度高、辐射热强的特点,其燃烧温度可达2120℃。天然气燃烧过程中各可燃组分的燃烧反应式及放出的热值见表2。
(2)易爆性。天然气的爆炸极限较宽,爆炸下限较低,泄漏到空气中易形成爆炸性混合物,遇明火、高热极易燃烧爆炸, 燃烧分解产物为CO、CO2。 (3)易扩散性。天然气的密度比空气小,泄漏后不易留在低洼处,有较好的扩散性。
(4)窒息性。天然气为烃类混合物质,是无色、无臭气体。甲烷无毒, 但空气中甲烷浓度过高能使人窒息,当空气中甲烷达到25%~ 30%时,由于使氧含量相对降低而能引发一系列缺氧症状,可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、精细动作故障等,甚至窒息、昏迷。
甲烷的物化性质及危险危害特性 表1 标识 中文名:甲烷 英文名:methane; Marsh gas 分子式:CH4 相对分子质量:16.04 CAS号:74-82-8 危险货物编号:21007;UN编号:1971 危险性类别:第2.1类 易燃气体 危险性棕述:本品易燃,具窒息性。 外观与性状:无色无臭气味 溶解性:微溶于水,溶于醇、乙醚。 熔点(℃):-182.5 沸点(℃):-161.5 相对密度(水=1):0.42(-164℃) 临界温度(℃):-82.6 临界压力(MPa):4.59 相对密度(空气=1):0.55 饱和蒸气压(KPa):53.32燃烧热(KJ/mol):889.5 最小点火能(mJ):0.28 (-168.8 ℃) 燃烧性:易燃 燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳 闪点(℃):-188 聚合危害:不聚合 爆炸极限[%(V/V)]:5.3~15 稳定性:稳定 引燃温度(℃):538 禁 忌 物:强氧化剂、氟、氯。 危险特性:易燃,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与五氧化溴、氯气、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其它强氧化剂接触剧烈反应。 灭火方法:切断气源。若不能切断气源,则不允许熄灭泄漏处的火焰。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。 灭火剂:雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。 急性毒性:LD50:无资料 LC50:无资料 甲烷对人基本无毒,但浓度过高时,使空气中氧含量明显降低,使人窒息。当空气中甲烷达25%-30%时,可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时脱离,可致窒息死亡。皮肤接触液化本品,可致冻伤。 皮肤接触:若有冻伤,就医治疗。 吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。 工程控制:生产过程密闭,全面通风。呼吸系统防护:一般不需要特殊防护,但建议特殊情况下,佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)。 眼睛防护:一般不需要特殊防护,高浓度接触时可戴安全防护眼镜。 身体防护:穿防静电工作服。 手 防 护:戴一般作业防护手套。 其他防护:工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业,须有人监护。 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如有可能,将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。也可以将漏气的容器移至空旷处,注意通风。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。 操作处置注意事项:密闭操作,加强通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止气体泄漏到工作场所空理化性质 燃烧爆炸 危险性 毒性 对人体危害 急救 防护 泄漏处理 操作处理 法规信息 气中。避免与氧化剂接触。在传送过程中,钢瓶和容器必须接地和跨接,防止产生静电。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。 《危险化学品安全管理条例》(国务院令344号)、《工作场所安全使用化学品规定》([1996]原劳部发423号)等法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定;《常用危险化学品的分类及标志》(GB13690-92)将该物质划为第2.1类易燃气体。
天然气可燃组分的燃烧反应式及放出的热值 表2
组 分 甲 烷 乙 烷 丙 烷 丁 烷 戊 烷 氢 一氧化碳 硫化氢 反应式 CH4+2O2=CO2+2H2O C2H6+3.5O2=2CO2+3H2O C3H8+5O2=3CO2+4H2O C4H10+6.5O2=4CO2+5H2O C5H12+8O2=5CO2+6H2O H2+0.5O2=H2O CO+0.5O2=CO2 H2S+1.5O2=SO2+H2O 放出的热值,kJ/m 高热值 低热值 37613.72 65891.83 93778.96 121519.58 149364.85 12069.91 11958.15 23730.02 33866.00 60265.84 86281.83 112142.94 138112.88 10207.14 21904.5 3注:燃烧反应在温度为15.5℃、压力为101.325kPa的条件下进行。
3.2生产过程中主要危险因素
3.2.1火灾、爆炸
本项目经营、储存的天然气,其本身或蒸气都具有燃烧和爆炸的危险,若在经营、储存中未采取可靠的防范措施,遇到明火或静电火花等,都可能引起火灾和爆炸事故。加气母站、子站的输气干线、站内管线、加气机、阀组、汇管、截断阀及安全附件等受外力、沉重物体的压轧、打击、腐蚀等作用,有可能导致管线穿孔、破裂,阀门密闭性不严,管件出现裂纹等,从而引起天然气泄漏,遇火源发生火灾、爆炸事故。
分析火灾爆炸的危险性主要是针对燃烧三要素(可燃物、助燃物和点火源)的具备情况来分析。由于助燃物(如氧气)是客观存在的,预防火灾爆炸发生主要从可燃物和点火源两方面着手。根据CNG加气站的具体情况,可燃物的存在主要是由于泄漏造成,点火源主要以明火、静电火花、摩擦与碰撞、雷击、高温等形式存在。
(1)可燃物天然气泄漏来源
储罐或设备、管道在储存、运输和使用过程中,易被撞击或因操作失误而造成泄漏,而一旦泄漏来不及及时堵漏遇火源就容易发生爆炸。
储存系统中出现泄漏的部位不同,则泄漏物的状态、泄漏速度以及泄漏点对气站构成的威胁也不相同,发生火灾爆炸的危险性大小也不一样。因此,对储存系统中可能出现泄漏的不同情况及其危险特性进行分析。
①储罐泄漏
天然气储罐由于集中应力的作用,各种接口、焊缝处较容易出现泄漏;天然气储存系统中蒸气压高。
②管线泄漏
管线泄漏包括管道、法兰和接头泄漏,其发生泄漏的形式和原因主要有
以下几个方面:
a.管道穿孔 b.管道断裂
c.管道焊口漏气 d.泄漏点密封不严 ③泵和压缩机泄漏
泵的泄漏主要是泵体损坏泄漏、密封压盖处泄漏。压缩机的泄漏主要是压缩机机壳损坏而泄漏、压缩机密封套泄漏。
(2)点火源分类 1)明火
在埋地储罐、压缩机区等场所,在作业过程(如卸料、充装、搬运等)中若有吸烟、设备维修中的动火施焊等都会形成明火,引燃可燃物质,发生火灾。明火的产生是发生火灾爆炸事故的重要原因之一。明火引起的火灾爆炸事故危险性大小主要与管理因素有关。
2)雷电火源
雷电是雷云之间或雷云对地面放电的一种自然现象。雷电分直击雷、感应雷和球形雷。设备设施防雷、防静电装置位置、连接方法不正确,防雷、防静电效果达不到设计要求;避雷装置故障或消除静电装置失灵;年久失修接触不良,接地电阻过大等情况存在,均有可能因起不到应有的防雷、防静电作用而引发火灾、爆炸事故的发生。物体一旦遭受雷击:首先,雷电放电温度很高,一般在6000~20000℃,甚至高达数万度。其遇到可燃物时,使其发生火灾爆炸事故。其次,会发生雷电反击现象:接闪器、引下线和接地体等防雷保护装置在遭受雷击时,都会产生很高的电位,当防雷装置与建筑物内部的电气设备、线路或其它金属管线的绝缘距离太短时,它们之间就会发生放电现象,即出现雷电反击。发生雷电反击时,可能引起电气设备的绝缘被破坏,金属管道被烧穿,引发火灾爆炸事故。此外杂散电流窜入危险场所也是火灾爆炸事故发生的原因之一。
3)电气火源
加气站场中的照明装置、供电线路、配电盘等电气设备,若存在设计缺陷、电气线路短路、过载及接触电阻过大等,都有可能导致电火花及电弧的产生,进而引发电气火灾事故。若遇泄漏的天然气,则易引起火灾、爆炸事故。
4)静电火花
物体因摩擦、剥离、静电感应等产生的静电荷,经过长时间积累,带电体之间的电位差大到一定程度有可能达到击穿场强而进行瞬间放电。一般静电放电现象分为电晕放电、刷形放电、火花放电、传播型刷型放电,而火花
放电是化工生产过程中的危险火种。天然气站的静电带电现象常见的有以下几种:
①天然气从小孔中喷出时带电
②天然气由泵向储罐内灌注时带电 ③转动的皮带带电
在天然气储罐的储存作业中,输送所用的烃泵、压缩机等与电机的机械传动,大都是用绝缘的皮带来进行的,然而,飞速转动的皮带会因运行中释放自由电子而产生很高的静电电压。此时的静电如不能及时导除而聚集,就会产生很强的静电火花。
5)摩擦与碰撞火花
摩擦和碰撞往往成为火灾爆炸事故的原因。铁器彼此摩擦、碰击或与水泥地面摩擦、碰击都能产生火花,如压缩机和泵润滑不够有可能造成摩擦发热,在卸车时因槽车司机不小心驾驶使槽车碰撞到墙柱;在铁器工具相互撞击或与混凝土地面撞击,都可能有火花产生,或操作、检修使用工器具不当、防静电措施未落实或不可靠,导致储罐、容器、管道及各种金属设备、设施上积聚的静电荷与周围物体形成一定的电位差而放电,当放电能量大于可燃气体混合物的最小引燃能量,且处于燃烧、爆炸极限范围时,将引发火灾爆炸事故。此外,由于人员行走、工作、运动中摩擦而产生的静电火花也可引发火灾爆炸事故。
3.2.2中毒和窒息
天然气属于低毒性,但有窒息性的气体。天然气存在于整个输气管网及站场的主要生产设备中,一旦发生泄漏,若扩散条件不利,则容易导致人员窒息事故的发生。
3.2.3压力容器及高压管道爆炸
天然气输送管道属于压力管道,如果防范或操作不当或压力管道本身的材质或焊接未达到相关要求,容易发生容器管道事故。加气母站脱硫、脱水分离器,车载储气瓶均属于压力容器,若存在设计缺陷、设备腐蚀、误操作导致容器超压等情况时,有可能造成容器爆炸事故的发生。
3.2.4触电
对于站场内的照明装置、供电线路、配电盘等电气设备,在进行电气设备操作时,若存在设施受损、老化、绝缘失效或存在缺陷(如电气设备、线路绝缘达不到安全要求,安全防护装置、设施不当,安全间距不足等)以及违章操作等情况时均有可能引起人员触电事故。雷电伤害也是一种触电现象。
3.2.5物体打击
物体打击是指物体在重力或其它外力的作用下产生运动,打击人体造成人身伤亡事故。
(1)检修、操作人员在作业时,因工具、其它物品的摆放不符合安全要
求,或安全防护措施不符合规范,或未按安全操作规程操作,引起物体坠落、倒下,有引发砸伤、撞伤的危险。
(2)站场内阀组、压缩机、加气机等均为带压设备,若仪表失灵或操作不当,就有可能在压力作用下对操作人员造成物体打击伤害。
3.2.6车辆伤害
(1)加气车辆进出站场时,若管理不善、控制不严,容易发生车辆伤害事故。例如:①加气大型车辆或车辆所拉运的货物绑扎不牢而散落,容易撞坏加气机、罩棚立柱等设备。②加气人员未站在合适的位置引导车辆,车辆挂伤加气操作人员。
(2)管理、操作人员及拖车驾驶员也可能因交通事故造成车辆伤害。例如:车辆进出站由于车速过快容易伤害到管理、操作人员。
3.2.7噪声与振动
噪声与振动主要来自加气母站压缩机,长期接触较强噪声会对人体产生不良影响,甚至引起噪声性疾病,还可以诱发神经系统、心血管系统、消化系统的各种疾病。噪声干扰会影响信息交流,听不清谈话或信号,促使误操作发生率上升。
3.2.8雷电
加气站场中设备设施的防雷设施未设置、设置不合理,或防雷设施损坏未及时进行修复,电气设施如果接地不良、布线错误,各供电线路、电源线、信号线、通信线、馈线未安装相应的避雷器或未采取屏蔽措施,都有可能遭受雷击后,造成被雷击物体遭受严重的破坏,电力、电气系统损害以及引发火灾爆炸等事故的发生。
3.2.9低温冻伤
天然气体泄漏到大气环境中后,因其极易挥发,迅速挥发又带走大量的热,从而造成人体接触部位产生冻伤。作业人员在充装、管阀泄漏和设备管道检修过程中,均有可能发生人体接触而产生冻伤的情况。
3.2.10其他危险因素
(1)施工动火及维检修作业危险有害因素辨识
管线、设备、容器内可燃物质处理不干净,相连物料管道未隔开或未完全隔开、阀门内漏及不执行动火规定的安全措施等原因,动火时易发生火灾、爆炸事故;由于作业环境的不同,还可能造成高处坠落、物体打击、车辆伤害、触电事故、中毒窒息等伤害。
(2)企业安全管理不到位,在岗管理制度不严。加气站在岗人员不负责
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