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1、二一四年二 月,新员工入职安全教育天然气基础知识,第一部分 天然气的基本特性 一、天然气性质 二、天然气易燃性 三、天然气易爆性 四、天然气扩散性 五、天然气腐蚀、毒害和窒息性,第二部分 天然气生产的安全要求 一、天然气输送管线的特点 二、天然气生产的安全要求 三、输气管道运行及维修的安全措施 四、工艺场区的安全注意事项,第一部分 天然气的基本特性 一、天然气性质 天然气是古生物遗骸长期沉积于地下,经慢慢转化及变质裂解而产生的气态碳氢化合物,具可燃性,多在油田开采原油时伴随而出. 天然气蕴藏在地下约3000-4000米之多孔隙岩层中,主要成分为甲烷,比重0.65,比空气轻,具有无色、无味、无毒
2、的特性,以碳氢化合物为主的混合气。天然气中的碳氢化合物,主要是烷烃类,其中甲烷是最主要组分,呈气态,其次还有乙烷、丙烷、丁烷,在常温、常压下也为气态,少量的戊烷、己烷等常温常压下为液态物。混合气中非烃类气体有二氧化碳、硫化氢、氮、氢、水蒸气等。 含H2S的天然气具有较大的毒性。当H2S浓度达到一定之后,将危及人的生命安全。,按照来源不同,天然气可分为纯气田天然气、凝析气田天然气和油田伴生天然气3类。目前天然气大部分是用作工业燃料和化工原料,而且又是以管道输送的商品,因此天然气分级的主要指标是热值、硫化氢含量和总硫含量、以及凝析液含量。天然气中的硫化氢对人体有毒害,而其中的硫含量在燃烧后会形成二
3、氧化硫,对人体也有危害。,甲烷的物理性质,分子式:CH4物理状况:气体(或液化气体) 沸点:-161.5 相对密度(水=1) 0.42/-164 相对密度(空气=1) 0.55闪点:-188C自燃点:5.38临界温度:-82.6 爆炸极限:下限(V%):5 上限(V%):15,二、天然气易燃性 1、燃烧的条件 有可燃物质存在,如木材、酒精、天然气、煤、氢等; 有助燃物质存在,常见者为空气、氧及强氧化剂等; 有能导致燃烧的能源即点火源,如撞击、摩擦、明静、电火花、雷电等; 可燃物、助燃物和点火源是构成燃烧的三要素,缺少其中任何一个燃烧就不能发生。,2、天然气的燃烧速度 天然气的燃烧不需要像固体、
4、液体那样经过熔化、蒸发过程,所以燃烧速度很快。气体的燃烧速度通常用火焰传播速度来衡量。 火焰传播速度在不同直径的管道中测试时其值不同。一般讲火焰传播速度随着管道直径增加而增加,当达到某个直径时速度就不再增加。同样,随着管道直径的减小而减小,当直径小到一定程度时火焰就不再传播而熄灭,这是因为管子直径减小时热损失所致,这也是阻火器的原理。,3、天然气的燃烧温度 燃烧温度实质上就是火焰温度。因为可燃物质燃烧所产生的热量是在火焰燃烧区域内析出的,因而火焰温度就是燃烧温度。天然气的燃烧时的温度可达2020度。,三、天然气易爆性 1、爆炸极限 天然气与空气以一定比例混合后,可能形成一种能燃烧或爆炸的混合气
5、体,一遇火源就能发生燃烧,在有限空间内也能发生爆炸。这种遇火源能发生燃烧或爆炸的浓度范围称之为爆炸极限。能发生燃烧或爆炸的天然气最低浓度称之为爆炸下限,能发生燃烧或爆炸的天然气最高浓度称之为爆炸上限。一般以天然气在空气中的体积百分数来表示。天然气的爆炸极限在5%-15%之间。,2、天然气爆炸危险性 天然气泄漏在空气中,其浓度达到爆炸极限范围时,遇火源即将发生燃烧或爆炸,当天然气浓度低于下限时,遇火源既不爆炸也不燃烧,当天然气浓度高于上限时,遇火源不爆炸但能燃烧。在容器或管道内,如果有天然气与空气形成的混合气体,其浓度在爆炸极限范围时,遇火源即发生燃烧或爆炸,这种爆炸危险性更大。,四、天然气扩散
6、性 由于气体分子间的空隙很大,分子又在不断地运动,可燃气体能以任何比例与空气混合,说明气体具有无限的掺混性。比空气轻的可燃气体逸散在空气中,容易与空气形成爆炸性混合物,顺风漂移,遇火源即爆炸蔓延,如天然气中的氢、甲烷等。比空气重的可燃气体若发生泄漏,就漂流在地面 、沟渠、厂区死角处,长时间积聚不散,一旦遇火源即能燃烧和爆炸,如天然气中的丁烷、戊烷、硫化氢等。,五、天然气腐蚀、毒害和窒息性 天然气中某些组分,如H2S、CO 、CO2等不仅腐蚀设备,降低耐压强度,严重者可导致设备裂隙、漏气,遇火源引起燃烧爆炸事故,而且对人体极为有害。当大量天然气扩散到空气或房间中,达到一定浓度,使含氧量减少,严重
7、时可使人窒息死亡。,人的一天吸入空气量,人休息时,每次呼吸量约500ml; 休息时的呼吸速率约为12次/min; 常温常压下,空气密度1. 205g/cm3; 每人每天呼吸空气量:,氧浓度与相对生理反应,安全界限,但应连续实施供气。,呼吸及脉搏增加,头痛、恶心,目眩恶心,肌力下降,无法支撑体重而坠落。,颜面苍白,意识不清。,失神昏倒,78分钟内死亡。,瞬间昏倒,停止呼吸,痉挛,6分钟内死亡。,硫化氢物理特性和毒理作用,H2S是可燃性无色气体,具有典型的臭鸡蛋味,相对分子质量34.08,对空气的相对密度1.19,熔点-82.9,沸点-60.3,易溶于水,20时2.9体积气体溶于1体积水中,亦溶于
8、醇类、二硫化碳、石油溶剂和原油中。20时蒸气压为1874.5kPa,空气中爆炸极限为4.345.5(体积比),自燃温度260,它在空气中的最终氧化产物为硫酸和(或)硫酸根阴离子。 H2S的毒性较一氧化碳的毒性大五至六倍,几乎与氰化物同样剧毒。为防止井场大气含H2S对人体毒害,国内目前规定安全临界浓度为20mg/m3。 H2S溶于水形成弱酸,对金属的腐蚀有电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂。氢脆破坏往往造成井下管柱的突然断落,地面管汇和仪表的爆破、井口装置的破坏,甚至发生严重的井喷失控或着火事故。,第二部分 天然气生产的安全要求 一、天然气输送管线的特点 输气管道的特点是:管径大、管线长、
9、工作压力高、连续运行、输气量大。目前,我国输气管道最大管径为1016mm,长达数千公里,国外大型输气管道管径达1420mm,工作压力10Mpa,年输气能力可达500亿立方米。,天然气是易燃易爆物质,若在空气中的浓度在爆炸极限范围内,遇火即爆炸,破坏性极大。当输气压力超过管道允许工作压力或因材质、焊接缺陷、腐蚀壁厚减薄等使其承压能力下降到输气压力以下,很容易产生爆管、泄漏,高压气流从管道破口中急剧冲出,撕裂管道,破坏设备,往往就会发生爆炸,造成人员伤亡和重大火灾。,当输气管道穿过人口较稠密地区或靠近一些有火源的重要设施时,若天然气泄漏,极易爆炸起火,损失重大。在荒野山区,管道一旦爆炸起火,往往因
10、火势迅猛,同时受到消防力量不足等条件的限制,灭火非常困难。抢修机具也无法到达事故现场。输气管道的事故不但给输气系统造成破坏,危及工作人员和附近地区群众的生命财产安全,还会造成环境污染,还由于突然停止供气,使用气的工矿企业停工停产,造成很大的间接影响和损失。,1、介质的特性:天然气具有易燃易爆、易蒸发和易于聚集静电等特点,当气体与空气混合到一定的比例范围之内时,即形成可爆性气体,若遇明火(包括电火花)立即爆炸,从而造成极大的破坏。天然气还有一定的毒性,如果大量泄漏或不合理排放,将会造成中毒事件。,2、生产方式:输气生产具有自动化、密闭化和连续化的特点,对人与人及人与机之间的协调有很高的要求,这就
11、需要通过严格的规章制度,严密的劳动组织和生产指挥系统,以及严细的技术要求等。 3、生产工艺:长距离输气管线由于输送量大、连续性强、线长、站多,而且输送的又是易燃易爆的气体,其危险性是很大的。,二、天然气生产的安全要求 1、防火 防火是天然气生产中的一项极为重要的安全措施。防火的基本原则是,设法防止燃烧必要条件的产生;而灭火措施则是设法消除已产生或形成的燃烧必要条件。根据上述原则,在天然气生产中要采取下述的防火措施:,在危险场所应严格控制火源。 在危险场所应设置防火安全装置、自动报警系统及通风设施。 采用与生产性质相适应的耐火建筑等级。 采用能够限制火焰发展规模的技术措施。 严防生产设备的“跑、
12、冒、滴、漏”。 组织训练消防队伍,建立健全防火与消防的组织机构。 配备相应的消防器材。,2、防爆 泄压、稀释消除着火源、控制氧化剂。 3、防静电 减少静电的产生与聚积。 及时导走或消散聚积的静电。 严防静电放电现象,尤其是火花放电的产生。 4、防泄漏 杜绝天然气输送过程中的“跑、冒、滴、漏”现象,严禁不合理排放天然气。加强管理,勤检、勤查、维修、增设安全报警装置及实现生产的自动化。,5、防中毒 天然气混合物中具有一定的毒性,进入人的呼吸系统,能使人体器官受害而产生急性或慢性中毒。当空气中天然气含量为0.28%时,人在环境中经过1214min便会有头晕感,如含量达到1.132.22%时,将会使人
13、难以支持,含量更高时,则会使人立即晕倒,失去知觉。造成急性中毒。 严格控制排放量(其中包括防止泄漏),对生产流 程及主要设备进行密闭。 及时排除聚集于工作场所的可燃气体,主要是采取通风措施。 对工作人员进行防毒知识教育,使用防毒用品。,三、输气管道运行及维修安全措施 1、输气管道运行的安全 输气管道运行中,除严格遵守各项安全操作规程外,维护好管道及其设施,减轻管道腐蚀,是延长管道寿命,防止泄漏、堵塞隐患,保证输气安全的重要措施。控制天然气中水分和硫化氢的含量是减轻内腐蚀的关键,因此,运行中应重点做好以下工作: 严格控制管道输送天然气质量,进入长输管道的天然气应经过净化处理,达到管道输送天然气质
14、量标准。,运行中的输气管道应定期用清管器或清管球清管,排除管内的积水和污物。站场的分离器应经常检查,定时排污,避免积水带入下游管段。 定期检查管道的安全保护设施。 定期进行管壁厚度测量,调查腐蚀引起的壁厚减薄程度,对减薄严重的管段进行维修或更换。 要严格管道、设备受压和泄压保护设施的管理,防止因承压能力超限引起的爆炸。 经常检查输气站的厂房、仪表间、线路阀室等处的天然气浓度,防止漏气和天然气聚积。定期检查、调校各种仪表,作到测量准确。动作灵活。,2、输气管道维修的安全 有计划的检修及事故抢修时,常需要更换管段或对漏气、破裂的管线补焊,还有时在不停输的情况下,即使停输后维修,也不可能完全排空长距
15、离管线内的天然气,因此,操作中必须绝对注意防火、防爆和人身安全。 严格动火管理,长距离输气管道维修动火,大部分都是在运行过程中进行的,相应的危险性也较大。有的虽然经过放空,但有的管段较长,很难达到理想的条件,因此,凡在输气管道和工艺站场动火,都必须按照规定程序和审批权限,办理动火手续。,动火现场安全要求:动火现场不许有可燃气体泄漏,坑内、室内动火作业,可燃气体浓度必须经仪器检测小于爆炸下限的25%,否则应采取强制通风措施,排除余气。动火现场5米以内应无易燃物。坑内作业应有出入坑梯,以便于紧急撤离。动火后应检查现场,确认无火种后,方可离开。 更换大口径输气管段的安全要求:更换直径大于250mm的
16、管段时,应首先关闭该管段上、下游的截断阀,切断气源;放空管段内余气,为了避免吸入空气,管内应留有80-120mm水柱的余压。,排空管内天然气时,应先点火,后放空。若管道地形起伏,从多处放空口排放时,处于低洼处的放空管将先于高处放完。为了保证管内留有一定余压,在放空口火焰降至大约1m高时,关闭放空阀门。 割管宜采用机械切割,若管内有凝析油,应先用电钻在管线上钻一个小孔,用软管插入孔内向孔内注入氮气。切割过程中应不断充氮。 割开的管段内沉积有黑色的硫化铁时,应用水清洗干净,防止其自燃。如管内有凝析油,动火前应在管道低洼处开小孔,将油抽出,过程中要不断注入氮气。,输气站内管线维修的安全要求:输气站内设备集中、管线复杂、人员较多,除了遵守上述维修安全要求外,维修人员应熟悉站内流程及地下管线分布情况,熟悉所维修设备的结构、维修方法。还应注意: 对动火管段必须截断气源,放空管内余气,用氮气置换,该段与气源相连通的阀门应设置“禁止开阀”的标志并派人看守,对边生产边检修的站场,应严格检查相连部位是否有串漏气现象,确认无漏气时才能动火。 管道组焊动火前必须做“打火试验”,防止爆喷伤人。 站内或