二○一四年二月新員工入職安全教育

天然氣基礎知識

第一頁，共三十五頁。

第一部分天然氣的基本特性一、天然氣性質(zhì)二、天然氣易燃性三、天然氣易爆性四、天然氣擴散性五、天然氣腐蝕、毒害和窒息性第二頁，共三十五頁。

第二部分天然氣生產(chǎn)的安全要求一、天然氣輸送管線的特點二、天然氣生產(chǎn)的安全要求三、輸氣管道運行及維修的安全措施四、工藝場區(qū)的安全注意事項第三頁，共三十五頁。

第一部分天然氣的基本特性

一、天然氣性質(zhì)

天然氣是古生物遺骸長期沉積于地下,經(jīng)慢慢轉(zhuǎn)化及變質(zhì)裂解而產(chǎn)生的氣態(tài)碳氫化合物,具可燃性,多在油田開采原油時伴隨而出.天然氣蘊藏在地下約3000-4000米之多孔隙巖層中,主要成分為甲烷,比重0.65,比空氣輕,具有無色、無味、無毒的特性,以碳氫化合物為主的混合氣。天然氣中的碳氫化合物，主要是烷烴類，其中甲烷是最主要組分，呈氣態(tài)，其次還有乙烷、丙烷、丁烷，在常溫、常壓下也為氣態(tài)，少量的戊烷、己烷等常溫常壓下為液態(tài)物?；旌蠚庵蟹菬N類氣體有二氧化碳、硫化氫、氮、氫、水蒸氣等。含H2S的天然氣具有較大的毒性。當H2S濃度達到一定之后，將危及人的生命安全。第四頁，共三十五頁。

按照來源不同，天然氣可分為純氣田天然氣、凝析氣田天然氣和油田伴生天然氣3類。目前天然氣大部分是用作工業(yè)燃料和化工原料，而且又是以管道輸送的商品，因此天然氣分級的主要指標是熱值、硫化氫含量和總硫含量、以及凝析液含量。天然氣中的硫化氫對人體有毒害，而其中的硫含量在燃燒后會形成二氧化硫，對人體也有危害。第五頁，共三十五頁。甲烷的物理性質(zhì)

分子式：CH4

物理狀況：氣體(或液化氣體)

沸點：-161.5℃

相對密度(水=1)0.42/-164℃

相對密度(空氣=1)0.55

閃點：-188°C

自燃點：5.38℃

臨界溫度：-82.6℃

爆炸極限：下限(V%):5上限(V%):15第六頁，共三十五頁。二、天然氣易燃性1、燃燒的條件有可燃物質(zhì)存在，如木材、酒精、天然氣、煤、氫等；有助燃物質(zhì)存在，常見者為空氣、氧及強氧化劑等；有能導致燃燒的能源即點火源，如撞擊、摩擦、明靜、電火花、雷電等;可燃物、助燃物和點火源是構(gòu)成燃燒的三要素，缺少其中任何一個燃燒就不能發(fā)生。第七頁，共三十五頁。

2、天然氣的燃燒速度天然氣的燃燒不需要像固體、液體那樣經(jīng)過熔化、蒸發(fā)過程，所以燃燒速度很快。氣體的燃燒速度通常用火焰?zhèn)鞑ニ俣葋砗饬??；鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣仍诓煌睆降墓艿乐袦y試時其值不同。一般講火焰?zhèn)鞑ニ俣入S著管道直徑增加而增加，當達到某個直徑時速度就不再增加。同樣，隨著管道直徑的減小而減小，當直徑小到一定程度時火焰就不再傳播而熄滅，這是因為管子直徑減小時熱損失所致，這也是阻火器的原理。第八頁，共三十五頁。

3、天然氣的燃燒溫度燃燒溫度實質(zhì)上就是火焰溫度。因為可燃物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生的熱量是在火焰燃燒區(qū)域內(nèi)析出的，因而火焰溫度就是燃燒溫度。天然氣的燃燒時的溫度可達2020度。第九頁，共三十五頁。

三、天然氣易爆性1、爆炸極限天然氣與空氣以一定比例混合后，可能形成一種能燃燒或爆炸的混合氣體，一遇火源就能發(fā)生燃燒，在有限空間內(nèi)也能發(fā)生爆炸。這種遇火源能發(fā)生燃燒或爆炸的濃度范圍稱之為爆炸極限。能發(fā)生燃燒或爆炸的天然氣最低濃度稱之為爆炸下限，能發(fā)生燃燒或爆炸的天然氣最高濃度稱之為爆炸上限。一般以天然氣在空氣中的體積百分數(shù)來表示。天然氣的爆炸極限在5%-15%之間。

第十頁，共三十五頁。2、天然氣爆炸危險性天然氣泄漏在空氣中，其濃度達到爆炸極限范圍時，遇火源即將發(fā)生燃燒或爆炸，當天然氣濃度低于下限時，遇火源既不爆炸也不燃燒，當天然氣濃度高于上限時，遇火源不爆炸但能燃燒。在容器或管道內(nèi)，如果有天然氣與空氣形成的混合氣體，其濃度在爆炸極限范圍時，遇火源即發(fā)生燃燒或爆炸，這種爆炸危險性更大。

第十一頁，共三十五頁。

四、天然氣擴散性由于氣體分子間的空隙很大，分子又在不斷地運動，可燃氣體能以任何比例與空氣混合，說明氣體具有無限的摻混性。比空氣輕的可燃氣體逸散在空氣中，容易與空氣形成爆炸性混合物，順風漂移，遇火源即爆炸蔓延，如天然氣中的氫、甲烷等。比空氣重的可燃氣體若發(fā)生泄漏，就漂流在地面、溝渠、廠區(qū)死角處，長時間積聚不散，一旦遇火源即能燃燒和爆炸，如天然氣中的丁烷、戊烷、硫化氫等。

第十二頁，共三十五頁。

五、天然氣腐蝕、毒害和窒息性天然氣中某些組分，如H2S、CO、CO2等不僅腐蝕設備，降低耐壓強度，嚴重者可導致設備裂隙、漏氣，遇火源引起燃燒爆炸事故，而且對人體極為有害。當大量天然氣擴散到空氣或房間中，達到一定濃度，使含氧量減少，嚴重時可使人窒息死亡。第十三頁，共三十五頁。人的一天吸入空氣量人休息時，每次呼吸量約500ml；休息時的呼吸速率約為12次/min；常溫常壓下，空氣密度1.205g/cm3；每人每天呼吸空氣量：第十四頁，共三十五頁。氧濃度與相對生理反應安全界限，但應連續(xù)實施供氣。呼吸及脈搏增加，頭痛、惡心目眩惡心，肌力下降，無法支撐體重而墜落。顏面蒼白，意識不清。失神昏倒，7～8分鐘內(nèi)死亡。瞬間昏倒，停止呼吸，痙攣，6分鐘內(nèi)死亡。第十五頁，共三十五頁。硫化氫物理特性和毒理作用

H2S是可燃性無色氣體，具有典型的臭雞蛋味，相對分子質(zhì)量34.08，對空氣的相對密度1.19，熔點-82.9℃，沸點-60.3℃，易溶于水，20℃時2.9體積氣體溶于1體積水中，亦溶于醇類、二硫化碳、石油溶劑和原油中。20℃時蒸氣壓為1874.5kPa，空氣中爆炸極限為4.3％—45.5％（體積比），自燃溫度260℃，它在空氣中的最終氧化產(chǎn)物為硫酸和（或）硫酸根陰離子。H2S的毒性較一氧化碳的毒性大五至六倍，幾乎與氰化物同樣劇毒。為防止井場大氣含H2S對人體毒害，國內(nèi)目前規(guī)定安全臨界濃度為20mg/m3。H2S溶于水形成弱酸，對金屬的腐蝕有電化學失重腐蝕、氫脆和硫化物應力腐蝕開裂。氫脆破壞往往造成井下管柱的突然斷落，地面管匯和儀表的爆破、井口裝置的破壞，甚至發(fā)生嚴重的井噴失控或著火事故。第十六頁，共三十五頁。第二部分天然氣生產(chǎn)的安全要求一、天然氣輸送管線的特點輸氣管道的特點是：管徑大、管線長、工作壓力高、連續(xù)運行、輸氣量大。目前，我國輸氣管道最大管徑為1016mm,長達數(shù)千公里，國外大型輸氣管道管徑達1420mm,工作壓力10Mpa，年輸氣能力可達500億立方米。

第十七頁，共三十五頁。天然氣是易燃易爆物質(zhì)，若在空氣中的濃度在爆炸極限范圍內(nèi)，遇火即爆炸，破壞性極大。當輸氣壓力超過管道允許工作壓力或因材質(zhì)、焊接缺陷、腐蝕壁厚減薄等使其承壓能力下降到輸氣壓力以下，很容易產(chǎn)生爆管、泄漏，高壓氣流從管道破口中急劇沖出，撕裂管道，破壞設備，往往就會發(fā)生爆炸，造成人員傷亡和重大火災。第十八頁，共三十五頁。

當輸氣管道穿過人口較稠密地區(qū)或靠近一些有火源的重要設施時，若天然氣泄漏，極易爆炸起火，損失重大。在荒野山區(qū)，管道一旦爆炸起火，往往因火勢迅猛，同時受到消防力量不足等條件的限制，滅火非常困難。搶修機具也無法到達事故現(xiàn)場。輸氣管道的事故不但給輸氣系統(tǒng)造成破壞，危及工作人員和附近地區(qū)群眾的生命財產(chǎn)安全，還會造成環(huán)境污染，還由于突然停止供氣，使用氣的工礦企業(yè)停工停產(chǎn)，造成很大的間接影響和損失。第十九頁，共三十五頁。1、介質(zhì)的特性：天然氣具有易燃易爆、易蒸發(fā)和易于聚集靜電等特點，當氣體與空氣混合到一定的比例范圍之內(nèi)時，即形成可爆性氣體，若遇明火（包括電火花）立即爆炸，從而造成極大的破壞。天然氣還有一定的毒性，如果大量泄漏或不合理排放，將會造成中毒事件。第二十頁，共三十五頁。2、生產(chǎn)方式：輸氣生產(chǎn)具有自動化、密閉化和連續(xù)化的特點，對人與人及人與機之間的協(xié)調(diào)有很高的要求，這就需要通過嚴格的規(guī)章制度，嚴密的勞動組織和生產(chǎn)指揮系統(tǒng)，以及嚴細的技術(shù)要求等。3、生產(chǎn)工藝：長距離輸氣管線由于輸送量大、連續(xù)性強、線長、站多，而且輸送的又是易燃易爆的氣體，其危險性是很大的。第二十一頁，共三十五頁。二、天然氣生產(chǎn)的安全要求1、防火防火是天然氣生產(chǎn)中的一項極為重要的安全措施。防火的基本原則是，設法防止燃燒必要條件的產(chǎn)生；而滅火措施則是設法消除已產(chǎn)生或形成的燃燒必要條件。根據(jù)上述原則，在天然氣生產(chǎn)中要采取下述的防火措施：第二十二頁，共三十五頁。在危險場所應嚴格控制火源。在危險場所應設置防火安全裝置、自動報警系統(tǒng)及通風設施。采用與生產(chǎn)性質(zhì)相適應的耐火建筑等級。采用能夠限制火焰發(fā)展規(guī)模的技術(shù)措施。嚴防生產(chǎn)設備的“跑、冒、滴、漏”。組織訓練消防隊伍，建立健全防火與消防的組織機構(gòu)。配備相應的消防器材。第二十三頁，共三十五頁。2、防爆

泄壓、稀釋消除著火源、控制氧化劑。3、防靜電減少靜電的產(chǎn)生與聚積。及時導走或消散聚積的靜電。嚴防靜電放電現(xiàn)象，尤其是火花放電的產(chǎn)生。

4、防泄漏杜絕天然氣輸送過程中的“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，嚴禁不合理排放天然氣。加強管理，勤檢、勤查、維修、增設安全報警裝置及實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。第二十四頁，共三十五頁。5、防中毒天然氣混合物中具有一定的毒性，進入人的呼吸系統(tǒng)，能使人體器官受害而產(chǎn)生急性或慢性中毒。當空氣中天然氣含量為0.28%時，人在環(huán)境中經(jīng)過12~14min便會有頭暈感，如含量達到1.13~2.22%時，將會使人難以支持，含量更高時，則會使人立即暈倒，失去知覺。造成急性中毒。嚴格控制排放量（其中包括防止泄漏），對生產(chǎn)流程及主要設備進行密閉。及時排除聚集于工作場所的可燃氣體，主要是采取通風措施。對工作人員進行防毒知識教育，使用防毒用品。第二十五頁，共三十五頁。三、輸氣管道運行及維修安全措施1、輸氣管道運行的安全輸氣管道運行中，除嚴格遵守各項安全操作規(guī)程外，維護好管道及其設施，減輕管道腐蝕，是延長管道壽命，防止泄漏、堵塞隱患，保證輸氣安全的重要措施。控制天然氣中水分和硫化氫的含量是減輕內(nèi)腐蝕的關(guān)鍵，因此，運行中應重點做好以下工作：嚴格控制管道輸送天然氣質(zhì)量，進入長輸管道的天然氣應經(jīng)過凈化處理，達到管道輸送天然氣質(zhì)量標準。第二十六頁，共三十五頁。

運行中的輸氣管道應定期用清管器或清管球清管，排除管內(nèi)的積水和污物。站場的分離器應經(jīng)常檢查，定時排污，避免積水帶入下游管段。定期檢查管道的安全保護設施。定期進行管壁厚度測量，調(diào)查腐蝕引起的壁厚減薄程度，對減薄嚴重的管段進行維修或更換。要嚴格管道、設備受壓和泄壓保護設施的管理，防止因承壓能力超限引起的爆炸。經(jīng)常檢查輸氣站的廠房、儀表間、線路閥室等處的天然氣濃度，防止漏氣和天然氣聚積。定期檢查、調(diào)校各種儀表，作到測量準確。動作靈活。第二十七頁，共三十五頁。2、輸氣管道維修的安全有計劃的檢修及事故搶修時，常需要更換管段或?qū)β狻⑵屏训墓芫€補焊，還有時在不停輸?shù)那闆r下，即使停輸后維修，也不可能完全排空長距離管線內(nèi)的天然氣，因此，操作中必須絕對注意防火、防爆和人身安全。嚴格動火管理，長距離輸氣管道維修動火，大部分都是在運行過程中進行的，相應的危險性也較大。有的雖然經(jīng)過放空，但有的管段較長,很難達到理想的條件，因此，凡在輸氣管道和工藝站場動火，都必須按照規(guī)定程序和審批權(quán)限，辦理動火手續(xù)。第二十八頁，共三十五頁。

動火現(xiàn)場安全要求：動火現(xiàn)場不許有可燃氣體泄漏，坑內(nèi)、室內(nèi)動火作業(yè)，可燃氣體濃度必須經(jīng)儀器檢測小于爆炸下限的25%，否則應采取強制通風措施，排除余氣。動火現(xiàn)場5米以內(nèi)應無易燃物?？觾?nèi)作業(yè)應有出入坑梯，以便于緊急撤離。動火后應檢查現(xiàn)場，確認無火種后，方可離開。更換大口徑輸氣管段的安全要求：更換直徑大于250mm的管段時，應首先關(guān)閉該管段上、下游的截斷閥，切斷氣源；放空管段內(nèi)余氣，為了避免吸入空氣，管內(nèi)應留有80-120mm水柱的余壓。

第二十九頁，共三十五頁。排空管內(nèi)天然氣時，應先點火，后放空。若管道地形起伏，從多處放空口排放時，處于低洼處的放空管將先于高處放完。為了保證管內(nèi)留有一定余壓，在放空口火焰降至大約1m高時，關(guān)閉放空閥門。割管宜采用機械切割，若管內(nèi)有凝析油，應先用電鉆在管線上鉆一個小孔，用軟管插入孔內(nèi)向孔內(nèi)注入氮氣。切割過程中應不斷充氮。割開的管段內(nèi)沉積有黑色的硫化鐵時，應用水清洗干凈，防止其自燃。如管內(nèi)有凝析油，動火前應在管道低洼處開小孔，將油抽出，過程中要不斷注入氮氣。第三十頁，共三十五頁。

輸氣站內(nèi)管線維修的安全要求：輸氣站內(nèi)設備集中、管線復雜、人員較多，除了遵守上述維修安全要求外，維修人員應熟悉站內(nèi)流程及地下管線分布情況，熟悉所維修設備的結(jié)構(gòu)、維修方法。還應注意：對動火管段必須截斷氣源，放空管內(nèi)余氣，用氮氣置換，該段與氣源相連通的閥門應設置“禁止開閥”的標志并派人看守，對邊生產(chǎn)邊檢修的站場，應嚴格檢查相連部位是否有串漏氣現(xiàn)象，確認無漏氣時才能動火。管道組焊動火前必須做“打火試驗”，防止爆噴傷人。站內(nèi)或站場四周放