一类只评价分析一个,但必须说明清楚.。例:(4)现场操作活动失常辨识例:加油站加油作业中的危害因素及控制措施(部份)序号岗位产品活动过程危害因素危害事件类别削减措施1加油迎候站立时间过长疲劳轮换站立迎候2加油引导车辆未引导车辆或引导失误交通事故/加油错油根据油箱位置及车型所需油品,合理引导车辆3加油提枪加油脱枪加油冒油禁止脱枪加油4加油提枪加油直接向塑料容器加汽油火灾严禁向塑料容器加汽油5加油提枪加油车辆未熄火加油火灾车辆熄火后加油6加油提枪加油加油机出现乱码财产损失停止加油,启动加油机乱码应急处置预案说明:现场操作活动包括罐区动火,油罐排水,管线拆装阀门,槽车卸油,汽车装油,现场巡检,清理油罐,清理下水井,加油站地罐卸油,车辆加油,拉运油品,油罐取样,油罐测油位,配电盘维修,起动油泵等等。(5)作业环境失常辨识序号岗位产品活动过程危害因素危害事件类别1收油泵房将汽油从罐车输送至储罐噪声排放听力损失油气浓度超标慢性中毒2收油泵房机泵换油润滑油泄漏地面污染3计量油罐放水含油污水的排放水体污染4计量油罐计量油品挥发大气污染5电工发电机运行噪声排放噪声污染6办公办公使用复印机废油墨弃置固体废弃物污染7办公办公用纸纸张消耗,废纸产生资源浪费8发油发油用电电能消耗能源消费9收油油罐着火(紧急)含油、泡沫污水排放水体污染10加油提枪加油加油站上空电闪雷鸣时加油火灾说明:职业健康危险因素包括:噪声超标、辐射、粉尘浓度超标、高温、低温、采光照明不够、湿度过大、作业环境内有毒有害气体浓度超标、射线、辐射、缺氧、细菌、病毒、致害动物、致害植物、危险物质泄漏等等。例:三、风险评价
风险:某一特定危害事件发生的可能性与后果的组合。风险评价:评估风险程度以及确定风险是否可容许的全过程。矩阵法风险评价图后果严重性发生可能性人财物环境声誉在同类作业中未听说过同类作业中发生过在本单位发生过本单位每年几次本作业小队每年几次可忽略的极小极小极小01234轻微的小小小23456严重的大大一定范围34567个体死亡重大重大国内45678多人死亡巨大巨大国际56789注:a)0-4级为可承受风险(低度);b)5-6级为需关注风险(中度);c)7-9级为不可承受风险(高度)(1)矩阵法附表1:判据——对人的危害序号影响程度说明1可忽略的对健康没有任何伤害和损害2轻微伤害对完成目前工作有影响,如某些行不便或需要一周以内的休息才能恢复3严重的导致某些工作能力的永久丧失或需要长期恢复才能恢复工作4单个死亡单个死亡或永久性能力丧失,来自事故或职业病5多个死亡多个死亡,源于事故或职业病附表2:判据——财产损失序号影响程度说明1极小损失没有影响操作2小型损失稍微影响生产操作3大的损失现场损坏,修理后能重新使用4重大损失现场部分功能丧失5巨大损失现场全部功能丧失,广泛损失附表3:判据——环境影响序号影响程度说明1极小影响环境破坏限制在系统和作业现场范围内2小影响破坏大到足以影响环境,单项超过基本或预定标准3大的影响已知的有毒物质有限排放,多项超过基本或预定标准,漏出作业环境。4重大严重的环境破坏,承包商或业主被责令把污染的环境恢复到污染前的水平5巨大对环境的持续严重破坏或扩散到很大区域,对承包商或业主造成严重的经济损失,持续破坏预先规定的环境界限附表4:判据——公司声誉序号影响程度说明1极小没有公众反应2小公众对事件有反应,但没有公众表示关注3一定范围一些当地公众表示关注,受到一些指责;一些媒体有报道和政治上的影响4国内引起国家内公众的反应;持续不断的指责,国家级媒体大量的负面报道或地区/国家政策的可能限制措施或许可证使用影响5国际引起国际影响和国际关注;国际媒体大量反面的报道或国际/国内政策上的关注;可能对进入新的地区得到许可证或税务上不利,受到来自群众的压力;对承包商或业主在其他国家的经营产生不利影响风险控制:是根据风险评价的结果提出并实施风险控制措施。
制定方案时应考虑以下几点:风险削减和控制措施包括管理类与技术类措施。管理类措施主要包括:补充、修订现有管理制度和操作规程,编制应急预案,开展员工培训,实施监督检测,及时维护保养及检修设备设施等。此类措施通过体系文件化及运行控制实施完善。技术类措施主要包括:技术改造项目,隐患整改,设备或防护用品的新增和更换,需要投入一定资金的措施。四、风险控制工作前安全分析作业现场常见的危害(隐患)(1)高处坠落作业现场常见的危害(隐患)(2)不安全作业场所作业现场常见的危害(隐患)(3)易燃易爆物
\
这样的动火很可怕易燃易爆物\阳光直晒作业现场常见的危害(隐患)(4)设备缺陷\无护罩电的危害什么是工作前安全分析(又称JSA)是一个事先或定期对某项工作任务进行风险评估的工具;是有组织对工作中存在的危害进行识别、评估和制定实施控制措施的过程;是将工作及任务风险最大限度的消除或控制的一种方法。工作前安全分析(JSA)的应用领域评估现有的作业新的作业改变现有的作业非常规性的作业承包商作业培训或再培训的工具JSA的管理流程JSA程序的实施
作业许可和风险沟通总结和反馈现场监控工作任务的审查JSA的管理流程JSA程序的实施
作业许可和风险沟通总结和反馈现场监控工作任务的审查JSA的管理流程-工作任务审查工作任务初步审查谁提出现场作业人员均可提出需要进行JSA的工作任务谁审核基层单位负责人要做哪些工作基层单位负责人判断是否需要做JSA明确执行JSA的人员明确工作计划JSA的管理流程-工作任务的审查符合下列情况之一,应进行JSA:无程序管理、控制的工作;新的工作(首次由操作人员或承包商人员实施的工作);有程序控制,但工作环境变化或工作过程中可能存在程序未明确的危害,如:可能造成人员伤害、发生井喷、有毒气体泄漏、火灾、爆炸等;非常规作业;改变现有的作业(偏离管理);现场作业人员提出需要进行JSA的工作任务。JSA的管理流程-工作任务的审查什么情况下使用JSA?举例:临时用电的工作高压清洗受限空间进入管线打开高空作业吊装作业动火工作(火焰/火花)偏离HSE的程序和标准程序JSA的管理流程-工作任务的审查成立JSA小组
JSA小组组长:基层单位负责人指定,通常是由完成工作任务的班组长担任,必要时由技术或设备负责人担任;应该具备做JSA分析的能力;JSA小组成员:应由管理、技术、安全、操作等3-5名人员组成;根据工作任务确定小组成员JSA小组要具备的能力:应熟悉JSA方法;了解工作任务、区域环境和设备;熟悉相关的操作规程。JSA的管理流程JSA程序的实施
作业许可和风险沟通总结和反馈现场监控工作任务的审查JSA的管理流程-JSA程序的实施第一步:把工作分解成具体工作任务或步骤第二步:观察工作的流程,识别每一步骤相关的危害第三步:评估风险第四步:确定预防风险的控制措施JSA程序实施第一步:把工作分解成具体工作任务或步骤分解步骤时应注意:不可过于笼统;不可过于细节化;可参照原来的标准操作程序进行步骤确认。第3步第1步第2步第4步JSA程序实施第二步:
观察工作流程,识别每一步骤的危害识别危害和评估风险是人们自然的事情,但你需要有相应的经验
你不需要是科学家或者教授来做!JSA程序实施第二步:
观察工作流程,识别每一步骤的危害危害……能引起人员的伤害或对人员的健康造成负面影响的情况。(危害=暴露程度×严重性)JSA程序实施第二步:
观察工作流程,识别每一步骤的危害危害和风险的例子:经过拥挤的马路危害
=被撞到和受伤风险
=实际被撞到和受伤的机会暴露的程度:你是每年,每月,每天,每小时都过吗?严重性:可能的严重的伤害或致死可能性:发生的实际的机会JSA程序实施第二步:
观察工作流程,识别每一步骤的危害危害的类别---根据GB/T13816-92《生产过程危险和有害因素与代码》物理的化学的生物的心理、生理的行为的其他危害(如:环境)JSA程序实施第二步:
观察工作流程,识别每一步骤的危害设备设施缺陷电危害电磁辐射噪音,振动标志缺陷机械明火高、低温物质粉尘与气溶胶物理危害JSA程序实施第二步:
观察工作流程,识别每一步骤的危害化学危害物质类型:易燃易爆性物质、自燃物质、有毒物质、腐蚀物质(液体,气体,
固体)。进入人体的方式:吞咽
(口)吸入(皮肤)吸入
(呼吸)JSA程序实施第二步:
观察工作流程,识别每一步骤的危害爆炸氧化燃烧中毒化学灼伤刺激过敏引起癌变生物性的突变再生化学危害JSA程序实施第二步:
观察工作流程,识别每一步骤的危害细菌/病毒传染病媒介物(肝炎)致害动物致害植物*这是一个专门的区域,需要职业健康专业人士提供咨询。生物的危害JSA程序实施第二步:
观察工作流程,识别每一步骤的危害负荷超限健康状态异常从事禁忌作业心理异常辨识功能障碍心理、生理的危害JSA程序实施第二步:
观察工作流程,识别每一步骤的危害指挥错误 操作失误监护失误其他错误行为危害JSA程序实施第二步:
观察工作流程,识别每一步骤的危害释放溢出污染环境的产品土壤地下水总体的废物其它,如:环境的危害JSA程序实施第三步:
评估风险-半定量风险矩阵法或ESP法JSA程序实施第四步:确定控制措施讨论新的或更安全、有效的工作方式
-消除
-减少/代替
-工程控制(隔离、上锁、连锁等)
-管理控制(程序、工作许可、减少暴露时间等)
-个人防护设备JSA程序实施第四步:确定控制措施(续)已存在的安全措施安全规则,程序和手册
操作程序
许可系统(LTCT,受限空间,动火工作等)
监控和取样
审核
培训/信息/指导
监督
应急计划
个人防护装备(PPE)JSA的管理流程JSA程序的实施
作业许可和风险沟通总结和反馈现场监控工作任务的审查作业许可和风险沟通做完工作安全分析,需要办理作业许可证的作业活动,作业前应获得相应的作业许可,才可开展工作。作业许可的级别应同原始风险等级高低相当,原始风险较高时,应获得较高管理层的许可。具体执行《作业许可管理规范》。作业前应对参与此项工作的每个人,进行有效的沟通。JSA的管理流程JSA程序的实施
作业许可和风险沟通总结和反馈现场监控工作任务的审查作业过程中的现场监控办理许可证的作业:应指定相应的监护人,负责整个作业过程的监护,监护内容:要注意作业人员的变化作业场所出现的新情况未识别出的危害因素无作业许可要求的作业,应由JSA小组组长或其指定人员对作业过程进行巡查。如果作业过程中出现新的危害或发生未遂事件、事故,应首先停止作业任务,JSA小组应立即审查先前JSA,重新进行JSA。JSA的管理流程JSA程序的实施
作业许可和风险沟通总结和反馈现场监控工作任务的审查JSA的练习为安全管理及审核立下基础减少工作的潜在危险增加员工在工作上的安全意识对新进人员而言是一个有效训练方式提供一个安全的工作方法建立有效率的安全工作环境结束语:回顾做JSA有什么好处JSA的好处压力容器安全知识一、压力容器基础知识1、压力容器的基本概念压力容器是国民生产和人民生活中不可缺少的一种设备,它广泛应用于工业、农业、国防、医疗卫生等行业和领域;它不同与其他的生产装置和设备,由于本身的特殊性和复杂性,以及操作条件的苛刻,发生事故时不仅自身遭到破坏,往往还会诱发一系列恶性事故,给国民经济和人民财产造成重大损失。本章将介绍一些与压力容器相关的基础知识。1.1、压力压力是指垂直作用在物体表面上的力,而垂直作用在物体表面单位面积上的力称为压强。但在工程上,习惯于将垂直作用在物体表面单位面积上的力(压强)称为压力,其表达式为:P(压强)=F(压力)/S(受力面积)其中:F的单位是牛顿(用“N”表示),S的单位是平方米(用“m2”表示),则P的单位为“帕斯卡”(用“Pa”表示),即:1Pa=1N/m2
在压力容器的设计、使用领域,我们通常还将容器内介质的实际压力称为绝对压力(用“P绝”表示),用各种压力仪表测得的容器介质压力的读数值称为表压力或表压(用“P表”表示),绝对压力、表压力和大气压力三者之间的关系为:P绝
=P表
+P大气注意:我们通常所说的容器的压力或介质的压力均为表压力。1.2、容器的压力源
常用的压力容器工作介质为各种气体,而气体介质的压力来源可分为容器内和容器外两大类。在压力容器的使用过程中,介质压力产生于容器外部的设备较多,而产生于容器内部较少,但后者的危险性较大。1.3、压力容器的界限
所有承受压力的密闭容器均被称为压力容器,或者被称为受压容器。由于压力容器的特殊性,一旦发生事故其危害性较大,因此必须有专门机构对其设计、制造和使用管理等方面,按相应的安全技术管理规范进行监督。划分压力容器界限时,应考虑的因素主要有事故发生的可能性与事故危害性的大小两个方面;还要考虑容器内工作介质的状态、容器的工作压力和容积等因素。综上所述,国家质量技术监督检验检疫总局,在其颁布的《压力容器安全技术监察规程》中对我国压力容器的界限范围做出了明确的划分,《容规》规定同时具备下列三个条件的容器为《容规》所管辖的压力容器:
⑴最高工作压力大于等于0.1MPa(不包括液体静压力,下同);
⑵内直径大于等于0.15m,且容积(V)大于等于0.025m3;
⑶介质为气体、液化气体和最高工作温度高于等于标准沸点(指1个大气压下的沸点)的液体。3、压力容器的基本要求压力容器除必须符合工艺要求的特定使用性能外,还应安全可靠;同时应具备制造安装简单,结构先进,维修方便和经济合理等方面的特点,故设计时必须满足强度、刚度、稳定性、耐久性和密封性五个方面的要求。4、压力容器的分类4.1、按压力分类可分为低压容器、中压容器、高压容器和超高压容器,具体划分为:
低压容器
P<1.6Mpa,
中压容器
1.6Mpa≤P<10Mpa,
高压容器
10Mpa≤P<100Mpa,
超高压容器
P≥100Mpa。
4.2、按壳体承压方式分类可分为内压容器和外压容器两大类。
4.3、按设计温度分类可分为低温容器t≤-20℃、常温容器-20℃<t<450℃和高温容器t≥450℃
三大类。4.4、以安装方式分类可分为固定式和移动式两大类。4.5、按生产工艺过程中的作用原理分类可分为反应容器、换热容器、分离容器和贮存容器四大类。4.6、《容规》对压力容器的分类
第一类压力容器、第二类压力容器、第三类压力容器。
5、压力容器常用钢材用于制造压力容器的钢材应能适应容器的操作条件,如温度、压力、介质特性等,并有利于容器的加工制造和质量保证,其重点应考虑钢材的机械性、工艺性能和耐腐蚀性能。机械性能方面,压力容器用钢主要考虑其强度、塑性、韧性和硬度四个性能指标。一般情况下材料的硬度与强度呈正比,但是,硬度高的材料对裂纹和裂纹扩展的敏感性较强,故压力容器不宜采用硬度较高的材料。
6、压力容器的应力及其对安全的影响略。具体见书P14-15。
二、压力容器基本结构1、压力容器的基本结构形式压力容器的基本结构形式有:球形容器、圆筒形容器、箱形容器、锥形容器四种。其中,因圆筒形容器的几何形状对称、受载应力分布均匀、承载能力较高、且制造方便、质量易得到保证,工艺内件易于装拆,可用作任何用途的容器,故是目前使用最广泛的一种。2、压力容器的组成压力容器的结构一般比较简单,主要有一个能承受一定压力的壳体及必要的连接件、密封件和内件构成。具体来说,压力容器一般由筒体、封头(管板)、法兰、接管、人(手)孔、支座等部分组成。三、压力容器安全附件
压力容器的安全附件包括安全阀、爆破片、压力表、液面计、温度计等。1、安全阀
安全阀是一种超压自动泄压阀门,是压力容器上应用最为普遍的,最重要的安全附件之一。当容器内的压力超过某一规定数值时,安全阀就会自动开启迅速排放容器内部的过压气体,实现降压措施。当容器内的压力回到设定值时,安全阀又会自动关闭,从而使容器恢复到正常的密闭状态,始终使容器内的压力低于允许范围的上限,不致因超压而酿成事故。
安全阀按其整体结构和加载机构的形式分成杠杆式、弹簧式、净重式和先导式四种。其中,弹簧式安全阀的应用最为广泛,主要是因为其结构紧凑、轻便严密,受振动不易泄漏,灵敏度高,调整方便,使用范围广,但弹簧式安全阀的制造比较复杂,对其中的弹簧材质和加工工艺要求很高,而且,使用时间较长后弹簧易发生变形,从而影响其灵敏度。2、安全阀的主要性能参数安全阀的主要性能参数有公称压力(它应与容器的工作压力相匹配)、开启高度(即安全阀开启时阀芯提升的高度,由此可将安全阀分成微启式和全启式两种)以及安全阀的排放量(该数据由阀门制造厂通过设计计算与实际测试确定,但要求排量不能小于容器的安全泄放量)。3、安全阀的选用与安装要求3.1、安全阀的选用原则
⑴安全阀的制造单位必须是国家定点的厂家和取得相应类别制造许可证的单位,产品出厂应有合格证和技术文件
⑵安全阀上应有标牌,并应注明主要技术参数,如排放量、开启压力、回座压力等。
⑶应根据容器的工艺条件和工作介质的特性、安全泄放量,介质的物理化学性质以及工作压力范围等因素选用适宜的安全阀。
⑷所选安全阀的排量必须大于等于它的安全泄放量,因为安全阀的排量是保证容器安全运行的关键参数。
⑸高压容器、大型容器以及安全泄放量较大的中、低压容器最好选用全启式安全阀,操作压力要求绝对平稳的容器应选用微启式安全阀。
⑹对盛装有毒、易燃或污染环境的介质的容器应选用封闭式安全阀。
⑺选用安全阀时应使其公称压力与容器的工作压力相匹配。3.2、安全阀的安装要求
安全阀必须垂直安装在容器的气相空间上,安装在室外露天的安全阀,应有可靠的冬季防冬、防冻结的措施,有毒介质安全阀的排放应导入封闭系统,易燃易爆介质安全阀的排放最好应引入火炬。4、安全阀的调整、维护与检验4.1、安全阀的调整
安全阀在安装前应先进行水压试验和气密性试验,合格后才能进行开启压力的调整校验。要注意,安全阀的开启压力不得超过容器的设计压力,一般为容器最高工作压力的1.05—1.10倍,对于工作压力较低的低压容器,安全阀开启压力可调节到比容器最高工作压力高一个大气压,同时应精确确定排放压力和回座压力,经校正后的安全阀应进行铅封。4.2、安全阀的维护应加强安全阀的日常维护和保养,以确保其动作灵敏可靠和密封性能良好;应经常保持安全阀的清洁,防止阀体弹簧等零件的污损和锈蚀;应经常检查安全阀铅封的完好状况、冬季时的冻结情况、以及安全阀是否有泄漏和排气管是否有阻塞等;安全阀动作后应及时找出容器升压的原因,并对症采取措施,防止压力再次升高。4.3、安全阀的定期校验安全阀的校验应有具有相应资质的单位进行,《容规》规定,安全阀每年至少应校验一次。当安全阀进行在线校验时必须有主管压力容器安全技术的人员在场。5、防爆片防爆片又称为爆破片,是一种断裂型的超压防护装置,它主要用来装设在那些不适宜装设安全阀的压力容器上,当容器内的压力超过正常工作压力并达到设计压力时即自行爆破,使容器内的气体经防爆片断裂后形成的出口向外排出,避免容器本体发生爆炸。它只用在不宜装设安全阀的压力容器作为其代用装置。爆破片的装设应符合以下三种情况:
⑴容器内的介质易于结晶或聚合,或带有较多的粘性(或粉状)物质。
⑵容器内的压力由于化学反应或其他原因迅猛上升,装设安全阀难以即使排除过高的压力。
⑶容器内的介质为剧毒气体或不允许微量泄漏的气体,用安全阀难以保证这些气体不泄漏。防爆片的结构形式、安装使用以及它与安全阀的组合应用见书P29-30。6、压力表压力表是为了测量容器内介质的压力,并为操作人员提供操作依据而设置的压力容器安全附件;所以压力表的准确与否直接关系到容器的安全运行。目前容器上常用的压力表有液柱式、弹性单元式、活塞式和电量式四种,其中,以单弹簧管式压力表在容器上的应用最为广泛,这种压力表具有结构坚固、不易泄漏、准确度较高、安装使用方便、测量范围较宽、价格低廉等优点。7、液位计液位计是用来测量液化气体或物料的液位、流量、充装量、投料量等的一种计量仪表。压力容器的操作人员应根据其指示值来控制或调节充装量,从而保证容器内介质的液位始终在正常范围内,防止因超量充装或投料而造成的事故发生。目前常用的液位计有玻璃管式液位计、玻璃板式液位计、浮球式液位计、旋转管式液位计、滑管式液位计以及差压变送液位计,具体内容见书P34-36。8、温度计温度计是用来测量容器内物料温度变化的测量仪表。在压力容器的操作过程中,温度对大部分反应物料或贮存介质的压力升降具有决定性的作用,同时,反应物或工作介质往往会由于温度的变化而发生质量上的变化;如果,容器的操作温度超过了工艺规定的温度值时,不仅有可能产出不合格产品,更有可能发生容器
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