??? 2. 天然氣火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性特征

??? 天然氣的主要組分甲烷屬于易燃易爆氣體，甲B類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性，爆炸極限為5.3%～15%(體積分?jǐn)?shù))，最小點(diǎn)火能僅為0.28mJ，燃燒速度快，燃燒熱值高(889.5kJ/mol，或33440kJ/m³)，對(duì)空氣的相對(duì)密度為0.55，擴(kuò)散系數(shù)為0.196，極易燃燒、爆炸，且擴(kuò)散能力強(qiáng)，火勢(shì)蔓延迅速。

??? 因此，設(shè)備和管線中的天然氣一旦出現(xiàn)泄漏并遇火源，火災(zāi)爆炸將會(huì)同時(shí)發(fā)生，火焰?zhèn)鞑ニ俣葘⑦_(dá)到1000～4000m/s，局部爆燃?jí)毫蛇_(dá)8MPa，甚至更高，因而破壞力很強(qiáng)，事故通常難以控制和施救。所以，天然氣處理過(guò)程中最嚴(yán)重的危險(xiǎn)是火災(zāi)和爆炸，它會(huì)出現(xiàn)在每一處天然氣可能泄漏的區(qū)域；其次的危險(xiǎn)是壓力容器的物理爆炸。

由此可知，預(yù)防天然氣火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的關(guān)鍵是清除火源和防止形成爆炸性混合物。

?????? 3. 天然氣火災(zāi)爆炸事故防護(hù)

為了確保天然氣處理裝置安全可靠運(yùn)行，必須從設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)試運(yùn)、日常運(yùn)行管理及維修等各個(gè)環(huán)節(jié)切實(shí)抓好安全工作，嚴(yán)格遵守有關(guān)安全規(guī)范和安全管理規(guī)定。

(1) 設(shè)計(jì)控制

實(shí)踐證明，確保工程設(shè)計(jì)質(zhì)量是控制事故的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此：①?lài)?yán)格遵循國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量；②采用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、成熟可靠、節(jié)能環(huán)保的工藝：技術(shù)、設(shè)備、材料；③設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮設(shè)置火災(zāi)及氣體檢測(cè)系統(tǒng)(FGS)、電視安全監(jiān)視系統(tǒng)以及獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)(SIS)，后者即緊急停車(chē)(ESD)和安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，其中，安全儀表系統(tǒng)系完成異常工況或重大事故狀況時(shí)安全聯(lián)鎖保護(hù)，并實(shí)現(xiàn)全廠、某一裝置或設(shè)備的緊急停車(chē)，火災(zāi)及氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完成全廠可燃?xì)怏w泄漏和火災(zāi)監(jiān)測(cè)，在中心控制室實(shí)現(xiàn)集中報(bào)警，并向安全儀表系統(tǒng)或自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)發(fā)送聯(lián)鎖保護(hù)信號(hào)；④自行設(shè)計(jì)的容器材質(zhì)應(yīng)正確合理，并有明確的制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收要求，以確保設(shè)備制造質(zhì)量；⑤外購(gòu)設(shè)備、機(jī)械應(yīng)有技術(shù)規(guī)格書(shū)，對(duì)其設(shè)計(jì)參數(shù)、制造標(biāo)準(zhǔn)、承擔(dān)責(zé)任、供貨范圍、技術(shù)指標(biāo)、監(jiān)造驗(yàn)收等提出明確要求；⑥按照國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局有關(guān)天然氣處理廠建設(shè)項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)《安全設(shè)施設(shè)計(jì)專(zhuān)篇》的要求編寫(xiě)《安全設(shè)施設(shè)計(jì)專(zhuān)篇》。

(2) 施工控制

施工中應(yīng)通過(guò)以下幾方面控制質(zhì)量：①?lài)?yán)格按照國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定施工，確保工程建設(shè)優(yōu)質(zhì)、高效和安全；②選擇施工經(jīng)驗(yàn)、組織管理能力強(qiáng)、技術(shù)水平高的施工單位施工；③建立質(zhì)量目標(biāo)，健全質(zhì)量管理體系，切實(shí)執(zhí)行設(shè)計(jì)文件，確保施工全過(guò)程始終在規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求下控制；④采用質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定的設(shè)備、材料，認(rèn)真進(jìn)行檢驗(yàn)、驗(yàn)收及建立質(zhì)量檔案；⑤嚴(yán)格按照技術(shù)要求在容器制造過(guò)程進(jìn)行監(jiān)造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收；⑥通過(guò)階段驗(yàn)收、竣工驗(yàn)收、技術(shù)資料整理、文件檔案建立實(shí)現(xiàn)施工事后質(zhì)量控制。

??? (3) 生產(chǎn)管理

安全為了生產(chǎn)，生產(chǎn)必須安全。為此應(yīng)該做到：①?gòu)?qiáng)化安全管理，建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度和消防組織，管理和作業(yè)人員要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的崗位安全培訓(xùn)，并經(jīng)考試方可持證上崗；②切實(shí)做好生產(chǎn)過(guò)程的巡查、維護(hù)和檢修工作；③對(duì)于火災(zāi)爆炸等危險(xiǎn)危害事故必須制定科學(xué)、合理而且針對(duì)性強(qiáng)的應(yīng)急預(yù)案，并認(rèn)真做好事故應(yīng)急預(yù)案的演練工作；④?chē)?yán)格執(zhí)行用火管理規(guī)定和要求。

?????? 4.事故案例

2005年國(guó)內(nèi)某氣田天然氣處理廠第6套脫油脫水裝置低溫分離器在投產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生爆炸，其爆炸裂片引發(fā)干氣聚結(jié)過(guò)濾器連鎖爆炸后引發(fā)火災(zāi)。事故造成2人死亡，直接損失近千萬(wàn)元，停止向某重要輸氣管道供氣長(zhǎng)達(dá)126h，影響十分嚴(yán)重。

(1) 事故經(jīng)過(guò)

??? 該天然氣處理廠于2004年12月建成投產(chǎn)，共有6套采用低溫分離法的脫油脫水裝置。事故發(fā)生前，前5套脫油脫水裝置已陸續(xù)投產(chǎn)，第6套脫油脫水裝置也在2004年底完成安裝、試壓，由歷屬地區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督管理部門(mén)確認(rèn)后核發(fā)了壓力容器使用證。

??? 2005年6月3日上午9時(shí)30分，第6套脫油脫水裝置開(kāi)始按照投產(chǎn)方案進(jìn)氣建壓，同時(shí)采用肥皂水檢漏。之后，低溫分離器升壓至6.24MPa時(shí)，開(kāi)啟裝置干氣外輸閥，此時(shí)節(jié)流閥前壓力為9.4MPa，低溫分離器壓力為6.2MPa，系統(tǒng)壓力正常。中年12時(shí)后停運(yùn)第4套脫油脫水裝置，第6套脫油脫水裝置低溫分離器溫度逐漸降至-21℃(設(shè)計(jì)最低工作溫度-41℃)。13時(shí)再次用肥皂水對(duì)各密封點(diǎn)檢漏，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，裝置運(yùn)行正常。

??? 15時(shí)許，處理廠中心控制室值班人員聽(tīng)到強(qiáng)烈爆炸聲，隨后看到第6套脫油脫水裝置附近的火光，立即啟動(dòng)全廠緊急停車(chē)程序，實(shí)施火災(zāi)爆炸應(yīng)急預(yù)案。正在生產(chǎn)的4 口氣井全部自動(dòng)關(guān)閉，切斷進(jìn)站氣源。與此同時(shí)，啟動(dòng)消防噴淋系統(tǒng)，對(duì)凝析油儲(chǔ)罐噴水降溫。但是由于自動(dòng)控制電纜在爆炸時(shí)嚴(yán)重?fù)p害，外輸氣出站截?cái)嚅y已不能自動(dòng)關(guān)閉，搶救人員曾多次試圖對(duì)該截?cái)嚅y實(shí)行手動(dòng)關(guān)閉，但因火勢(shì)太大，熱輻射溫度過(guò)高而無(wú)法靠近，只好驅(qū)車(chē)至距處理廠約14km的輸氣干線1號(hào)閥室，于16時(shí)關(guān)閉了該閥室截?cái)嚅y，將輸氣干線氣源切斷。約30分后裝置區(qū)火勢(shì)逐步減弱，17時(shí)搶險(xiǎn)人員關(guān)閉了外輸氣出站截?cái)嚅y，并打開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)消防干粉罐，對(duì)管廊架上的導(dǎo)熱油管線等著火處進(jìn)行滅火，17時(shí)50分左右該裝置火焰完全撲滅。

??? (2) 事故原因

??? ① 低溫分離器是在正常條件下發(fā)生的物理爆炸，其爆炸裂片擊穿附近的干氣聚結(jié)過(guò)濾器，導(dǎo)致干氣聚結(jié)過(guò)濾器連鎖爆炸后著火，裂片呈宏觀脆斷特征。

??? ② 焊接缺陷是引起低溫分離器開(kāi)裂的主要原因。

??? ③ 制造廠家焊接工藝不完善，制造工藝不成熟，造成焊接中產(chǎn)生裂紋和其他焊接缺陷，導(dǎo)致筒節(jié)冷卷和熱校圓過(guò)程中材料脆化程度加劇，復(fù)層脆化及耐腐蝕性能降低，復(fù)合板基材無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度升高耜低溫沖擊功降低，使容器爆炸前存在較高的殘余應(yīng)力和較多的質(zhì)量問(wèn)題。

??? ④ 監(jiān)造人員未按《壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》要求對(duì)新型材料的焊接玉菡進(jìn)行評(píng)定確認(rèn)，就發(fā)放了壓力容器產(chǎn)品安全性能監(jiān)督檢驗(yàn)證書(shū)；檢驗(yàn)人員沒(méi)有認(rèn)真履行職責(zé)，沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)制造缺陷。

??? (3) 事故教訓(xùn)

??? ① 天然氣處理廠一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，最有效的撲救方法就是迅速切斷全部氣源。因此，在高壓氣井設(shè)置井下、井口緊急截?cái)喽?；進(jìn)站集氣管線和出站輸氣管線安裝緊急截?cái)嚅y和緊急放空閥都是非常必要的。

? ??② 在大型天然氣處理廠設(shè)置獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)十分必要。這次事故中能夠迅速切斷4口生產(chǎn)氣井和全部進(jìn)站氣源，安全儀表系統(tǒng)起到了重要作用。

??? ③ 由于天然氣處理廠的主要危險(xiǎn)有害因素為火災(zāi)爆炸，故必須制定科學(xué)、合理且針對(duì)性強(qiáng)的應(yīng)急預(yù)案，并應(yīng)在平時(shí)加強(qiáng)應(yīng)急預(yù)案的演練，以有效應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的發(fā)生。

④ 在大型天然氣處理廠設(shè)置電視安全監(jiān)視系統(tǒng)十分必要。由于該廠電視安全監(jiān)視系統(tǒng)的9個(gè)電視攝像頭幾乎把全廠各個(gè)角落都監(jiān)視到，因而盡管發(fā)生爆炸后現(xiàn)場(chǎng)一片狼藉，無(wú)法判斷哪個(gè)容器先發(fā)生爆炸，但將中心控制室電視監(jiān)控錄像查看后，何時(shí)哪個(gè)容器發(fā)生先爆炸、爆炸后著火、爆炸產(chǎn)生的沖擊波摧毀了電纜橋架、搶救人員何時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)以及何時(shí)撤離都很清楚，對(duì)事故調(diào)查起到了關(guān)鍵作用。

??? ⑤ 必須使用成熟可靠的工藝、技術(shù)、設(shè)備和材料。該廠低溫分離器采用的耐低溫、耐腐蝕復(fù)合材料，國(guó)內(nèi)尚無(wú)成功使用先例，因而不應(yīng)在此重要工程項(xiàng)目中采用。

??? ⑥ 其他，詳見(jiàn)《天然氣常見(jiàn)事故預(yù)防與處理》一書(shū)中有關(guān)內(nèi)容。