油气储运第八章g.ppt

98-11-29 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。 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： 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。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” （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