隨著天然氣資源的開發利用,為改善石油產品燃燒后對環境造成的污染,壓縮天然氣(CNG)和液化天然氣(LNG)得到了廣泛的推廣和應用,以滿足天然氣燃料的需要。然而,天然氣具有火災爆炸危險性,必須引起高度重視。
1. CNG和LNG的危害特征
天然氣的主要成分甲烷屬一級可燃氣體,甲類火災危險性,爆炸極限為5%~15%(體積分數),最小點火能量僅為0.28mJ,燃燒速度快,燃燒熱值高(平均熱值為33440kJ/m3),對空氣的相對密度為0.55,擴散系數為0.196,極易燃燒、爆炸,并且擴散能力強,火勢蔓延迅速。
CNG和LNG的危害主要是由于其易燃、易爆等特性,一旦發生泄漏,爆炸和火災將同時發生,且事故難以控制和施救,損失將會非常嚴重。
2. CNG和LNG的火災事故預防
天然氣在預處理、液化(或壓縮)、儲存、運輸、接收、加氣站等環節中,火災事故的預防是關鍵。CNG和LNG都是易于揮發的氣體,遇到明火容易發生火災,CNG與空氣混合后,只要溫度達到650℃左右,即使沒有火源也會自行著火;所以首先要防止CNG和LNG的泄漏或揮發,更重要的是要讓CNG和LNG盡量遠離火源。在操作中存在多種引火源:設備控制系統是對各種設備實施手動或自動控制的系統,潛在著電氣火花;天然氣在管道中高速流動,易產生靜電火源;操作中使用工具不當,或因不慎造成的摩擦、撞擊火花等。CNG和LNG站絕大多數建立在車輛來往頻繁的交通干道之側,周圍環境較復雜,受外部點火源的威脅較大,如鄰近建筑煙囪的飛火,鄰近建筑的火災,頻繁出入的車輛,人為的煙火、打火機火焰、手機電磁火花、穿釘鞋摩擦、撞擊火花、化纖服裝穿脫產生的靜電火花,燃放鞭炮的散落火星,雷擊等,均可成為加氣站火災的點火源。所以要嚴格控制用火,嚴禁煙火和明火,防止摩擦撞擊打火,作業時不得使用電氣焊、割;CNG和LNG站內壓縮機組和儲氣瓶組與周圍建、構筑物等的防火間距,不應小于(汽車加油加氣站設計與施工規范)GB 50156—2002的規定。加氣站內的總平面布置應按照《建筑設計防火規范》和《城市燃氣設計規范》進行,除儲氣瓶(儲氣井)、生產建筑和必要的輔助設施外,不宜布置其他建筑。加氣站生產、辦公室應分區設置。加氣站區內的儲氣瓶組(儲氣井)、壓縮機間、調壓間、加氣機等應有明顯分隔,并符合規范規定的間距。
3. CNG和LNG的爆炸事故預防
天然氣的主要成分甲烷爆炸極限為5%~15%(體積分數),所以在空氣中,如果CNG或LNG泄漏或揮發,濃度達到甲烷的爆炸極限,遇火即發生爆炸,會造成不可估量的損失。壓縮天然氣加氣站技術要求充裝站的壓縮機必須加壓至25MPa以上,才能將天然氣壓縮到鋼瓶內,這是目前國內可燃氣體的最高壓力儲存容器。若鋼瓶質量或加壓設備不能滿足基本的技術要求,稍有疏忽,便可發生爆炸或火災事故。系統高壓運行容易發生超壓,系統壓力超過了其能夠承受的許用壓力,最終超過設備及配件的強度極限而爆炸或局部炸裂。
加氣站內爆炸危險區域的等級范圍劃分應按《汽車加油加氣站設計與施工規范》GB 50156—2002確定。按照《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB 50058的規定,使用高于或等于相應作業區域氣體級別的防爆電氣設備。爆炸危險區域慎用移動式和便攜式電器,禁止私拉亂接,違章用電。為了能及時檢測到可燃氣體非正常超量泄漏,以便工作人員盡快進行泄漏處理,防止或消除爆炸事故隱患,加氣站應設置可燃氣體檢測報警系統。壓縮天然氣儲氣瓶間(棚)、天然氣泵和壓縮機房(棚)等場所應設置可燃氣體檢測器。報警器宜集中設置在控制室或值班室內,操作人員能及時得到報警。可燃氣體檢測器和報警器的選用和安裝,應符合國家行業標準《石油化工企業可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》SH3063的有關規定。可燃氣體檢測器報警(高限)設定值應小于或等于可燃氣體爆炸下限濃度值的25%。
儲氣瓶應選用符合國家有關規定和標準的產品。加氣站宜選用同一種規格型號的大容積儲氣瓶,大容積儲罐具有瓶閥少、接口少、安全性高等優點。
加氣站的儲氣瓶(儲氣井)間宜采用開敞式或半開敞式鋼筋混凝土結構或鋼結構,有利于可燃氣體擴散和通風,并增大建筑物的泄壓比,屋面應采用非燃燒輕質材料制作。儲氣瓶組(儲氣井)與壓縮機、調壓器間、變配電間,在不能滿足相應防火間距要求時,應采用鋼筋混凝土防火隔墻隔開,隔墻頂部應比儲氣瓶組(儲氣井)頂部高1m及以上,隔墻長度應為儲氣瓶組(儲氣井)總長,并在兩端各加2m及以上,隔墻厚度不應小于0.2m,可防止事故發生時相互影響。防火墻應能抵抗一定的爆炸壓力。
為了防止爆炸性混合物的形成,爆炸危險區域內的房間應采取通風措施,以防止發生中毒和爆炸事故。采用自然通風時,通風口總面積不應小于300cm2/m2(地面),通風口不應少于2個,且應靠近可燃氣體易積聚的部位設置,盡可能均勻,不留死角,以便可燃氣體能夠迅速擴散。對于可能泄漏天然氣的建筑物,向上排風為主。采用強制通風時,通風設備的通風能力在工藝設備工作期間應按每小時換氣15次計算,在工藝設備非工作期間應按每小時換氣5次計算。加氣站內的所有設備、閥門、管道、管件的設計壓力應比最大工作壓力高10%,且在任何情況下不應低于安全閥的起始工作壓力。
另外,在LNG泄漏遇到水情況下(例如集液池中的雨水),水與LNG之間非常高的熱傳遞速率,LNG將激烈地沸騰并伴隨大的響聲、噴出水霧,導致LNG蒸氣爆炸。這個現象類似水落在一塊燒紅的鋼板上發生的情況,可使水立即蒸發,為避免這種危險,應定期排放集液池中的雨水。
上一篇:化工生產中傳質過程的安全技術
下一篇:硫化罐防爆措施