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天然气采气厂集气站火灾爆炸危险性分析

  
评论: 更新日期:2014年03月10日

      2.6 燃气发电机
      天然气的存在和电力的产生,使燃气发电机成为重大火灾爆炸危险源之一。同时,由于燃气发电机位于封闭的厂房内,一旦出现天然气泄漏,不利于及时通风换气。机油油位、 冷却液液位、燃气供给压力及电瓶接线是保障发电机在外电源发生事故时及时投入安全运行的重点。
      2.7 压力容器
      依据GB150-1998《钢制压力容器》按设计压力分类,加热炉、闪蒸塔、燃料分配罐、分离器、清管收球装置的操作压力都大于0.1MPa,属于中、低压类压力容器。上述生产设备承受各种静、动载荷,还有附加的温度载荷,同时大多数容器容纳压缩气体或易燃易爆气(液)体,若容器破裂,导致介质突然泄压膨胀,瞬间释放出来的破坏能量极大,加上压力容器多数系焊接制造,容易产生各种焊接缺陷,一旦检验、操作失误,易发生爆炸破裂,容器内的易燃、易爆有毒的介质将向外泄漏,势必造成极具灾难性的后果
      3 生产过程火灾爆炸危险性
      油气集输生产不同于油田物深、钻井、测井、修井作业及采油生产等作业。它既具有油田点多、线长、面广的生产特性,又具有石油化工炼制企业高温高压、易燃易爆、工艺复杂、压力容器集中、生产连续性强、火灾危险性大的生产特点。生产中,任一环节出现问题或操作失误,都会造成恶性的火灾爆炸事故及人身伤亡事故,其危险性主要体现在以下几个方面:
      (1) 由于天然气无色无味,扩散在大气中不易察觉,容易引起火灾;
      (2) 天然气是非常容易燃烧的,在常温下接触高温、明火就会燃烧或爆炸,并产生大量的热;
      (3) 由于天燃气在输送过程中能够产生静电,放电时产生火花,极易引起火灾或爆炸;
      (4) 天然气比重比空气小,一旦泄漏,能在空气中广泛传播,这样就形成较大范围的火灾隐患;
      (5) 在天然气集输生产过程中,需要采用加热炉、重沸器等明火设备,需要用电气设备,这就更增加了火灾爆炸的危险性。
      四、火灾爆炸危险性定量分析
      1 评价方法选择
      针对天然气集输站处理的油气具有火灾、爆炸和有毒的特点,选用国际上通用的DOW/ICI蒙德危险指数评价法,以长庆油田某集气站为例对天然气集气站的火灾爆炸危险性做进一步分析。
      2 评价单元划分
      根据集气站的生产情况和DOW/ICI蒙德法确定评价单元的原则,可确定以下评价单元:
      (1) 脱水橇(器)
      (2) 生产分离器
      (3) 多井式加热炉
      (4) 甲醇罐
      3 评价单元各系数的确定及危险性计算
      3.1 初期危险性评价
      按照DOW/ICI蒙德法,将脱水橇(器)、生产分离器、加热炉和甲醇罐的初期火灾、爆炸及毒性危险性系数汇总列入表3,以脱水橇(器)单元为例计算出其火灾、爆炸及毒性危险性,计算过程和结果本文略,其他单元在本文中省略。各项指标包括有以下内容:火灾负荷F;内部爆炸指标Eˊ;气体爆炸指标Aˊ;总体危险性评价分Rˊ(计算公式及计算过程本文省略)。
      表3 各评价单元初期火灾、爆炸及毒性危险性结果汇总表
      评价单元DFUCEAR
      危险性范畴
      脱水橇418.94高度灾难性的5577.93低14.04非常高77.22中等5.40高510.36非常高6519.13非常高
      分离器298.07高度灾难性的1678.95轻12.35非常高12.35轻4.75高21.26低430.20中等
      加热炉277.12潜在灾难性的20513.31高11.83中等118.30低4.55中等191.32非常高430.67非常高
      甲醇罐119.46非常极端的131200强的4.88中等175.68中等3.05中等4.12轻458.73中等
      从计算的结果来看,在没有采取任何预防措施的情况下,DOW/ICI总指标D值、单元毒性指标U值、内部单元爆炸指标E值及总危险性系数R值大多处于危险性较大的范畴内。而脱水橇(器)、加热炉因其操作温度高、工作压力大、天然气处理量大、工艺条件相对复杂和明火作业的特点,在整体上火灾爆炸和毒性危害程度较其他2个单元严重。
      3.2 安全性补偿评价
      由于在设计上和日常生产过程中对集气站采取了防火防爆措施,并建立了较为完善的安全生产规章制度和岗位操作规程,为实现安全生产提供了较好的安全保障条件。为了取得正确的安全特性,考虑到接受上述的总危险性R及其他指标的可能性,需进一步进行安全性补偿评价。采取减少事故频率补偿的一些有效措施包括以下几个方面:容器危险性;工艺管理;安全的态度;防火;物质隔离;灭火活动。
      按照ICI蒙德法对降低事故频率补偿系数选取的原则,结合集气站的实际情况,合理选择上述6个方面的安全性补偿系数,依据4个评价单元的安全补偿系数表4,重新计算各评价单元的实际危险程度,得到各指标的安全补偿指标:补偿火灾负荷Fˊ;补偿内部爆炸指标Eˊ;补偿气体爆炸指标Aˊ;补偿总体危险性Rˊ。计算结果见表5。
      表4 4个评价单元的安全补偿系数汇总表
      单元K1K2K3K4K5K6
      脱水橇
      分离器
      加热炉
      甲醇罐0.408
      0.408
      0.350
      0.4370.316
      0.334
      0.281
      0.3230.689
      0.689
      0.689
      0.6890.47
      0.47
      0.47
      0.470.68
      0.68
      0.68
      0.680.772
      0.772
      0.772
      0.660
      表5 安全补偿系数计算后的危险性评价结果
      评
      单 价
      结
      元 果
      DOW/ICI总指标(D)火灾负荷(F)F/Btu·ft-2内部爆炸指数(F)环境气体爆炸指标总危险性系数(R)
      脱水橇418.941782.711.15263.20142.88
      高度灾难性的轻低高中等
      分离器298.07536.591.0911.1610.01
      高度灾难性的轻低轻缓和
      加热炉277.126556.050.88100.4471.95
      潜在灾难性的低轻微非常高
      甲醇罐119.464193.520.651.859.41
      非常极端的非常高轻微轻缓和
      4 评价结论
      4.1 能过对集气站脱水橇、分离器、加热炉和甲醇罐4个单元的DOW/ICI评价可知,在未采取任何安全防护措施的情况下,其火灾、爆炸事故,将会产生灾难性的后果。如果在工程设计、建设施工、生产运行、安全管理、人员培训以及事故应急预案等多方面采取有效的安全保障措施,脱水橇、分离器、加热炉和甲醇罐4个单元的火灾、爆炸及毒性的危险度会大幅度降低,DOW/ICI中的总危险系数R值大多低于100(脱水橇R=142.88),处于“低”或“缓和”范畴,属于较为安全的状态。
      4.2 DOW/ICI总指标D值表示评价单元火灾、爆炸危险性潜能的大小。在对集气站的4个评价单元中,D值都处于高度危险的范畴内,尤其脱水橇、分离器、加热炉处于灾难性范畴,这说明集气站的火灾、爆炸危险性潜能较高。
      4.3 甲醇罐的火灾负荷F值初评为“强”,经安全措施补偿降为“非常高”程度,说明甲醇罐潜在的火灾危险性相对较高。这与甲醇罐的容量、火灾特性、露天布置以及装卸方式都有直接的原因。天然气的火灾爆炸特性和严格的密闭作业条件,使其他3个单元的火灾负荷相对较低也是合理的。
      4.4 装置内部爆炸指标E是物料的危险性和工艺条件因素的综合反映,4个单元经安全措施补偿后均处于“低”或“轻微”的范畴以下,说明在正常工作状态下,较完善的安全保障条件能使集气站的内部爆炸危险性的幅度降低。
      4.5 脱水橇和加热炉经安全措施补偿后,其环境气体爆炸指标A仍处于“高”和“非常高”的范畴,这是由其天然气处理量较大,存在明火作业点或由明火设备的危险性决定的,在日常生产中应引起足够的重视。
      4.6 在初期评价总危险性系数R值中,脱水橇初期评价系数值较高,经安全措施补偿后,脱水橇仍处在“中等”的范畴,说明其总危险性较大。这和脱水橇设备组成较为紧凑集中(吸收塔、闪蒸罐、重沸器、燃料分配罐等)、工作温度范围大(20~202℃),且存在明火作业点有着直接的原因。
      4.7 4个单元的单元毒性指标U都较高,一旦出现大量泄漏,将会发生急性中毒事故。因此,需强化对生产系统的密闭性,并加强个体防护措施和事故应急预案的制定,防止天然气、硫化氢、甲醇等有害特质对作业人员的危害。
   
   

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