一、概述
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??? 運用定性與定量分析的方法,從天然氣及甲醇的性質、主要生產(chǎn)設備和生產(chǎn)過程三個方面對天然氣采氣廠集氣站的火災爆炸危險性進行評價。
??? 天然氣采氣廠集氣站是氣田集輸生產(chǎn)最基本的單元,它的主要任務是將氣田中采出的油氣混合物收集起來,經(jīng)初步處理后輸送到用戶或儲存。集氣站內的主要生產(chǎn)設備有:脫水橇(器)、天然氣加熱爐、計量分離器、油氣分離器、油氣輸送泵、儲油罐、通球清管設施、輸氣管道及SLC503和SCAN3000生產(chǎn)自控系統(tǒng)一套等。
??? 二、生產(chǎn)工藝簡述
??? 1 天然氣組分
??? 油氣田所在的地埋位置不同,開采和處理后的天然氣組分也各不相同,大體上甲烷組分占天然氣組分體積的90%以上,其他輕烴極少;H2S含量在20~1600mg/m3之間。(安全管理 <http://www.riskmw.com/>交流-www.riskmw.com)
??? 2 生產(chǎn)工藝
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??? 集氣站生產(chǎn)工藝流程主要有天然氣加熱、節(jié)流、分離、脫水、計量等處理過程。集氣站采用高壓集氣、集中注醇、多井加熱、間隔計量、加醇脫水、天然氣發(fā)電等藝,利用SCADA系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集,通過一點多址通訊網(wǎng)向氣田調度中心傳輸數(shù)據(jù)資料,實現(xiàn)生產(chǎn)自動化管理。
??? 由集氣站所管轄的氣井井口采出的高壓天然氣,經(jīng)采氣管線輸入到站內,采用多井式加熱爐以提高節(jié)流前的天然氣溫度,防止節(jié)流后溫度低而形成水化物堵塞。加熱后的高壓天然氣經(jīng)針形閥節(jié)流后,壓力降到所要求的值后,經(jīng)總機關(閥門)合理分配后進入生產(chǎn)分離器或計量分離器,將天然氣中的凝析油、污水和機械雜物等進行初步分離,再通過脫水橇利用三甘醇的親水性和天然氣逆流接觸脫水后,生產(chǎn)出合格的天然氣。
??? 3 輔助生產(chǎn)工藝
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??? 3.1 注醇流程
??? 采用高壓集中注醇工藝,利用高壓柱塞泵,將計量后的甲醇通過注醇管線注入到井口及采氣管線,防止油管和采氣管線中形成天然氣水化物。對東北和西北等冬季寒冷地區(qū),每年10月至來年4月期間需要在生產(chǎn)流程中加入甲醇。
??? 3.2 放空流程
??? 為防止系統(tǒng)超壓及根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求,站內部分設備設有安全泄壓放空管,匯聚至放空總管后燃燒排空。
??? 3.3 計量
??? 氣井產(chǎn)量采用周期性間歇計量,計量周期至少2天,每次計量時間不少于8h,單井產(chǎn)量和外輸均采用孔板流量計計量。
??? 3.4 排污流程
??? 工藝設備產(chǎn)生的污水經(jīng)排污總管匯聚后,輸往地下污水罐收集儲存,不定期拉至凈化廠凈化回注地下。
??? 4 主要生產(chǎn)設備及工藝條件
??? 長慶油田某集氣站的主要生產(chǎn)設備及工藝條件見表1。
??? 表1 主要生產(chǎn)設備及工藝條件
??? 三、火災爆炸危險性分析
??? 1 天然氣及甲醇火災爆炸特性
??? 天然氣是以低分子量烷烴碳(甲烷)為主組成的氣體混合物,硫化氫含量也較高。天然氣無色、無臭、易燃,在常溫常壓下呈氣態(tài),屬于甲類火災危險性物質。天然氣的火災爆炸危險特性見表2。
??? 表2 天然氣及甲醇的火災爆炸特性表
??? 序號物質名稱閃點/℃組別引燃溫度/℃爆炸極限/V%火災危險性類別
??? 上限下限
??? 1
??? 2
??? 3
??? 4天然氣
??? 甲烷
??? 硫化氫
??? 甲醇-
??? -
??? -
??? 11T1
??? T1
??? T3
??? T1482~632
??? 538
??? 260
??? 4555.0
??? 5.3
??? 4.0
??? 5.514.0
??? 15.0
??? 46.0
??? 36.0甲
??? 甲
??? 甲
??? 甲
??? 1.1 甲烷
??? 甲烷是天然氣中最主要的成分,呈氣態(tài),比空氣輕,易燃易爆,屬于甲類火災危險性物質。與空氣混合能形成爆炸性混合物,遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險,燃燒分解產(chǎn)物為一氮化碳、二氧化碳。
??? 1.2 硫化氫
??? 硫化氫是無色有臭雞蛋味的易燃性氣體,比空氣重。長慶油田的天然氣組分中,硫化氫的含量大體在0.3%(V/V)左右。硫化氫屬于甲類火災危險性物質。與空氣混合能形成爆炸性混合物,遇高熱和明火能引起燃燒爆炸,燃燒分解產(chǎn)物為氧化硫。硫化氫是強烈的神經(jīng)毒物,硫化氫及其燃燒生成的產(chǎn)物二氧化硫有毒性,危害人體。硫化氫對鋼材可引起氫脆和硫化物應力腐蝕。
??? 1.3 甲醇
??? 甲醇是甲類火災危險性有毒液體,與空氣混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高熱能引起燃燒爆炸,其蒸氣比空氣重,能在較低處擴散到相當遠的地方,遇明火會引著回燃。
??? 甲醇的火災爆炸特性見表2。
??? 2 生產(chǎn)設備火災爆炸危險性
??? 按照《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》中對生產(chǎn)工藝裝置火災危險性分類,集氣站生產(chǎn)裝置為甲類火災危險性工藝裝置,其生產(chǎn)設施大多具有能夠引發(fā)火災爆炸的危險特征。
??? 2.1 加熱爐
??? 加熱爐屬于明火爐,集氣站加熱募尤冉櫓屎腿劑銜烊黃?,工作压力初普N紗?0MPa以上。加熱爐燃料系統(tǒng)的壓力控制、氣水分離設施、燃料氣進爐前管線阻火器的工作狀態(tài)、加熱爐的壓力表、溫度表、液位計、防爆門、防風口、火焰觀察孔是巡回檢查的重點部位。加熱爐排氣煙囪也是易被雷擊的對象。
??? 2.2 脫水橇(器)
??? 脫水橇(器)是由多種設備組合而成的,處理的介質為天然氣。吸收塔、閃蒸罐、燃料分配罐的壓力在0.3~6.6MPa之間,屬于承壓設備;閃蒸罐、重沸器的溫度較高;同時重沸器用天然氣作加熱燃料,屬于明火設備;吸收塔為集氣站最高的設備,是防雷的重點設備。
??? 脫水橇(器)尾閥控制著整個系統(tǒng)的壓力,是監(jiān)控的重點;燃料分配罐排污閥、過濾器壓差、控制器及減壓閥、重沸器火焰,以及設備的壓力、溫度及液位是巡回檢查的重點。
??? 2.3 總機關及單井入口管組
??? 由于從上游來的天然氣在壓力、溫度及流量等方面缺乏嚴格控制,進站閥門的操作(流量分配、開啟壓力、閥門密封狀況)很重要,集氣總機關閘門盤根泄漏將是重大危險源。
??? 2.4 甲醇罐
??? 集氣站多采用高壓集中注醇工藝,利用高壓柱塞泵,將計量后的甲醇通過注醇管線注入到井口采氣管線,防止油管和采氣管線中形成天然氣水化物。站內設的甲醇罐為露天地上臥式布置,容量大多在10m3以上,已構成重大危險源。
??? 2.5 污水罐
??? 污水罐為地下布置。污水罐內存有殘留的天然氣、硫化氫、機油及其他烴類有機混合物,這些物質或是易燃易爆的,或是有毒的。在通氣口中會不斷排出含有烴類和硫化氫的混合氣體;在排污車裝運污水時,污水罐區(qū)附近空氣中含有烴類和硫化氫的混合氣體濃度會更大些。重點是預防不正常狀態(tài)下硫化氫氣體在污水罐地面長期、大量地積聚,它將是急性中毒的主要危險源。