《油气储运概论》第八章 储运安全技术.ppt

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8 储运安全技术
8.1 集输系统的安全技术
天然气集输系统是一个承压系统，天然气介质易燃、易爆，有的气田采出的天然气还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。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。

8.1.1 防火与防爆技术
天然气的主要成分是甲烷，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。

1、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。燃烧必需具备如下条件：
(1)有可燃物质；
(2)有助燃物质(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。

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25.4mm直径的管道中火焰传播速度的试验数据见表8-1。


2、可燃物质的自燃
1）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中能自行着火燃烧的最低温度，称为自燃点。表8-2列出了几种物质在空气中的自燃点。


影响可燃物质自燃点的因素很多。压力对自燃点有很大的影响，压力愈高，则自燃点愈低。如苯在1atm时自燃点为680℃，在10atm下为590℃，在25atm下为490℃。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。

2）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。现以硫化铁为例说明如下。


干燥的铁的硫化物(FeS、Fe2S3等)极易自燃，自燃时，其主要反应如下：

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。


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湿状态；
（2）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。

3、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。


1）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。浓度低于某一极限或高于某一极限，火焰便不能蔓延。可燃气体在空气中刚足以使火焰蔓延的最低浓度，称为该气体的爆炸下限；同样，刚足以使火焰蔓延的最高浓度，称为爆炸上限。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，为保证生产的安全，必须避免所处理的气体达到爆炸极限范围之内。表8-3列出了几种气体在一般情况下的爆炸极限。

2）爆炸极限的主要影响因素
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，惰性气体的含量，容器的大小等。
（1)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，由于温度升高就变成可燃可爆了。

（2)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，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近，使燃烧反应更容易进行，图8—1说明了压力对甲烷爆炸极限的影响。相反，在减压情况下，爆炸极限的范围随压力的减小而缩小。


（3)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人使可燃物分子与氧分子隔离，在它们之间形成不燃的“障碍物”。图8-2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一点，即产生很大影响，使爆炸上限急剧下降。

（4)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。
（5)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，对爆炸极限都有一定的影响。如甲烷，对电压为100V、电流强度为2A的电流产生的电火花，其爆炸极限的范围为5.9％～13.6％，如用3A电流产生的电火花，则爆炸极限范围扩大为5.85％～14.8％。

3）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种平均值。


4、燃烧与爆炸的预防措施
在生产中，防止火灾与爆炸事故的基本原则是：
(1)所处理的物质应避免处于足以发生燃烧或爆炸的危险状态；
(2)消除一切足以导致着火的火源。

1）防止可燃可爆系统的形成
(1)系统密闭与环境通风。
系统密闭可使气体或蒸气不能泄漏，环境通风使泄漏出的可燃气体不可能积聚。可燃气体漏出或空气进入充有可燃气体的设备中，都可能导致事故发生，因此设备应保持密闭。设备本身及与它相连的一切管道，都不能有明显的渗漏，在投产前或定期检查时应按规定进行试压及严密性试验；操作压力必须加以控制，防止超压。

设备很难保证百分之百的绝对不泄漏，因此有必要采取通风的方法防止可燃性气体在车间内积聚。在设置通风系统时，应注意密度较大的气体或蒸气在低洼处积聚。通风设施的电气部分应按要求采用防爆型的。


(2)充惰性气体。
在可燃气体与空气的混合物中加入足够量的惰性气体，可以达到消除爆炸可能性的目的。在工业上常用的惰性气体有氮、二氧化碳、水蒸气。在开工前及停工后，用惰性气体对系统进行吹扫或置换，以防止事故的发生。
(3)遵守安全操作规程与加强科学管理。
应根据工艺介质的易燃易爆特性，制定安全操作规程和管理制度并严格遵守。

2）火源的消除
引起燃烧爆炸的火源一般有明火、摩擦与撞击产生的火花、电气设备或静电放电火花等。为消除火源，采取的措施有：
(1)建立严格的动火制度，未经许可不得在生产区使用明火或进行焊接作业。
(2)防止摩擦与撞击产生火花。如敲击设备或管道应使用由铜、铝等材料制成的不发生火花的工具；在倾倒易燃液体时，为防止铁桶与金属设备撞击产生火花，应在其接触部位覆以不发生火花的材料。

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2012-3-17 10:40 上传

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dzy2006

谢谢楼主分享！

chuyun205

不知道是啥东东，有用不？

1320647

好东西，谢谢分享

lky975526742

楼主，感谢，啊，我的金币

minjiyouqi

谢谢分享，学习了！

LItt

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