天然氣深冷站火災(zāi)危險(xiǎn)性分析及對(duì)策

周向軍

【摘 要】天然氣作為清潔能源，使用越來(lái)越廣泛，但天然氣站主要的危險(xiǎn)因素為爆炸、火災(zāi)，因此對(duì)天然氣站的消防安全研究顯得尤為重要。天然氣深冷站是以深冷裝置為核心，以加工處理天然氣為主要工作的生產(chǎn)單位，是向石化提供原料的主要產(chǎn)能單位之一，目前在我國(guó)大慶油田、中原油田等都有應(yīng)用。本文通過(guò)介紹深冷站裝置和生產(chǎn)工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)，研究分析其存在的火災(zāi)危險(xiǎn)及防范對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】天然氣 深冷站 火災(zāi)危險(xiǎn)性 防范對(duì)策

利用天然氣所含各組分沸點(diǎn)的差別，在約-100℃以下的低溫分離回收其中某些組分的過(guò)程。工業(yè)上通常將-100℃以下的低溫冷凍，稱為深度冷凍，簡(jiǎn)稱深冷。天然氣深冷站內(nèi)一般設(shè)置有壓縮機(jī)廠房、膨脹機(jī)廠房、輕烴儲(chǔ)罐區(qū)、壓力排污罐、配電室、值班室及相關(guān)泵房配套管線等建筑設(shè)施。在生產(chǎn)過(guò)程中由于涉及可燃?xì)怏w并伴隨溫度壓力的變化，存在一定的火災(zāi)危險(xiǎn)。

1 深冷裝置及工藝流程

深冷裝置以燃?xì)廨啓C(jī)為動(dòng)力、雙級(jí)膨脹無(wú)輔助制冷劑的制冷工藝，主要任務(wù)是提高天然氣的處理深度，增加輕烴產(chǎn)量，解決天燃?xì)庋b置處理能力不足放空問(wèn)題，提高經(jīng)濟(jì)效益。深冷裝置的燃?xì)廨啓C(jī)主要由空氣壓縮機(jī)、燃燒室、透平等部分組成。

1.1 燃?xì)廨啓C(jī)工作原理

燃?xì)廨啓C(jī)采用開式等壓循環(huán)。空氣在環(huán)境溫度和壓力下通過(guò)過(guò)濾器被吸入壓縮機(jī)?？諝馔ㄟ^(guò)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，空氣的壓力升高、速度增加，同時(shí)定子葉片使氣體速度的增加轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫Φ脑黾?，最終空氣達(dá)到最大壓力后離開壓縮機(jī)。該高壓空氣流入燃料室，在燃燒室內(nèi)，燃燒使氣體達(dá)到最高的溫度值，及最大的體積增加。熱的燃?xì)怆x開燃燒室進(jìn)入壓縮機(jī)透平，此時(shí)燃?xì)獾囊徊糠譄崮芎蛪毫δ苡糜隍?qū)動(dòng)壓縮機(jī)和輔助齒輪箱；另一部分繼續(xù)流入動(dòng)力透平，轉(zhuǎn)變成有用功由輸出軸輸出。最后燃?xì)馀蛎浀匠?，離開透平排入到大氣中。燃?xì)廨啓C(jī)由靜止起動(dòng)時(shí)，需用起動(dòng)機(jī)帶著旋轉(zhuǎn)，待加速到能獨(dú)立運(yùn)行后，起動(dòng)機(jī)才脫開。對(duì)于一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)說(shuō)，除了主要部件外還必須有完善的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，此外還需要配備良好的附屬系統(tǒng)和設(shè)備，包括：起動(dòng)裝置、燃料系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、空氣濾清器、進(jìn)氣和排氣消聲器等。

1.2 工藝流程

原料氣以0.03-0.05MPa，-5℃-20℃，25000Nm3/h，100%負(fù)荷進(jìn)入裝置，首先經(jīng)燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的離心壓縮機(jī)三級(jí)增壓至2.76 MPa，后經(jīng)高、低壓膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心壓縮機(jī)增壓至5.17 MPa，增壓過(guò)程中冷凝分離出來(lái)的重?zé)N由干燥器干燥，然后進(jìn)脫甲烷塔。原料氣在5.17 MPa、38℃下，進(jìn)入脫水裝置，共兩個(gè)床，一個(gè)吸附，另一個(gè)再生，每八小時(shí)循環(huán)一次，脫水后的原料氣冷卻到-57℃，分離出的液烴，由液位調(diào)節(jié)閥節(jié)流后到-102℃左右，進(jìn)入脫甲烷塔上，原料氣進(jìn)入冷卻塔頂回流，氣相進(jìn)入高壓膨脹機(jī)膨脹到1.7 MPa，-97℃的氣液兩相物流（帶液量均為13%）進(jìn)入脫甲烷塔，經(jīng)換熱后，進(jìn)入低壓膨脹機(jī)膨脹到0.3 MPa -0.4 MPa、-43℃，返回與原料氣換熱，升溫至32℃作為貧氣產(chǎn)品外輸。塔底液態(tài)烴經(jīng)泵輸送到儲(chǔ)罐以備外輸。

2 深冷站的火災(zāi)危險(xiǎn)性

2.1 工藝過(guò)程中火災(zāi)危險(xiǎn)

深冷站在對(duì)天然氣加工處理時(shí)涉及的主要危險(xiǎn)物是原料天然氣，輔料有作為防凍劑的甲醇，產(chǎn)品是天然氣和輕烴。均是易燃、易爆物質(zhì)。在生產(chǎn)過(guò)程中僅有輕微的泄漏或少量釋放，不具備發(fā)生火災(zāi)爆炸的條件，但在異常情況下，可能發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，原因有：

（1）管道或設(shè)備存在涉及缺陷、材料缺陷、施工質(zhì)量缺陷、長(zhǎng)期使用磨損、人員誤操作等原因造成易燃易爆介質(zhì)泄露，泄露的易燃易爆介質(zhì)遇火源（明火、靜電火花、機(jī)械火花、電器火花、高溫物體或雷電），有可能引發(fā)火災(zāi)事故；泄露的易燃易爆氣體濃度達(dá)到爆炸濃度極限，遇火源，則可能發(fā)生爆炸、火災(zāi)事故；（2）維修、施工時(shí)置換、吹掃不徹底，管道或容器存在爆炸性氣體混合物，遇火源，有可能發(fā)生爆炸、火災(zāi)事故；（3）大量的易燃、易爆危險(xiǎn)物質(zhì)，若發(fā)生泄露或可燃?xì)怏w在電纜溝或污水排放系統(tǒng)中積聚，遇到火源也可能引起火災(zāi)、爆炸事故；（4）裝置異常的情況下火炬、放空裝置排放的可燃物擴(kuò)散，遇火源可引起火災(zāi)爆炸事故；（5）冬季設(shè)備及管線凍結(jié)后，體積膨脹，可能將裝備管線或閥門凍裂，墊片凍壞，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，解凍后可能造成嚴(yán)重的泄露，引起火災(zāi)、爆炸。

2.2 輕烴儲(chǔ)罐

輕烴儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存量很大，一旦發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故，危害特別大，造成火災(zāi)爆炸的原因可能有：

（1）檢修時(shí)儲(chǔ)罐內(nèi)的介質(zhì)未完全置換或清理不干凈；（2）儲(chǔ)罐用于檢測(cè)溫度、壓力、液位等安全附件或相應(yīng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障，造成控制失靈，引發(fā)安全事故。特別是液位報(bào)警系統(tǒng)失靈時(shí)，引發(fā)泄露；（3）使用過(guò)程中，罐體的腐蝕造成罐體厚度減薄、罐強(qiáng)度下降，介質(zhì)泄漏后不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)；（4）罐體材質(zhì)、制造、安裝存在缺陷導(dǎo)致罐破裂或撕裂后泄露；（5）操作失誤導(dǎo)致罐壓力升高，超壓引起罐體爆裂。

2.3 工藝管道

（1）管道材料缺陷或焊接缺陷，焊縫開裂；（2）管道由于腐蝕造成穿孔；（3）由于外物撞擊而造成的管線破裂；（4）由于低溫造成管道凍脹破裂泄露；（5）操作失誤。

2.4 公用工程及維修檢修造成的火災(zāi)危險(xiǎn)

（1）動(dòng)火作業(yè)時(shí)不按照規(guī)定辦理動(dòng)火證、不執(zhí)行動(dòng)火證規(guī)定的安全措施，動(dòng)火時(shí)未按安全操作規(guī)程施工；（2）在易燃易爆物質(zhì)未置換完全或者相連管道、容器未完全切斷，使用非防爆工具時(shí)可能造成火災(zāi)、爆炸事故。

3 火災(zāi)防范對(duì)策

3.1 落實(shí)企業(yè)消防安全主體責(zé)任

（1）落實(shí)消防安全評(píng)估制度。企業(yè)要根據(jù)本單位的生產(chǎn)安全的重點(diǎn)環(huán)節(jié)與實(shí)際情況，依托有資質(zhì)的消防技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)開展消防安全評(píng)估工作。針對(duì)評(píng)估的結(jié)果，要召開專門會(huì)議研究，制定切實(shí)可行的整改方案與防范措施，同時(shí)要積極向上級(jí)主管單位匯報(bào)，爭(zhēng)取落實(shí)整改資金。（2）嚴(yán)格履行消防行政審批。企業(yè)要對(duì)新建、改建、擴(kuò)建建筑進(jìn)行消防行政審批申報(bào)、補(bǔ)報(bào)。設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)過(guò)程都應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)管，凡企業(yè)存在違規(guī)建設(shè)未經(jīng)消防行政審批合格的，一律不得施工、生產(chǎn)。（3）完善消防組織建設(shè)，推行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理。企業(yè)要加強(qiáng)消防組織建設(shè)，明確消防職責(zé)到崗、到人。要推行標(biāo)準(zhǔn)化管理，督促企業(yè)員工按照相關(guān)安全操作規(guī)程進(jìn)行作業(yè)。要健全消防安全制度，認(rèn)真排查整改的火災(zāi)隱患，對(duì)危險(xiǎn)、落后工藝進(jìn)行改造，更換成先進(jìn)設(shè)備，提升其整體安全水平，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)安全。

3.2 部門聯(lián)動(dòng)，科學(xué)創(chuàng)新消防監(jiān)管模式

安監(jiān)、消防、環(huán)保等部門要建立常態(tài)化的聯(lián)勤機(jī)制，定期召開聯(lián)席會(huì)議，專題探討石油化工企業(yè)階段的安全現(xiàn)狀，并針對(duì)石油化工企業(yè)存在工藝設(shè)備、廠房建筑、安全部局等方面提出合理化的建議并上報(bào)政府予以解決。消防部門要科學(xué)創(chuàng)新加強(qiáng)石油化工企業(yè)的監(jiān)督管理。消防監(jiān)督人員應(yīng)定期組織企業(yè)人員開展安全培訓(xùn)，邀請(qǐng)石油化工企業(yè)的專門技術(shù)人員，講解生產(chǎn)工藝流程中可能出現(xiàn)的火災(zāi)危險(xiǎn)。根據(jù)石油企業(yè)地處偏遠(yuǎn)及規(guī)模較大的實(shí)際情況。消防監(jiān)督人員應(yīng)采取日常檢查和駐廠檢查的形式開展監(jiān)督檢查。針對(duì)檢查的問(wèn)題要集中約談單位的消防安全管理人和消防安全負(fù)責(zé)人，給以企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人以警示教育。針對(duì)檢查出的問(wèn)題在反饋給油田本單位之外，要函告給其上級(jí)主管部門，爭(zhēng)取上級(jí)部門的重視，撥付火災(zāi)隱患整改資金。消防部門要開展形式多樣的消防宣傳教育培訓(xùn)活動(dòng)。要借助新聞、廣播、電視臺(tái)、網(wǎng)站等多種媒體適時(shí)對(duì)企業(yè)消防安全隱患和積極整改火災(zāi)隱患分類正反面來(lái)報(bào)道。同時(shí)采取宣講團(tuán)專題培訓(xùn)和監(jiān)督檢查即時(shí)培訓(xùn)相結(jié)合的方式，宣講工作中注意防火的注意事項(xiàng)。

3.3 強(qiáng)化宣傳教育培訓(xùn)，增強(qiáng)員工消防素質(zhì)

（1）企業(yè)要制定專門的消防安全培訓(xùn)計(jì)劃，特別是新招聘員工必須進(jìn)行消防安全崗前培訓(xùn)，合格后方可上崗。強(qiáng)化培訓(xùn)和實(shí)際操作，保證員工普遍掌握如何報(bào)警、使用消防器材、撲救初期火災(zāi)等消防“四個(gè)能力”建設(shè)。（2）各石化企業(yè)要結(jié)合企業(yè)火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的實(shí)際情況，制定有針對(duì)性的滅火應(yīng)急疏散預(yù)案，每半年組織一次消防演練。（3）在公共部位的醒目位置設(shè)置宣傳防火、滅火、應(yīng)急逃生等常識(shí)的宣傳板。消防設(shè)施器材的標(biāo)識(shí)設(shè)置規(guī)范、醒目，并由文字或圖例標(biāo)明操作使用方法。利用單位廣播、視頻設(shè)備播放消防安全知識(shí)。