油氣儲(chǔ)運(yùn)安全技術(shù)

油氣儲(chǔ)運(yùn)安全技術(shù)儲(chǔ)運(yùn)工程系第一節(jié)：燃燒條件

燃燒必須同時(shí)具備下列三個(gè)條件：可燃物：凡是能與空氣中的氧或其他氧化劑發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)都是可燃物，可燃物是燃燒的主體，無(wú)可燃物，燃燒就無(wú)法進(jìn)行。助燃物：能夠幫助和支持燃燒的物質(zhì)都是助燃物。引火源：

常見火源種類（1）明火（2）高溫表面（3）摩擦撞擊（4）化學(xué)反應(yīng)熱（5）電氣火花（6）靜電（7）絕熱壓縮（8）雷電

引火源燃燒三角形必要條件可燃物、助燃物、點(diǎn)火源三者的結(jié)合是燃燒的基本條件。引起燃燒必須具備如下兩個(gè)條件，缺一不可：--濃度條件

(可燃物達(dá)到適合燃燒之狀態(tài)）—能量條件

(具有提供發(fā)生燃燒所需之能量)濃度條件要發(fā)生燃燒，一定要使可燃物質(zhì)在適當(dāng)?shù)臐舛确秶畠?nèi)，對(duì)于氣體或蒸汽，如果濃度太濃或太稀，都不會(huì)發(fā)生燃燒。適當(dāng)?shù)臐舛确秶Q之為燃燒極限.

第二節(jié)：燃燒極限1、燃燒極限在一定的溫度和壓力下，只有濃度在一定范圍內(nèi)的可燃?xì)怏w混合氣，才能被點(diǎn)燃并傳播火焰。燃料的濃度范圍稱為燃燒極限范圍。

LR01.0燃燒極限范圍注意：一般情況提及的爆炸極限是指可燃?xì)怏w或蒸氣在空氣中的濃度極限。

可燃性混合物的燃燒極限范圍越寬、燃燒下限越低和燃燒上限越高時(shí)，其爆炸危險(xiǎn)性越大。這是因?yàn)楸O限越寬則出現(xiàn)爆炸條件的機(jī)會(huì)就多；爆炸下限越低則可燃物稍有泄漏就會(huì)形成爆炸條件；爆炸上限越高則有少量空氣滲入容器，就能與容器內(nèi)的可燃物混合形成爆炸條件。應(yīng)當(dāng)指出，可燃性混合物的濃度高于燃燒上限時(shí)，雖然不會(huì)著火和爆炸，但當(dāng)它從容器或管道里逸出，重新接觸空氣時(shí)卻能燃燒，仍有發(fā)生著火的危險(xiǎn)。

燃燒過程中化學(xué)反應(yīng)速度或釋放熱能的速度是燃料和空氣二者濃度的乘積決定的V=f(C空氣×C燃料）因此，任意因素的濃度嚴(yán)重降低，均能使反應(yīng)速度減少。由于前者的可燃物濃度不夠，過量空氣的冷卻作用，阻止了火焰的蔓延；而后者則是空氣不足，導(dǎo)致火焰不能蔓延的緣故。

這就是可燃?xì)怏w濃度過高或過低都不能順利點(diǎn)火的原因。為什么存在燃燒極限？燃燒上限：燃燒濃度范圍中最高濃度，R燃燒下限：燃燒濃度范圍中最低濃度，L燃燒上限或下限單位：（1）體積百分?jǐn)?shù)，(v)％；（2）質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，毫克每升(mg／L)或g/m3來(lái)表示?？扇挤蹓m的燃燒極限是以混合物中所占體積的質(zhì)量比g／m3來(lái)表示的，例如鋁粉的燃燒極限為40g／m3。

木粉的爆炸下限為409／m3，煤粉的爆炸下限為359／m3可燃粉塵的爆炸上限，因?yàn)闈舛忍?，大多?shù)場(chǎng)合都難以達(dá)到，一般很少涉及。烴類和液體燃料的燃燒在空氣中極限2、燃燒極限的影響因素：（1）分子結(jié)構(gòu)一般隨著C原子數(shù)目增加，極限范圍變窄。常見的烴類中乙炔和乙烯的燃燒極限最寬，芳香烴的燃燒極限稍窄。（2）溫度影響一般來(lái)說(shuō)，溫度上升、下限變低，上限升高，燃燒范圍擴(kuò)大，多數(shù)物質(zhì)的燃燒極限值與溫度成直線關(guān)系。原因：系統(tǒng)溫度升高，分子內(nèi)能增加，使原來(lái)不燃的混合物成為可燃、可爆系統(tǒng)?！紵龝r(shí)的純熱量，KJ.mol-1——溫度，℃（3）壓力影響：一般隨壓力增加，極限范圍擴(kuò)大。

原因：系統(tǒng)壓力增高，使分子間距離更為接近，碰撞幾率增高，使燃燒反應(yīng)更易進(jìn)行。臨界壓力：混合物的初始?jí)毫ι撸瑒t燃爆下限降低，火爆危險(xiǎn)性增大。反之，混合物的初始?jí)毫档停急孪奚仙?，燃爆下限和上限之間的差距縮小。當(dāng)壓力降低至其一點(diǎn)時(shí)，上、下限合為一點(diǎn)，這時(shí)的壓力稱為燃爆臨界壓力。壓力低于臨界壓力值時(shí)，混合物就失去了燃爆性。在已知的氣體中，只有CO的爆炸范圍是隨壓力增加而變窄的。

壓力增加對(duì)上限的影響，可以用下列公式表示：L上—大氣壓為1MPa時(shí)的爆炸上限；L上(p)—壓力為p時(shí)的爆炸上限。（4）惰性氣體影響在混合氣體中摻入惰性氣體，燃燒極限相應(yīng)的縮小。各種惰性氣體濃度對(duì)甲烷爆炸極限的影響901050703090907070505010103030O2NH3N2EABCDA點(diǎn):(NH3：50%，O2：50%，N2：0)B點(diǎn):(NH3：50%，O2：30%，N2：20%)C點(diǎn):(NH3：30%，O2：60%，N2：10%)D點(diǎn):(NH3：50%，O2：10%，N2：40%)E點(diǎn):(NH3：0，O2：20%，N2：80%)（5）氧含量影響混合氣體中增加氧含量，混合物燃燒爆炸危險(xiǎn)性增大。Eg.H2在空氣中燃燒極限為4%～75%，在氧氣中燃燒極限為4%～94%?？諝馀c氧氣環(huán)境條件下燃燒極限對(duì)比特征：下限影響小，上限影響大（6）容器影響容器、管子直徑越小，則爆炸范圍就越小。當(dāng)管徑(火焰通道)小到一定程度時(shí)，單位體積火焰所對(duì)應(yīng)的固體冷卻表面散出的熱量就會(huì)大于產(chǎn)生的熱量，火焰便會(huì)中斷熄滅?；鹧娌荒軅鞑サ淖畲蠊軓椒Q為該混合系的臨界直徑。如甲烷的臨界直徑為0.4～0.5mm，氫和乙炔為0.1～0.2mm。

第四節(jié)：能量條件當(dāng)物質(zhì)滿足濃度條件時(shí)，如果給于適當(dāng)之能量，就會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸，激發(fā)燃燒或爆炸的能量來(lái)源稱為為點(diǎn)火源，俗稱火源?！包c(diǎn)火源”這一燃燒條件的實(shí)質(zhì)是提供了一個(gè)初始能量，在這一能量激發(fā)下，使可燃物與氧化劑發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，引起燃燒。所以這一燃燒的必要條件可以表達(dá)為“初始能量”最小點(diǎn)火能量(Minimumignitionenergy,MIE)發(fā)生燃燒或爆炸所需最小能量。在防爆設(shè)計(jì)上，若能設(shè)計(jì)使裝置產(chǎn)生的能量不超過MIE，則可防止發(fā)生燃燒爆炸事故。

最小點(diǎn)火能的測(cè)定：電火花法

放電量可以通過計(jì)算求得。即在放電電極上并聯(lián)一定容量的電容器，設(shè)其容量為c，當(dāng)電極上的火花電壓為v時(shí)，放電能量E可由下式計(jì)算：1F=103mF=106

μF=109nF=1012pF式中C——人體對(duì)地的電容，PF，一般按100pF計(jì)算；

V——人體靜電電位，V，一般按2000V；帶入上式得到：W=0.2mJ氣體或蒸汽點(diǎn)火能（mJ）甲烷0.29丙烷0.25環(huán)丙烷0.18乙烯0.08乙炔0.017氫0.017

漏磁檢測(cè)原理：當(dāng)對(duì)鐵磁性的被測(cè)管道施加磁場(chǎng)時(shí)，在管道缺陷附近會(huì)有部分磁力線漏出被測(cè)管道表面，通過分析磁敏傳感器的測(cè)量結(jié)果，可得到缺陷的有關(guān)信息。

(1)漏磁檢測(cè)技術(shù)第五節(jié)：管道損傷檢測(cè)固定磁環(huán)ID/OD漏磁檢測(cè)工具浮動(dòng)磁環(huán)ID/OD漏磁檢測(cè)工具M(jìn)agnescan高精度漏磁腐蝕檢測(cè)器漏磁檢測(cè)特點(diǎn)操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度快，檢測(cè)費(fèi)用低；對(duì)管道介質(zhì)不敏感，可用于氣液混輸管線的檢測(cè)；檢測(cè)范圍可以覆蓋整個(gè)管周；一般用于中小型管線的缺陷檢查。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：容易產(chǎn)生虛假信號(hào)；檢測(cè)靈敏度低；測(cè)厚方面不如超聲檢測(cè)方便；不能檢測(cè)軸向裂紋。超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)技術(shù)是利用超聲波勻速傳播且可在金屬表面發(fā)生部分反射的特性，來(lái)進(jìn)行管道探傷和檢測(cè)的。它通過電子裝置，發(fā)送出超聲波的高頻（大于20kHz）脈沖，射到管壁上。反射回的超聲波，再通過傳感器探頭接收回來(lái)。由于不同部位反射到探頭的距離不同，因此超聲波返回的時(shí)間也不同。監(jiān)測(cè)器的處理單元便可以通過計(jì)算探頭接收到的兩組反射波的時(shí)間差乘以超聲波的傳播速度，得到管道的實(shí)際壁厚。從而顯示出缺陷及腐蝕尺寸。（1）檢測(cè)原理A距離AmmT壁厚Tmm超聲波探頭測(cè)量長(zhǎng)度測(cè)量長(zhǎng)度超聲檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)測(cè)量精度高、檢測(cè)數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，為檢測(cè)后確定管道的使用期限和維修方案提供了很大方便；能夠檢測(cè)出管道的應(yīng)力腐蝕破裂和管道內(nèi)壁的缺陷如夾雜等。適用于大管徑、厚管壁的檢測(cè)；缺點(diǎn)需要耦合劑，較難在輸氣管線上使用；對(duì)薄壁管道環(huán)縫裂紋的檢測(cè)有一定的難度。第五節(jié)、防火防爆基本原理與措施（一）基本原理與思路基本原理：采取措施避免或消除引發(fā)火災(zāi)的條件、引發(fā)爆炸的條件，從而防止或消除火災(zāi)、爆炸事故。引發(fā)火災(zāi)的條件：可燃物、氧化劑和點(diǎn)火能源同時(shí)存在、相互作用。引發(fā)爆炸的條件：爆炸品或可燃物與空氣的混合物與引爆能源同時(shí)存在、相互作用。防火防爆措施1）預(yù)防性措施使可燃物、氧化劑與點(diǎn)火（引爆）能源沒有結(jié)合的機(jī)會(huì)，從根本上杜絕著火（爆炸）的可能性。預(yù)防性措施是最理想、最重要的措施。也是防火防爆工作的重點(diǎn)。該措施是指通過設(shè)置專門的裝置、設(shè)施等，使得在一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸時(shí)，能夠起到限制火災(zāi)爆炸事故蔓延、擴(kuò)大的作用。例如，在設(shè)備上或者在生產(chǎn)系統(tǒng)中安裝阻火、泄壓裝置；在建筑物中設(shè)置防火墻等。采取限制性措施能夠有效地減少事故損失。2）限制性措施3）消防設(shè)施按照法規(guī)或規(guī)范的要求，采取的滅火措施。一旦火災(zāi)初起，就能夠?qū)⑵鋼錅?，避免發(fā)展成大的火災(zāi)事故。4）疏散性措施預(yù)先設(shè)置安全出口及安全通道，使得一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故時(shí)，能夠迅速將人員或者重要物資撤離危險(xiǎn)區(qū)域，以減少損失。如在建筑物中或者飛機(jī)、車輛上設(shè)置安全門、疏散通道等。（二）預(yù)防火災(zāi)爆炸事故的基本措施1、消除導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故的物質(zhì)條件1）盡量不使用或少使用可燃物。較為常見情況是，以不燃或難燃溶劑代替可燃或者易燃溶劑。一般說(shuō)來(lái)，沸點(diǎn)較高（110℃）的液體，常溫（20℃）下不會(huì)達(dá)到爆炸極限濃度，使用起來(lái)比較安全。2）生產(chǎn)設(shè)備及系統(tǒng)盡量密閉化。正壓設(shè)備或系統(tǒng)要防止泄露；負(fù)壓設(shè)備或系統(tǒng)要防止空氣的滲入。（三）雷電和靜電防護(hù)雷電防護(hù)直擊雷的防護(hù)避雷針是人為設(shè)立的最突出的良導(dǎo)體。在雷云的感應(yīng)下，針的頂端形成的電場(chǎng)強(qiáng)度最大，所以最容易把雷電流吸引過來(lái)，完成避雷針的接閃作用。防直擊雷的有效措施是避雷裝置，俗稱避雷針

法國(guó)旅行家卡勃里歐別·戴馬甘蘭1688年所著的《中國(guó)新事》一書中記有：中國(guó)屋脊兩頭，都有一個(gè)仰起的龍頭，龍口吐出曲折的金屬舌頭，伸向天空，舌根連結(jié)一根細(xì)的鐵絲，直通地下。

這種奇妙的裝置，在發(fā)生雷電的時(shí)刻就大顯神通，若雷電擊中了屋宇，電流就會(huì)從龍舌沿線睛行至地底，避免雷電擊毀建筑物。接閃器：設(shè)置在建筑物最高處的金屬物，用以吸引雷電；引下線：連接接閃器和接地體的金屬導(dǎo)線，用以將雷電導(dǎo)入大地。接地體：保持與大地接觸的金屬導(dǎo)體由三個(gè)組成部分：接閃器、引下線和接地體原理：將雷電能量沿設(shè)計(jì)的路線導(dǎo)入大地避雷針結(jié)構(gòu)通過對(duì)不同屋頂坡度建筑物的雷擊分布情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對(duì)于那些屋頂平整，又沒有突出結(jié)構(gòu)（如煙囪等）的建筑物，雷擊部位是有一定規(guī)律性的。

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不論屋頂坡度多大，都是屋角和檐角的雷擊率最高。屋頂坡度愈大，則屋脊的雷擊率也大；避雷帶就是對(duì)建筑物雷擊率高的部位，進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)的一種接閃裝置。

避雷帶避雷網(wǎng)（帶）分明裝和暗裝兩種。明裝避雷網(wǎng)（帶）一般可用直徑8mm的圓鋼或截面12x4mm2的扁鋼做成。

為避免接閃部位的振動(dòng)力，宜將網(wǎng)（帶）支起10～20cm，支持點(diǎn)間距取1~1.5m，應(yīng)注意美觀和伸縮問題。暗裝時(shí)可利用建筑內(nèi)不小于3mm的鋼筋。

避雷網(wǎng)當(dāng)建筑物較高。屋頂面積較大但坡度不大時(shí)，可采用避雷網(wǎng)作為屋面保護(hù)的接閃裝置?！傍B巢”外表平滑，沒有普通大型建筑上突起的避雷針，實(shí)際上，它的整個(gè)“鋼筋鐵骨”構(gòu)成了理想的“籠式避雷網(wǎng)”，鋼結(jié)構(gòu)就成為了一個(gè)巨大的接收閃電的裝置，能把閃電迅速導(dǎo)入地下。燃?xì)鈨?chǔ)罐的靜電帶電現(xiàn)象燃?xì)獾撵o電帶電現(xiàn)象很多，在燃?xì)庾鳂I(yè)場(chǎng)所常見的有以下幾種：（1）從小孔噴出時(shí)帶電燃?xì)鈴男】讎姵鰰r(shí)，噴出的介質(zhì)會(huì)與噴嘴摩擦而帶電，并會(huì)在噴嘴附近形成浮游的空間電荷。這時(shí)，若碰到絕緣物體或沒有接地的導(dǎo)體，這些物體會(huì)帶電，電位不斷上升。靜電防護(hù)在一定距離內(nèi)人體接觸噴嘴噴出的液化石油氣蒸氣時(shí)，人體電位可達(dá)5000V。處于壓力狀態(tài)下的燃?xì)膺M(jìn)入封閉的儲(chǔ)罐或容器時(shí)，由于內(nèi)部空間電荷的電離作用，會(huì)促使電荷密度上升，從而導(dǎo)致危險(xiǎn)性放電。（2）由泵向儲(chǔ)罐內(nèi)灌注時(shí)帶電當(dāng)液態(tài)的燃?xì)庥杀孟騼?chǔ)罐或瓶?jī)?nèi)灌注時(shí)，液化燃?xì)鈺?huì)在流動(dòng)中帶電，并將電荷帶進(jìn)容器內(nèi)引起電荷聚集。（3）轉(zhuǎn)動(dòng)的皮帶帶電在燃?xì)鈨?chǔ)罐的儲(chǔ)存作業(yè)中，輸轉(zhuǎn)所用的烴泵、壓縮機(jī)等與電機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)，大都是用絕緣的皮帶來(lái)進(jìn)行的。然而，飛速旋轉(zhuǎn)的皮帶會(huì)因運(yùn)動(dòng)中釋放自由電子而產(chǎn)生很高的靜電電位。據(jù)測(cè)試，旋轉(zhuǎn)的皮帶產(chǎn)生的靜電電位可高達(dá)20kV。此時(shí)的靜電荷如不能及時(shí)導(dǎo)出而積聚，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的靜電火花。（4）操