火災(zāi)爆炸危險性與防護

生產(chǎn)監(jiān)督管理總局在安監(jiān)總管一字[20XX]7號文件《關(guān)于印發(fā)陸上

石油自然氣建設(shè)工程安全設(shè)備設(shè)計專篇編寫指導(dǎo)書的通知》中，明確規(guī)

定了自然氣處理廠建設(shè)工程初步設(shè)計《安全設(shè)備設(shè)計專篇》的編寫內(nèi)容。

其中，包括危險有害因素分析、初步設(shè)計中實行的主要防護技術(shù)措施、

安全設(shè)備設(shè)計后的風(fēng)險狀況分析等。

自然氣及其處理過程產(chǎn)品都是易燃、易爆物質(zhì)，故主要危險有害因

素是火災(zāi)、爆炸事故，同時也存在毒性、噪聲、高溫或低溫、機械損害

和高空墜落等職業(yè)危害。本節(jié)僅重點介紹生產(chǎn)過程火災(zāi)、爆炸和噪聲等

危險有害因素與防護。

1.自然氣火災(zāi)爆炸因素

自然氣及其處理過程產(chǎn)品均為易燃、易爆物質(zhì)，只要存在空氣（或

氧氣）等助燃物及火源，就可燃燒甚至爆炸。

自然氣處理過程一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，不僅直接損失巨大，而且

對四周環(huán)境和公共安全構(gòu)成嚴峻威逼，危害程度極大。設(shè)計不合理、施

T質(zhì)量、外力破壞、違章作業(yè)、裝備和設(shè)備質(zhì)量、腐蝕等原因，都可能

引起裝備、機械、管線、閥門、儀器儀表等顯現(xiàn)泄漏。泄漏的自然氣及

其凝液等遇雷擊火、電氣或靜電火花、機動車排煙噴火、明火或其他散

發(fā)火時，將會引發(fā)火災(zāi)事故。假如氣體濃度到達爆炸極限，還將發(fā)生爆

炸事故。

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自然氣處理過程中存在的導(dǎo)致火災(zāi)爆炸的因素主要如下；

（1）管線和壓力容器裂開、泄漏引發(fā)火災(zāi)爆炸。

自然氣處理過程中的管線和壓力容器，在運行時可能因竄氣、超壓、

腐蝕、選材不當(dāng)和制造缺陷等導(dǎo)致裂開和泄漏，如遇火源即可發(fā)生火災(zāi)

爆炸。

（2）靜電火花引起火災(zāi)爆炸。

火災(zāi)爆炸是靜電火花引發(fā)的最為嚴峻的危害。靜電電量雖然不大，

但因其電壓很高而簡單發(fā)生火花放電。假如所在場所存在自然氣與空

氣形成的爆炸性混合物，即可由靜電火花引起火災(zāi)爆炸。當(dāng)帶靜電的人

體接近接地體，或接地體的人體接近帶靜電物體時,都可能發(fā)生放電火

花，引發(fā)火災(zāi)爆炸。

（3）電氣裝備開關(guān)電火花引起火災(zāi)爆炸。

電氣裝備高電壓火花放電、短時間的弧光放電、接觸點上微小火花

放電等都是引發(fā)火災(zāi)爆炸的火源。

（4）點火、熄火和回火引起爆炸。

加熱爐點火前未徹底吹掃，或因點火工具不行靠以及直接利用爐

膛高溫引燃燃料氣可能引起點火爆炸；緊急停電及燃料氣系統(tǒng)波動，可

能引起熄火爆炸；硫磺回收裝置反應(yīng)爐（燃燒爐）回火可能引起酸氣系

統(tǒng)回火爆炸；火炬系統(tǒng)回火可能引起放空系統(tǒng)爆炸。

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（5）動火作業(yè)引起火災(zāi)爆炸。

在廠區(qū)或裝置區(qū)有自然氣存在的區(qū)域進行動火作業(yè)時，特別是在

對介質(zhì)為自然氣或其凝液的裝備、管線進行焊割施工時，當(dāng)置換不徹底

或有關(guān)閥門未關(guān)死、四周存在有泄漏的自然氣，以及其他區(qū)域的自然氣

竄入焊割施工的動火區(qū)等，極易引發(fā)火災(zāi)爆炸。

（6）硫化鐵自燃引發(fā)火災(zāi)爆炸。

鋼材中的鐵元素可與自然氣中的H2S反應(yīng)生成極易自燃的硫化鐵

（或硫化亞鐵）。硫化鐵的自燃屬于自熱氧化自燃類型，即在常溫下發(fā)

生氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，如不按時散發(fā)掉，則將聚積起來使積累的硫化

鐵溫度上升，到達其自燃點以上，就會猛烈燃燒，并引燃四周易燃、易

爆物質(zhì)發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸事故。

（7）碰撞和摩擦火花引起火災(zāi)爆炸。

在自然氣處理過程中，有時會因金屬物體與金屬物體之間碰撞摩

擦產(chǎn)生火花，導(dǎo)致火災(zāi)爆炸。

2.自然氣火災(zāi)爆炸危險性特征

自然氣的主要組分甲烷屬于易燃易爆氣體，甲B類火災(zāi)危險性，

爆炸極限為5.3%?15%（體積分數(shù)），最小點火能僅為0.28mJ,燃燒速

度快，燃燒熱值高（889.5kJ/mol,或33440kJ/m3）,對空氣的相對密度

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其中，安全儀表系統(tǒng)系完成異樣工況或重大事故狀況時安全聯(lián)鎖愛護,

并完成全廠、某一裝置或裝備的緊急停車，火災(zāi)及氣體監(jiān)測系統(tǒng)完成全

廠可燃氣體泄漏和火災(zāi)監(jiān)測，在中心掌握室完成集中報警，并向安全儀

表系統(tǒng)或自動消防滅火系統(tǒng)發(fā)送聯(lián)鎖愛護信號；④自行設(shè)計的容器材

質(zhì)應(yīng)正確合理，并有明確的制造、檢驗和驗收要求，以確保裝備制造質(zhì)

量；⑤外購裝備、機械應(yīng)有技術(shù)規(guī)格書，對其設(shè)計參數(shù)、制造標(biāo)準、擔(dān)

當(dāng)責(zé)任、供貨范圍、技術(shù)指標(biāo)、監(jiān)造驗收等提出明確要求；⑥根據(jù)生產(chǎn)

監(jiān)督管理總局有關(guān)自然氣處理廠建設(shè)工程初步設(shè)計《安全設(shè)備設(shè)計專

篇》的要求編寫《安全設(shè)備設(shè)計專篇》。

(2)施工掌握

施工中應(yīng)通過以下幾方面掌握質(zhì)量：①嚴格根據(jù)國家、行業(yè)標(biāo)準和

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、組織管

理力量強、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，切實執(zhí)行設(shè)計文件，確保施工全過程一直在規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準和

要求下掌握；④采納質(zhì)量牢靠、性能穩(wěn)定的裝備、材料，認真進行檢驗、

驗收及建立質(zhì)量檔案；⑤嚴格根據(jù)技術(shù)要求在容器制造過程進行監(jiān)造、

檢驗及驗收；⑥通過階段驗收、竣工驗收、技術(shù)資料整理、文件檔案建

立完成施工事后質(zhì)量掌握。

(3)生產(chǎn)管理

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安全為了生產(chǎn)，生產(chǎn)必需安全。為此應(yīng)當(dāng)做到：①強化安全管理，

建立健全各項規(guī)章制度和消防組織，管理和作業(yè)人員要經(jīng)過嚴格的崗

位安全培訓(xùn)，并經(jīng)考試方可持證上崗；②切實做好生產(chǎn)過程的巡查、維

護和檢修工作；③對于火災(zāi)爆炸等危險危害事故必需制定科學(xué)、合理而

且針對性強的應(yīng)急預(yù)案，并認真做好事故應(yīng)急預(yù)案的演練工作；④嚴格

執(zhí)行用火管理規(guī)定和要求。

4.事故案例

20XX年國內(nèi)某氣田自然氣處理廠第6套脫油脫水裝置低溫別離

器在投產(chǎn)過程中發(fā)生爆炸，其爆炸裂片引發(fā)干氣聚結(jié)過濾器連鎖爆炸

后引發(fā)火災(zāi)。事故造成2人死亡，直接損失近千萬元，停止向某重要輸

氣管道供氣長達126h,影響非常嚴峻。

(1)事故經(jīng)過

該自然氣處理廠于20XX年12月建成投產(chǎn)，共有6套采納低溫別

離法的脫油脫水裝置。事故發(fā)生前，前5套脫油脫水裝置已間續(xù)投產(chǎn)，

第6套脫油脫水裝置也在20XX年底完成安裝、試壓，由歷屬地區(qū)質(zhì)

量技術(shù)監(jiān)督管理部門確認后核發(fā)了壓力容器運用證。

20XX年6月3日上午9時30分，第6套脫油脫水裝置開頭根據(jù)

投產(chǎn)方案進氣建壓，同時采納肥皂水檢漏。之后，低溫別離器升壓至

6.24MPa時，開啟裝置干氣外輸閥，此季節(jié)流閥前壓力為9.4MPa,低

溫別離器壓力為6.2MPa,系統(tǒng)壓力正常。中年12時后停運第4套脫

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油脫水裝置，第6套脫油脫水裝置低溫別離器溫度漸漸降至?21℃(設(shè)

計最低工作溫度.41℃)。13時再次用肥皂水對各密封點檢漏，沒有發(fā)

現(xiàn)漏點，裝置運行正常。

15時許，處理廠中心掌握室值班人員聽到劇烈爆炸聲，隨后看到

第6套脫油脫水裝置附近的火光，立刻啟動全廠緊急停車程序，實施

火災(zāi)爆炸應(yīng)急預(yù)案。正在生產(chǎn)的4口氣井全部自動關(guān)閉，切斷進站氣

源。與此同時，啟動消防噴淋系統(tǒng)，對凝析油儲罐噴水降溫。但是由于

自動掌握電纜在爆炸時嚴峻損害，外輸氣出站截斷閥己不能自動關(guān)閉,

搶救人員曾屢次試圖對該截斷閥施行手動關(guān)閉，但因火勢太大，熱輻射

溫度過高而無法靠近，只好驅(qū)車至距處理廠約14km的輸氣干線1號閥

室，于16時關(guān)閉了該閥室截斷閥，將輸氣干線氣源切斷。約30分后

裝置區(qū)火勢逐步減弱，17時搶險人員關(guān)閉了外輸氣出站截斷閥，并打

開現(xiàn)場消防干粉罐，對管廊架上的導(dǎo)熱油管線等著火處進行滅火，17時

5()分左右該裝置火焰完全撲滅。

(2)事故原因

①低溫別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)過濾器，導(dǎo)致干氣聚結(jié)過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別離器開裂的主要原因。

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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)合板基材無塑性轉(zhuǎn)變溫度上升相低溫

沖擊功降低，使容器爆炸前存在較高的剩余應(yīng)力和較多的質(zhì)量問題。

④監(jiān)造人員未按《壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗規(guī)章》要求對新型材

料的焊接玉函進行評定確認，就發(fā)放了壓力容器產(chǎn)品安全性能監(jiān)督檢

驗證書；檢驗人員沒有認真履行職責(zé)，沒有按時發(fā)現(xiàn)制造缺陷。

（3）事故教訓(xùn)

①自然氣處理廠一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，最有效的撲救方法就是

快速切斷全部氣源。因此，在高壓氣井設(shè)置井下、井口緊急截斷蹲；進

站集氣管線和出站輸氣管線安裝緊急截斷閥和緊急放空閥都是非常必

要的。

②在大型自然氣處理廠設(shè)置獨立的安全儀表系統(tǒng)非常必要。這次

事故中能夠快速切斷4口生產(chǎn)氣井和全部進站氣源，安全儀表系統(tǒng)起

到了重要作用。

③由于自然氣處理廠的主要危險有害因素為火災(zāi)爆炸，故必需制

定科學(xué)、合理且針對性強的應(yīng)急預(yù)案，并應(yīng)在平常強化應(yīng)急預(yù)案的演練,

以有效應(yīng)對突發(fā)事故的發(fā)生。

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④在大型自然氣處理廠設(shè)置電視安全監(jiān)視系統(tǒng)非常必要。由于該

廠電視安全監(jiān)視系統(tǒng)的9個電視攝像頭幾乎把全廠各個角落都監(jiān)視到,

因此盡管發(fā)生爆炸后現(xiàn)場一片狼藉，無法推斷哪個容器先發(fā)生爆炸，但

將中心