??? 2. 天然氣火災爆炸危險性特征

??? 天然氣的主要組分甲烷屬于易燃易爆氣體，甲B類火災危險性，爆炸極限為5.3%～15%(體積分數)，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)，對空氣的相對密度為0.55，擴散系數為0.196，極易燃燒、爆炸，且擴散能力強，火勢蔓延迅速。

??? 因此，設備和管線中的天然氣一旦出現泄漏并遇火源，火災爆炸將會同時發生，火焰傳播速度將達到1000～4000m/s，局部爆燃壓力可達8MPa，甚至更高，因而破壞力很強，事故通常難以控制和施救。所以，天然氣處理過程中最嚴重的危險是火災和爆炸，它會出現在每一處天然氣可能泄漏的區域；其次的危險是壓力容器的物理爆炸。

由此可知，預防天然氣火災爆炸事故發生的關鍵是清除火源和防止形成爆炸性混合物。

?????? 3. 天然氣火災爆炸事故防護

為了確保天然氣處理裝置安全可靠運行，必須從設計、施工、投產試運、日常運行管理及維修等各個環節切實抓好安全工作，嚴格遵守有關安全規范和安全管理規定。

(1) 設計控制

實踐證明，確保工程設計質量是控制事故的關鍵環節。為此：①嚴格遵循國家、行業標準和規范進行設計，保證設計質量；②采用技術先進、經濟合理、成熟可靠、節能環保的工藝：技術、設備、材料；③設計中應考慮設置火災及氣體檢測系統(FGS)、電視安全監視系統以及獨立的安全儀表系統(SIS)，后者即緊急停車(ESD)和安全聯鎖系統，其中，安全儀表系統系完成異常工況或重大事故狀況時安全聯鎖保護，并實現全廠、某一裝置或設備的緊急停車，火災及氣體監測系統完成全廠可燃氣體泄漏和火災監測，在中心控制室實現集中報警，并向安全儀表系統或自動消防滅火系統發送聯鎖保護信號；④自行設計的容器材質應正確合理，并有明確的制造、檢驗和驗收要求，以確保設備制造質量；⑤外購設備、機械應有技術規格書，對其設計參數、制造標準、承擔責任、供貨范圍、技術指標、監造驗收等提出明確要求；⑥按照國家安全生產監督管理總局有關天然氣處理廠建設項目初步設計《安全設施設計專篇》的要求編寫《安全設施設計專篇》。

(2) 施工控制

施工中應通過以下幾方面控制質量：①嚴格按照國家、行業標準和規定施工，確保工程建設優質、高效和安全；②選擇施工經驗、組織管理能力強、技術水平高的施工單位施工；③建立質量目標，健全質量管理體系，切實執行設計文件，確保施工全過程始終在規定的技術標準和要求下控制；④采用質量可靠、性能穩定的設備、材料，認真進行檢驗、驗收及建立質量檔案；⑤嚴格按照技術要求在容器制造過程進行監造、檢驗及驗收；⑥通過階段驗收、竣工驗收、技術資料整理、文件檔案建立實現施工事后質量控制。

??? (3) 生產管理

安全為了生產，生產必須安全。為此應該做到：①強化安全管理，建立健全各項規章制度和消防組織，管理和作業人員要經過嚴格的崗位安全培訓，并經考試方可持證上崗；②切實做好生產過程的巡查、維護和檢修工作；③對于火災爆炸等危險危害事故必須制定科學、合理而且針對性強的應急預案，并認真做好事故應急預案的演練工作；④嚴格執行用火管理規定和要求。

?????? 4.事故案例

2005年國內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過程中發生爆炸，其爆炸裂片引發干氣聚結過濾器連鎖爆炸后引發火災。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，影響十分嚴重。

(1) 事故經過

??? 該天然氣處理廠于2004年12月建成投產，共有6套采用低溫分離法的脫油脫水裝置。事故發生前，前5套脫油脫水裝置已陸續投產，第6套脫油脫水裝置也在2004年底完成安裝、試壓，由歷屬地區質量技術監督管理部門確認后核發了壓力容器使用證。

??? 2005年6月3日上午9時30分，第6套脫油脫水裝置開始按照投產方案進氣建壓，同時采用肥皂水檢漏。之后，低溫分離器升壓至6.24MPa時，開啟裝置干氣外輸閥，此時節流閥前壓力為9.4MPa，低溫分離器壓力為6.2MPa，系統壓力正常。中年12時后停運第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，沒有發現漏點，裝置運行正常。

??? 15時許，處理廠中心控制室值班人員聽到強烈爆炸聲，隨后看到第6套脫油脫水裝置附近的火光，立即啟動全廠緊急停車程序，實施火災爆炸應急預案。正在生產的4 口氣井全部自動關閉，切斷進站氣源。與此同時，啟動消防噴淋系統，對凝析油儲罐噴水降溫。但是由于自動控制電纜在爆炸時嚴重損害，外輸氣出站截斷閥已不能自動關閉，搶救人員曾多次試圖對該截斷閥實行手動關閉，但因火勢太大，熱輻射溫度過高而無法靠近，只好驅車至距處理廠約14km的輸氣干線1號閥室，于16時關閉了該閥室截斷閥，將輸氣干線氣源切斷。約30分后裝置區火勢逐步減弱，17時搶險人員關閉了外輸氣出站截斷閥，并打開現場消防干粉罐，對管廊架上的導熱油管線等著火處進行滅火，17時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生的物理爆炸，其爆炸裂片擊穿附近的干氣聚結過濾器，導致干氣聚結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分離器開裂的主要原因。

??? ③ 制造廠家焊接工藝不完善，制造工藝不成熟，造成焊接中產生裂紋和其他焊接缺陷，導致筒節冷卷和熱校圓過程中材料脆化程度加劇，復層脆化及耐腐蝕性能降低，復合板基材無塑性轉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力和較多的質量問題。

??? ④ 監造人員未按《壓力容器產品質量監督檢驗規則》要求對新型材料的焊接玉菡進行評定確認，就發放了壓力容器產品安全性能監督檢驗證書；檢驗人員沒有認真履行職責，沒有及時發現制造缺陷。

??? (3) 事故教訓

??? ① 天然氣處理廠一旦發生火災爆炸事故，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 在大型天然氣處理廠設置獨立的安全儀表系統十分必要。這次事故中能夠迅速切斷4口生產氣井和全部進站氣源，安全儀表系統起到了重要作用。

??? ③ 由于天然氣處理廠的主要危險有害因素為火災爆炸，故必須制定科學、合理且針對性強的應急預案，并應在平時加強應急預案的演練，以有效應對突發事故的發生。

④ 在大型天然氣處理廠設置電視安全監視系統十分必要。由于該廠電視安全監視系統的9個電視攝像頭幾乎把全廠各個角落都監視到，因而盡管發生爆炸后現場一片狼藉，無法判斷哪個容器先發生爆炸，但將中心控制室電視監控錄像查看后，何時哪個容器發生先爆炸、爆炸后著火、爆炸產生的沖擊波摧毀了電纜橋架、搶救人員何時到達現場以及何時撤離都很清楚，對事故調查起到了關鍵作用。

??? ⑤ 必須使用成熟可靠的工藝、技術、設備和材料。該廠低溫分離器采用的耐低溫、耐腐蝕復合材料，國內尚無成功使用先例，因而不應在此重要工程項目中采用。

??? ⑥ 其他，詳見《天然氣常見事故預防與處理》一書中有關內容。