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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
2、毒的特性,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
3、二氧化硫，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
4、要像固体、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
5、炸的混合气体，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、
6、天然气扩散性 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
7、减少，严重时可使人窒息死亡。,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
8、中，亦溶于醇类、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
9、、管线长、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
10、火，往往因火势迅猛，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
11、要求，这就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
12、备的“跑、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
13、，将会使人难以支持，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
14、送天然气质量标准。,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
15、全排空长距离管线内的天然气，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2
16、50mm的管段时，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
