火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性與防護(hù)

—火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性與防護(hù)生產(chǎn)監(jiān)督管理總局在安監(jiān)總管一字[20XX]7號文件《關(guān)于印發(fā)陸上石油自然氣建設(shè)工程安全設(shè)備設(shè)計(jì)專篇編寫指導(dǎo)書的通知》中，明確規(guī)定了自然氣處理廠建設(shè)工程初步設(shè)計(jì)《安全設(shè)備設(shè)計(jì)專篇》的編寫內(nèi)容。其中，包括危險(xiǎn)有害因素分析、初步設(shè)計(jì)中實(shí)行的主要防護(hù)技術(shù)措施、安全設(shè)備設(shè)計(jì)后的風(fēng)險(xiǎn)狀況分析等。自然氣及其處理過程產(chǎn)品都是易燃、易爆物質(zhì)，故主要危險(xiǎn)有害因素是火災(zāi)、爆炸事故，同時(shí)也存在毒性、噪聲、高溫或低溫、機(jī)械損害和高空墜落等職業(yè)危害。本節(jié)僅重點(diǎn)介紹生產(chǎn)過程火災(zāi)、爆炸和噪聲等危險(xiǎn)有害因素與防護(hù)。1.自然氣火災(zāi)爆炸因素自然氣及其處理過程產(chǎn)品均為易燃、易爆物質(zhì)，只要存在空氣（或氧氣）等助燃物及火源，就可燃燒甚至爆炸。自然氣處理過程一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，不僅直接損失巨大，而且對四周環(huán)境和公共安全構(gòu)成嚴(yán)峻威逼，危害程度極大。設(shè)計(jì)不合理、施工質(zhì)量、外力破壞、違章作業(yè)、裝備和設(shè)備質(zhì)量、腐蝕等原因，都可能引起裝備、機(jī)械、管線、閥門、儀器儀表等顯現(xiàn)泄漏。泄漏的自然氣及其凝液等遇雷擊火、電氣或靜電火花、機(jī)動(dòng)車排煙噴火、明火或其他散發(fā)火時(shí)，將會引發(fā)火災(zāi)事故。假如氣體濃度到達(dá)爆炸極限，還將發(fā)生爆炸事故。自然氣處理過程中存在的導(dǎo)致火災(zāi)爆炸的因素主要如下；（1）管線和壓力容器裂開、泄漏引發(fā)火災(zāi)爆炸。自然氣處理過程中的管線和壓力容器，在運(yùn)行時(shí)可能因竄氣、超壓、腐蝕、選材不當(dāng)和制造缺陷等導(dǎo)致裂開和泄漏，如遇火源即可發(fā)生火災(zāi)爆炸。（2）靜電火花引起火災(zāi)爆炸。火災(zāi)爆炸是靜電火花引發(fā)的最為嚴(yán)峻的危害。靜電電量雖然不大，但因其電壓很高而簡單發(fā)生火花放電。假如所在場所存在自然氣與空氣形成的爆炸性混合物，即可由靜電火花引起火災(zāi)爆炸。當(dāng)帶靜電的人體接近接地體，或接地體的人體接近帶靜電物體時(shí)，都可能發(fā)生放電火花，引發(fā)火災(zāi)爆炸。（3）電氣裝備開關(guān)電火花引起火災(zāi)爆炸。電氣裝備高電壓火花放電、短時(shí)間的弧光放電、接觸點(diǎn)上微小火花放電等都是引發(fā)火災(zāi)爆炸的火源。（4）點(diǎn)火、熄火和回火引起爆炸。加熱爐點(diǎn)火前未徹底吹掃，或因點(diǎn)火工具不行靠以及直接利用爐膛高溫引燃燃料氣可能引起點(diǎn)火爆炸；緊急停電及燃料氣系統(tǒng)波動(dòng)，可能引起熄火爆炸；硫磺回收裝置反應(yīng)爐（燃燒爐）回火可能引起酸氣系統(tǒng)回火爆炸；火炬系統(tǒng)回火可能引起放空系統(tǒng)爆炸。（5）動(dòng)火作業(yè)引起火災(zāi)爆炸。在廠區(qū)或裝置區(qū)有自然氣存在的區(qū)域進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)時(shí)，特別是在對介質(zhì)為自然氣或其凝液的裝備、管線進(jìn)行焊割施工時(shí)，當(dāng)置換不徹底或有關(guān)閥門未關(guān)死、四周存在有泄漏的自然氣，以及其他區(qū)域的自然氣竄入焊割施工的動(dòng)火區(qū)等，極易引發(fā)火災(zāi)爆炸。（6）硫化鐵自燃引發(fā)火災(zāi)爆炸。鋼材中的鐵元素可與自然氣中的H2S反應(yīng)生成極易自燃的硫化鐵（或硫化亞鐵）。硫化鐵的自燃屬于自熱氧化自燃類型，即在常溫下發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，如不按時(shí)散發(fā)掉，則將聚積起來使積累的硫化鐵溫度上升，到達(dá)其自燃點(diǎn)以上，就會猛烈燃燒，并引燃四周易燃、易爆物質(zhì)發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸事故。（7）碰撞和摩擦火花引起火災(zāi)爆炸。在自然氣處理過程中，有時(shí)會因金屬物體與金屬物體之間碰撞摩擦產(chǎn)生火花，導(dǎo)致火災(zāi)爆炸。2.自然氣火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性特征自然氣的主要組分甲烷屬于易燃易爆氣體，甲B類火災(zāi)危險(xiǎn)性，爆炸極限為5.3%～15%（體積分?jǐn)?shù)），最小點(diǎn)火能僅為0.28mJ，燃燒速度快，燃燒熱值高（889.5kJ/mol，或33440kJ/m3），對空氣的相對密度為0.55，擴(kuò)大系數(shù)為0.196，極易燃燒、爆炸，且擴(kuò)大力量強(qiáng)，火勢擴(kuò)散快速。因此，裝備和管線中的自然氣一旦顯現(xiàn)泄漏并遇火源，火災(zāi)爆炸將會同時(shí)發(fā)生，火焰?zhèn)鞑ニ俣葘⒌竭_(dá)XXX0～4000m/s，局部爆燃壓力可達(dá)8MPa，甚至更高，因此破壞力很強(qiáng)，事故通常難以掌握和施救。所以，自然氣處理過程中最嚴(yán)峻的危險(xiǎn)是火災(zāi)和爆炸，它會顯現(xiàn)在每一處自然氣可能泄漏的區(qū)域；其次的危險(xiǎn)是壓力容器的物理爆炸。由此可知，預(yù)防自然氣火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的關(guān)鍵是去除火源和防止形成爆炸性混合物。3.自然氣火災(zāi)爆炸事故防護(hù)為了確保自然氣處理裝置安全牢靠運(yùn)行，必需從設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)試運(yùn)、日常運(yùn)行管理及修理等各個(gè)環(huán)節(jié)切實(shí)抓好安全工作，嚴(yán)格遵守有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)和安全管理規(guī)定。（1）設(shè)計(jì)掌握實(shí)踐證明，確保工程設(shè)計(jì)質(zhì)量是掌握事故的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此：①嚴(yán)格遵循國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量；②采納技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、成熟牢靠、節(jié)能環(huán)保的工藝：技術(shù)、裝備、材料；③設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮設(shè)置火災(zāi)及氣體檢測系統(tǒng)（FGS）電視安全監(jiān)視系統(tǒng)以及獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)（SIS），后者即緊急停車（ESD）和安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，其中，安全儀表系統(tǒng)系完成異樣工況或重大事故狀況時(shí)安全聯(lián)鎖愛護(hù)，并完成全廠、某一裝置或裝備的緊急停車，火災(zāi)及氣體監(jiān)測系統(tǒng)完成全廠可燃?xì)怏w泄漏和火災(zāi)監(jiān)測，在中心掌握室完成集中報(bào)警，并向安全儀表系統(tǒng)或自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)發(fā)送聯(lián)鎖愛護(hù)信號；④自行設(shè)計(jì)的容器材質(zhì)應(yīng)正確合理，并有明確的制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收要求，以確保裝備制造質(zhì)量；⑤外購裝備、機(jī)械應(yīng)有技術(shù)規(guī)格書，對其設(shè)計(jì)參數(shù)、制造標(biāo)準(zhǔn)、擔(dān)當(dāng)責(zé)任、供貨范圍、技術(shù)指標(biāo)、監(jiān)造驗(yàn)收等提出明確要求；⑥根據(jù)生產(chǎn)監(jiān)督管理總局有關(guān)自然氣處理廠建設(shè)工程初步設(shè)計(jì)《安全設(shè)備設(shè)計(jì)專篇》的要求編寫《安全設(shè)備設(shè)計(jì)專篇》。（2）施工掌握施工中應(yīng)通過以下幾方面掌握質(zhì)量：①嚴(yán)格根據(jù)國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定施工，確保工程建設(shè)優(yōu)質(zhì)、高效和安全；②選擇施工經(jīng)驗(yàn)、組織管理力量強(qiáng)、技術(shù)水平高的施工單位施工；③建立質(zhì)量目標(biāo)，健全質(zhì)量管理體系，切實(shí)執(zhí)行設(shè)計(jì)文件，確保施工全過程一直在規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求下掌握；④采納質(zhì)量牢靠、性能穩(wěn)定的裝備、材料，認(rèn)真進(jìn)行檢驗(yàn)、驗(yàn)收及建立質(zhì)量檔案；⑤嚴(yán)格根據(jù)技術(shù)要求在容器制造過程進(jìn)行監(jiān)造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收；⑥通過階段驗(yàn)收、竣工驗(yàn)收、技術(shù)資料整理、文件檔案建立完成施工事后質(zhì)量掌握。（3）生產(chǎn)管理安全為了生產(chǎn)，生產(chǎn)必需安全。為此應(yīng)當(dāng)做到：①強(qiáng)化安全管理，建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度和消防組織，管理和作業(yè)人員要經(jīng)過嚴(yán)格的崗位安全培訓(xùn)，并經(jīng)考試方可持證上崗；②切實(shí)做好生產(chǎn)過程的巡查、維護(hù)和檢修工作；③對于火災(zāi)爆炸等危險(xiǎn)危害事故必需制定科學(xué)、合理而且針對性強(qiáng)的應(yīng)急預(yù)案，并認(rèn)真做好事故應(yīng)急預(yù)案的演練工作；④嚴(yán)格執(zhí)行用火管理規(guī)定和要求。4.事故案例20XX年國內(nèi)某氣田自然氣處理廠第6套脫油脫水裝置低溫別離器在投產(chǎn)過程中發(fā)生爆炸，其爆炸裂片引發(fā)干氣聚結(jié)過濾器連鎖爆炸后引發(fā)火災(zāi)。事故造成2人死亡，直接損失近千萬元，停止向某重要輸氣管道供氣長達(dá)126h，影響非常嚴(yán)峻。（1）事故經(jīng)過該自然氣處理廠于20XX年12月建成投產(chǎn)，共有6套采納低溫別離法的脫油脫水裝置。事故發(fā)生前，前5套脫油脫水裝置已間續(xù)投產(chǎn)，第6套脫油脫水裝置也在20XX年底完成安裝、試壓，由歷屬地區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督管理部門確認(rèn)后核發(fā)了壓力容器運(yùn)用證。20XX年6月3日上午9時(shí)30分，第6套脫油脫水裝置開頭根據(jù)投產(chǎn)方案進(jìn)氣建壓，同時(shí)采納肥皂水檢漏。之后，低溫別離器升壓至6.24MPa時(shí)，開啟裝置干氣外輸閥，此季節(jié)流閥前壓力為9.4MPa，低溫別離器壓力為6.2MPa，系統(tǒng)壓力正常。中年12時(shí)后停運(yùn)第4套脫油脫水裝置，第6套脫油脫水裝置低溫別離器溫度漸漸降至-21℃（設(shè)計(jì)最低工作溫度-41℃）。13時(shí)再次用肥皂水對各密封點(diǎn)檢漏，沒有發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，裝置運(yùn)行正常。15時(shí)許，處理廠中心掌握室值班人員聽到劇烈爆炸聲，隨后看到第6套脫油脫水裝置附近的火光，立刻啟動(dòng)全廠緊急停車程序，實(shí)施火災(zāi)爆炸應(yīng)急預(yù)案。正在生產(chǎn)的4口氣井全部自動(dòng)關(guān)閉，切斷進(jìn)站氣源。與此同時(shí)，啟動(dòng)消防噴淋系統(tǒng)，對凝析油儲罐噴水降溫。但是由于自動(dòng)掌握電纜在爆炸時(shí)嚴(yán)峻損害，外輸氣出站截?cái)嚅y已不能自動(dòng)關(guān)閉，搶救人員曾屢次試圖對該截?cái)嚅y施行手動(dòng)關(guān)閉，但因火勢太大，熱輻射溫度過高而無法靠近，只好驅(qū)車至距處理廠約14km的輸氣干線1號閥室，于16時(shí)關(guān)閉了該閥室截?cái)嚅y，將輸氣干線氣源切斷。約30分后裝置區(qū)火勢逐步減弱，17時(shí)搶險(xiǎn)人員關(guān)閉了外輸氣出站截?cái)嚅y，并打開現(xiàn)場消防干粉罐，對管廊架上的導(dǎo)熱油管線等著火處進(jìn)行滅火，17時(shí)50分左右該裝置火焰完全撲滅。（2）事故原因①低溫別離器是在正常條件下發(fā)生的物理爆炸，其爆炸裂片擊穿附近的干氣聚結(jié)過濾器，導(dǎo)致干氣聚結(jié)過濾器連鎖爆炸后著火，裂片呈宏觀脆斷特征。②焊接缺陷是引起低溫別離器開裂的主要原因。③制造廠家焊接工藝不完善，制造工藝不成熟，造成焊接中產(chǎn)生裂紋和其他焊接缺陷，導(dǎo)致筒節(jié)冷卷和熱校圓過程中材料脆化程度加劇，復(fù)層脆化及耐腐蝕性能降低，復(fù)合板基材無塑性轉(zhuǎn)變溫度上升耜低溫沖擊功降低，使容器爆炸前存在較高的剩余應(yīng)力和較多的質(zhì)量問題。④監(jiān)造人員未按《壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)章》要求對新型材料的焊接玉菡進(jìn)行評定確認(rèn)，就發(fā)放了壓力容器產(chǎn)品安全性能監(jiān)督檢驗(yàn)證書；檢驗(yàn)人員沒有認(rèn)真履行職責(zé)，沒有按時(shí)發(fā)現(xiàn)制造缺陷。（3）事故教訓(xùn)①自然氣處理廠一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，最有效的撲救方法就是快速切斷全部氣源。因此，在高壓氣井設(shè)置井下、井口緊急截?cái)喽?；進(jìn)站集氣管線和出站輸氣管線安裝緊急截?cái)嚅y和緊急放空閥都是非常必要的。②在大型自然氣處理廠設(shè)置獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)非常必要。這次事故中能夠快速切斷4口生產(chǎn)氣井和全部進(jìn)站氣源，安全儀表系統(tǒng)起到了重要作用。③由于自然氣處理廠的主要危險(xiǎn)有害因素為火災(zāi)爆炸，故必需制定科學(xué)、合理且針對性強(qiáng)的應(yīng)急預(yù)案，并應(yīng)在平常強(qiáng)化應(yīng)急預(yù)案的演練，以有效應(yīng)對突發(fā)事故的發(fā)生。④在大型自然氣處理廠設(shè)置電視安全監(jiān)視系統(tǒng)非常必要。由于該廠電視安全監(jiān)視系統(tǒng)的9個(gè)電視攝像頭幾乎把全廠各個(gè)角落都監(jiān)視到，因此盡管發(fā)生爆炸