油气储运安全技术

1、油气储运安全技术储运工程系储运工程系第一节：燃烧条件第一节：燃烧条件 燃烧必须同时具备下列三个条件：燃烧必须同时具备下列三个条件： 可燃物：可燃物：凡是能与空气中的氧或其他氧化剂发生热凡是能与空气中的氧或其他氧化剂发生热化学反应的物质都是可燃物，可燃物是燃烧的主化学反应的物质都是可燃物，可燃物是燃烧的主体，无可燃物，燃烧就无法进行。体，无可燃物，燃烧就无法进行。 助燃物：助燃物：能够帮助和支持燃烧的物质都是助燃物。能够帮助和支持燃烧的物质都是助燃物。 引火源：引火源： 常见火源种类常见火源种类（1）明火）明火（2）高温表面）高温表面（3）摩擦撞击）摩擦撞击（4）化学反应热）化学反应热（5）电气

2、火花）电气火花（6）静电）静电（7）绝热压缩）绝热压缩（8）雷电）雷电 引火源引火源燃烧三角形燃烧三角形必要条件必要条件可燃物、助燃物、点火源三者的结合是燃烧的基本条件。可燃物、助燃物、点火源三者的结合是燃烧的基本条件。 引起燃烧必须具备如下两个条件，缺一不可：引起燃烧必须具备如下两个条件，缺一不可：-浓度条件浓度条件 ( (可燃物达到适合燃烧之状态）可燃物达到适合燃烧之状态）能量条件能量条件 ( (具有提供发生燃烧所需之能量具有提供发生燃烧所需之能量) )浓度条件浓度条件 要发生燃烧，一定要使可燃物质在要发生燃烧，一定要使可燃物质在适当的浓度范围适当的浓度范围之内，对之内，对于气体或蒸汽，如

3、果浓度太浓或太稀，都不会发生燃烧。于气体或蒸汽，如果浓度太浓或太稀，都不会发生燃烧。 适当的浓度范围称之为燃烧极限适当的浓度范围称之为燃烧极限. . 第二节：燃烧极限第二节：燃烧极限1、燃烧极限、燃烧极限 在一定的温度和压力下，只有浓度在一定范围内在一定的温度和压力下，只有浓度在一定范围内的可燃气体混合气，才能被点燃并传播火焰。燃的可燃气体混合气，才能被点燃并传播火焰。燃料的浓度范围称为燃烧极限范围。料的浓度范围称为燃烧极限范围。 LR01.0燃烧极限范围燃烧极限范围注意：一般情况提及的爆炸极限是指可燃气体或蒸气在空注意：一般情况提及的爆炸极限是指可燃气体或蒸气在空气中的浓度极限。气中的浓度极

4、限。 可燃性混合物的燃烧极限范围越宽、燃烧下限越可燃性混合物的燃烧极限范围越宽、燃烧下限越低和燃烧上限越高时，其爆炸危险性越大。低和燃烧上限越高时，其爆炸危险性越大。 这是因为爆炸极限越宽则出现爆炸条件的机会就这是因为爆炸极限越宽则出现爆炸条件的机会就多；爆炸下限越低则可燃物稍有泄漏就会形成爆多；爆炸下限越低则可燃物稍有泄漏就会形成爆炸条件；爆炸上限越高则有少量空气渗入容器，炸条件；爆炸上限越高则有少量空气渗入容器，就能与容器内的可燃物混合形成爆炸条件。就能与容器内的可燃物混合形成爆炸条件。 应当指出，可燃性混合物的浓度高于燃烧上限时，应当指出，可燃性混合物的浓度高于燃烧上限时，虽然不会着火和

5、爆炸，但当它从容器或管道里逸虽然不会着火和爆炸，但当它从容器或管道里逸出，重新接触空气时却能燃烧，仍有发生着火的出，重新接触空气时却能燃烧，仍有发生着火的危险。危险。 燃烧过程中化学反应速度或释放热能的速度是燃料和空气燃烧过程中化学反应速度或释放热能的速度是燃料和空气二者浓度的乘积决定的二者浓度的乘积决定的V=f(C空气空气C燃料燃料） 因此，任意因素的浓度严重降低，均能使反应速度减少。因此，任意因素的浓度严重降低，均能使反应速度减少。由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延了火焰的蔓

6、延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延的缘故。的缘故。 这就是可燃气体浓度过高或过低都不能顺利点火的原因。这就是可燃气体浓度过高或过低都不能顺利点火的原因。为什么存在燃烧极限？为什么存在燃烧极限？ 燃烧上限：燃烧上限：燃烧浓度范围中最高浓度，燃烧浓度范围中最高浓度，R 燃烧下限：燃烧下限：燃烧浓度范围中最低浓度，燃烧浓度范围中最低浓度，L 燃烧上限或下限单位：燃烧上限或下限单位： （1）体积百分数，）体积百分数，(v)； （2）质量百分数，毫克每升）质量百分数，毫克每升(mgL)或或g/m3来表示。来表示。可燃粉尘的燃烧极限是以混合物中所占体积的质量比gm3来表示的，例如铝粉的燃烧极限为40

7、gm3。 木粉的爆炸下限为409m3，煤粉的爆炸下限为359m3可燃粉尘的爆炸上限，因为浓度太高，大多数场合都难以达到，一般很少涉及。 烃类和液体燃料的燃烧在空气中极限烃类和液体燃料的燃烧在空气中极限2、燃烧极限的影响因素：、燃烧极限的影响因素：（1）分子结构）分子结构 一般随着一般随着C原子数目增加，极限范围变窄。常原子数目增加，极限范围变窄。常见的烃类中乙炔和乙烯的燃烧极限最宽，芳香见的烃类中乙炔和乙烯的燃烧极限最宽，芳香烃的燃烧极限稍窄。烃的燃烧极限稍窄。 （2）温度影响）温度影响 一般来说，温度上升、下限变低，上限升一般来说，温度上升、下限变低，上限升高，燃烧范围扩大，多数物质的燃烧极

8、限高，燃烧范围扩大，多数物质的燃烧极限值与温度成直线关系值与温度成直线关系。原因：系统温度升高，分子内能增加，使原来不燃的混原因：系统温度升高，分子内能增加，使原来不燃的混合物成为可燃、可爆系统。合物成为可燃、可爆系统。CTHTLL/1868. 42575. 01)25()(下下CTHTLL/1868. 42575. 01)25()(上上CH燃烧时的纯热量，KJ.mol-1T温度，（3）压力影响：）压力影响：一般随压力增加，极限范围扩大。一般随压力增加，极限范围扩大。 原因：系统压力增高，使分子间距离更为接近，碰撞几率原因：系统压力增高，使分子间距离更为接近，碰撞几率增高，使燃烧反应更易进行。

9、增高，使燃烧反应更易进行。 临界压力：临界压力：混合物的初始压力升高，则燃爆下限降低，火爆混合物的初始压力升高，则燃爆下限降低，火爆危险性增大。反之，混合物的初始压力降低，燃爆下限上升，危险性增大。反之，混合物的初始压力降低，燃爆下限上升，燃爆下限和上限之间的差距缩小。当压力降低至其一点时，燃爆下限和上限之间的差距缩小。当压力降低至其一点时，上、下限合为一点，这时的压力称为燃爆临界压力。压力低上、下限合为一点，这时的压力称为燃爆临界压力。压力低于临界压力值时，混合物就失去了燃爆性。于临界压力值时，混合物就失去了燃爆性。在已知的气体中，只有在已知的气体中，只有CO的爆炸范围是随压力增加而变的爆炸

10、范围是随压力增加而变窄的。窄的。压力增加对上限的影响，可以用下列公式压力增加对上限的影响，可以用下列公式表示：表示：1lg6 .20)(pLLp上上L L上上大气压为大气压为1MPa1MPa时的时的爆炸上限；爆炸上限；L L上上(p)(p)压力为压力为p p时的爆时的爆炸上限。炸上限。（4）惰性气体影响）惰性气体影响 在混合气体中掺入惰性气体，燃烧极限相在混合气体中掺入惰性气体，燃烧极限相应的缩小。应的缩小。各种惰性气体浓度对甲烷爆炸极限的影响901050703090907070505010103030O2NH3N2EABCDA点点:(NH3：50%，O2：50%，N2：0)B点点:(NH3：

11、50%，O2：30%，N2：20%)C点点:(NH3：30%，O2：60%，N2：10%)D点点:(NH3：50%，O2：10%，N2：40%)E点点:(NH3：0，O2：20%，N2：80%)（5）氧含量影响）氧含量影响混合气体中增加氧含量，混合物燃烧爆炸危混合气体中增加氧含量，混合物燃烧爆炸危险性增大。险性增大。Eg.H2在空气中燃烧极限为在空气中燃烧极限为4%75%，在氧，在氧气中燃烧极限为气中燃烧极限为4%94%。空气与氧气环境条件下燃烧极限对比特征：下限影响小，上限影响大特征：下限影响小，上限影响大（6）容器影响）容器影响 容器、管子直径越小，则爆炸范围就越小。容器、管子直径越小，则

12、爆炸范围就越小。当管径当管径(火焰通道火焰通道)小到一定程度时，单位体小到一定程度时，单位体积火焰所对应的固体冷却表面散出的热量积火焰所对应的固体冷却表面散出的热量就会大于产生的热量，火焰便会中断熄灭。就会大于产生的热量，火焰便会中断熄灭。火焰不能传播的最大管径称为该混合系的火焰不能传播的最大管径称为该混合系的临界直径。临界直径。 如甲烷的临界直径为如甲烷的临界直径为0.40.5m m，氢和乙，氢和乙炔为炔为0.10.2 mm。 第四节：能量条件第四节：能量条件 当物质满足浓度条件时，如果给于适当之能量，当物质满足浓度条件时，如果给于适当之能量，就会发生燃烧或爆炸，激发燃烧或爆炸的能量来就会发

13、生燃烧或爆炸，激发燃烧或爆炸的能量来源称为为源称为为点火源点火源，俗称，俗称火源火源。 “点火源点火源”这一燃烧条件的实质是提供了一个初始能量，这一燃烧条件的实质是提供了一个初始能量，在这一能量激发下，使可燃物与氧化剂发生剧烈的氧化反在这一能量激发下，使可燃物与氧化剂发生剧烈的氧化反应，引起燃烧。所以这一燃烧的必要条件可以表达为应，引起燃烧。所以这一燃烧的必要条件可以表达为“初初始能量始能量” 最小点火能量最小点火能量(Minimum ignition energy, MIE)(Minimum ignition energy, MIE)发生燃烧或爆炸所需最小能量。发生燃烧或爆炸所需最小能量。在

14、防爆设计上，在防爆设计上，若能設計使若能設計使装置产生的能量不装置产生的能量不超过超过MIEMIE，则可防止发生燃烧爆炸事故，则可防止发生燃烧爆炸事故。 最小点火能的测定：电火花法最小点火能的测定：电火花法 放电量可以通过计算求得。即在放电电极上并联放电量可以通过计算求得。即在放电电极上并联一定容量的电容器，设其容量为一定容量的电容器，设其容量为c，当电极上的，当电极上的火花电压为火花电压为v时，放电能量时，放电能量E可由下式计算：可由下式计算：212ECV1F=103mF=106 F=109nF =1012pF式中 C人体对地的电容，PF，一般按100pF计算； V人体静电电位，V，一般按2

15、000V；带入上式得到：W=0.2mJ气体或蒸汽气体或蒸汽点火能（点火能（mJ）甲烷甲烷0.29丙烷丙烷0.25环丙烷环丙烷0.18乙烯乙烯0.08乙炔乙炔0.017氢氢0.017 漏磁检测原理：当对铁磁性的被测管道施加磁场时，漏磁检测原理：当对铁磁性的被测管道施加磁场时，在管道缺陷附近会有部分磁力线漏出被测管道表面，在管道缺陷附近会有部分磁力线漏出被测管道表面，通过分析磁敏传感器的测量结果，可得到缺陷的有通过分析磁敏传感器的测量结果，可得到缺陷的有关信息。关信息。 (1)漏磁检测技术漏磁检测技术第五节：管道损伤检测第五节：管道损伤检测固定磁环ID/OD漏磁检测工具浮动磁环ID/OD漏磁检测工

16、具 Magnescan高精度漏磁腐蚀检测器 漏磁检测特点漏磁检测特点操作简单，检测速度快，检测费用低；操作简单，检测速度快，检测费用低；对管道介质不敏感，可用于气液混输管线对管道介质不敏感，可用于气液混输管线的检测；的检测；检测范围可以覆盖整个管周；检测范围可以覆盖整个管周；一般用于中小型管线的缺陷检查。一般用于中小型管线的缺陷检查。优点：优点：缺点：缺点：o 容易产生虚假信号；容易产生虚假信号；o 检测灵敏度低；检测灵敏度低；o 测厚方面不如超声检测方便；测厚方面不如超声检测方便；o 不能检测轴向裂纹。不能检测轴向裂纹。超声波检测技术超声波检测技术是利用超声波匀速传播且可在金属表超声波检测技

17、术是利用超声波匀速传播且可在金属表面发生部分反射的特性，来进行管道探伤和检测的。面发生部分反射的特性，来进行管道探伤和检测的。它通过电子装置，发送出超声波的高频（大于它通过电子装置，发送出超声波的高频（大于20kHz）脉冲，射到管壁上。反射回的超声波，再通过传感器脉冲，射到管壁上。反射回的超声波，再通过传感器探头接收回来。探头接收回来。 由于不同部位反射到探头的距离不同，因此超声由于不同部位反射到探头的距离不同，因此超声波返回的时间也不同。监测器的处理单元便可以通过波返回的时间也不同。监测器的处理单元便可以通过计算探头接收到的两组反射波的时间差乘以超声波的计算探头接收到的两组反射波的时间差乘以

18、超声波的传播速度，得到管道的实际壁厚。从而显示出缺陷及传播速度，得到管道的实际壁厚。从而显示出缺陷及腐蚀尺寸。腐蚀尺寸。（1 1）检测原理）检测原理A距离AmmT壁厚Tmm超声波探头超声波探头测量长度测量长度测量长度测量长度2fft VA 2bst VT 超声检测技术特点优点优点o 测量精度高、检测数据处理简单，为检测后测量精度高、检测数据处理简单，为检测后确定管道的使用期限和维修方案提供了很大确定管道的使用期限和维修方案提供了很大方便；方便；o 能够检测出管道的应力腐蚀破裂和管道内壁能够检测出管道的应力腐蚀破裂和管道内壁的缺陷如夹杂等。的缺陷如夹杂等。适用于大管径、厚管壁的检测；适用于大管径

19、、厚管壁的检测；缺点需要耦合剂，较难在输气管线上使用；需要耦合剂，较难在输气管线上使用；对薄壁管道环缝裂纹的检测有一定的难对薄壁管道环缝裂纹的检测有一定的难度。度。第五节、第五节、 防火防爆基本原理与措施防火防爆基本原理与措施（一）基本原理与思路（一）基本原理与思路基本原理：采取措施避免或消除引发火灾的条件、基本原理：采取措施避免或消除引发火灾的条件、引发爆炸的条件，从而防止或消除火灾、爆引发爆炸的条件，从而防止或消除火灾、爆炸事故。炸事故。引发火灾的条件：引发火灾的条件： 可燃物、氧化剂和点火能源同时存在、相可燃物、氧化剂和点火能源同时存在、相互作用。互作用。引发爆炸的条件：引发爆炸的条件：

20、 爆炸品或可燃物与空气的混合物与引爆能爆炸品或可燃物与空气的混合物与引爆能源同时存在、相互作用。源同时存在、相互作用。防火防爆措施防火防爆措施1）预防性措施预防性措施 使可燃物、氧化剂与点火（引爆）使可燃物、氧化剂与点火（引爆）能源没有结合的机会，从根本上杜绝能源没有结合的机会，从根本上杜绝着火（爆炸）的可能性。着火（爆炸）的可能性。 预防性措施是最理想、最重要的措预防性措施是最理想、最重要的措施。也是防火防爆工作的重点。施。也是防火防爆工作的重点。 该措施是指通过设置专门的装置、设施该措施是指通过设置专门的装置、设施等，使得在一旦发生火灾爆炸时，能够起等，使得在一旦发生火灾爆炸时，能够起到限

21、制火灾爆炸事故蔓延、扩大的作用。到限制火灾爆炸事故蔓延、扩大的作用。 例如，在设备上或者在生产系统中安装例如，在设备上或者在生产系统中安装阻火、泄压装置；在建筑物中设置防火墙阻火、泄压装置；在建筑物中设置防火墙等。等。 采取限制性措施能够有效地减少事故损采取限制性措施能够有效地减少事故损失。失。2）限制性措施限制性措施3）消防设施消防设施 按照法规或规范的要求，采取的灭按照法规或规范的要求，采取的灭火措施。一旦火灾初起，就能够将其火措施。一旦火灾初起，就能够将其扑灭，避免发展成大的火灾事故。扑灭，避免发展成大的火灾事故。 4）疏散性措施疏散性措施 预先设置安全出口及安全通道，使预先设置安全出口

22、及安全通道，使得一旦发生火灾爆炸事故时，能够迅得一旦发生火灾爆炸事故时，能够迅速将人员或者重要物资撤离危险区域，速将人员或者重要物资撤离危险区域，以减少损失。如在建筑物中或者飞机、以减少损失。如在建筑物中或者飞机、车辆上设置安全门、疏散通道等。车辆上设置安全门、疏散通道等。（二）预防火灾爆炸事故的基本措施（二）预防火灾爆炸事故的基本措施1、消除导致火灾爆炸事故的物质条件、消除导致火灾爆炸事故的物质条件1）尽量不使用或少使用可燃物。）尽量不使用或少使用可燃物。 较为常见情况是，以不燃或难燃溶剂代较为常见情况是，以不燃或难燃溶剂代替可燃或者易燃溶剂。一般说来，沸点较替可燃或者易燃溶剂。一般说来，沸

23、点较高（高（110）的液体，常温（）的液体，常温（20）下不会）下不会达到爆炸极限浓度，使用起来比较安全。达到爆炸极限浓度，使用起来比较安全。2）生产设备及系统尽量密闭化。）生产设备及系统尽量密闭化。 正压设备或系统要防止泄露；负压设正压设备或系统要防止泄露；负压设备或系统要防止空气的渗入。备或系统要防止空气的渗入。（三）雷电和静电防护（三）雷电和静电防护雷电防护雷电防护直击雷的防护 避雷针是人为设立的最避雷针是人为设立的最突出的良导体。在雷云的感突出的良导体。在雷云的感应下，针的顶端形成的电场应下，针的顶端形成的电场强度最强度最 大，所以最容易把雷大，所以最容易把雷电流吸引过来，完成避雷针电

24、流吸引过来，完成避雷针的接闪作用。的接闪作用。 防直击雷的有效措施是避防直击雷的有效措施是避雷装置，俗称避雷针雷装置，俗称避雷针 法国旅行家卡勃里欧别法国旅行家卡勃里欧别戴马甘兰戴马甘兰16881688年所著的年所著的中国新中国新事事一书中记有：中国屋脊两头，都有一个仰起的龙头，龙一书中记有：中国屋脊两头，都有一个仰起的龙头，龙口吐出曲折的金属舌头，伸向天空，舌根连结一根细的铁丝，口吐出曲折的金属舌头，伸向天空，舌根连结一根细的铁丝，直通地下。直通地下。 这种奇妙的装置，在发生雷电的这种奇妙的装置，在发生雷电的时刻就大显神通，若雷电击中了屋宇，时刻就大显神通，若雷电击中了屋宇，电流就会从龙舌沿

25、线睛行至地底，避电流就会从龙舌沿线睛行至地底，避免雷电击毁建筑物。免雷电击毁建筑物。接闪器接闪器：设置在建筑物最高处的金属物，用以吸引：设置在建筑物最高处的金属物，用以吸引雷电；雷电；引下线引下线：连接接闪器和接地体的金属导线，用以将：连接接闪器和接地体的金属导线，用以将雷电导入大地。雷电导入大地。接地体接地体：保持与大地接触的金属导体：保持与大地接触的金属导体由三个组成部分：接闪器、引下线和接地体由三个组成部分：接闪器、引下线和接地体原理：将雷电能量沿设计的路线导入大地原理：将雷电能量沿设计的路线导入大地避雷针结构避雷针结构 通过对不同屋顶坡度建筑物的雷通过对不同屋顶坡度建筑物的雷击分布情况

26、调查发现，对于那些屋顶击分布情况调查发现，对于那些屋顶平整，又没有突出结构（如烟囱等）平整，又没有突出结构（如烟囱等）的建筑物，雷击部位是有一定规律性的建筑物，雷击部位是有一定规律性的。的。 通过试验发现，不论屋顶坡度多通过试验发现，不论屋顶坡度多大，都是屋角和檐角的雷击率最高。大，都是屋角和檐角的雷击率最高。屋顶坡度愈大，则屋脊的雷击率也大；屋顶坡度愈大，则屋脊的雷击率也大； 避雷带就是对建筑物雷击率高的避雷带就是对建筑物雷击率高的部位，进行重点保护的一种接闪装置。部位，进行重点保护的一种接闪装置。 避雷带避雷带 避雷网（带）分明装和暗装两种。避雷网（带）分明装和暗装两种。明装避雷网（带）一

27、般可用直径明装避雷网（带）一般可用直径8mm8mm的圆钢或截面的圆钢或截面12x4mm12x4mm2 2的扁钢做成。的扁钢做成。 为避免接闪部位的振动力，宜将网为避免接闪部位的振动力，宜将网（带）支起（带）支起101020cm20cm，支持点间距取，支持点间距取11.5m11.5m，应注意美观和伸缩问题。暗，应注意美观和伸缩问题。暗装时可利用建筑内不小于装时可利用建筑内不小于3mm3mm的钢筋。的钢筋。 避雷网避雷网 当建筑物较高。屋顶面积较大但坡度不大时，可采当建筑物较高。屋顶面积较大但坡度不大时，可采用避雷网作为屋面保护的接闪装置。用避雷网作为屋面保护的接闪装置。“鸟巢”外表平滑，没有普通

28、大型建筑上突起的避雷针，实际上，它的整个“钢筋铁骨”构成了理想的“笼式避雷网”，钢结构就成为了一个巨大的接收闪电的装置，能把闪电迅速导入地下。燃气储罐的静电带电现象燃气储罐的静电带电现象 燃气的静电带电现象很多，在燃气作业场所常燃气的静电带电现象很多，在燃气作业场所常见的有以下几种：见的有以下几种：（1 1）从小孔喷出时带电）从小孔喷出时带电 燃气从小孔喷出时，喷出的介质会与喷嘴摩擦而燃气从小孔喷出时，喷出的介质会与喷嘴摩擦而带电，并会在喷嘴附近形成浮游的空间电荷。带电，并会在喷嘴附近形成浮游的空间电荷。 这时，若碰到绝缘物体或没有接地的导体，这些这时，若碰到绝缘物体或没有接地的导体，这些物体

29、会带电，电位不断上升物体会带电，电位不断上升。静电防护静电防护在一定距离内人体接触喷嘴喷出的液化石油气蒸气时，人体电位可达5000V。 处于压力状态下的燃气进入封闭的储罐或容器时，由于内部空间电荷的电离作用，会促使电荷密度上升，从而导致危险性放电。（2）由泵向储罐内灌注时带电 当液态的燃气由泵向储罐或瓶内灌注时，液化燃气会在流动中带电，并将电荷带进容器内引起电荷聚集。（3 3）转动的皮带带电）转动的皮带带电 在燃气储罐的储存作业中，输转所用的烃泵、压缩在燃气储罐的储存作业中，输转所用的烃泵、压缩机等与电机的机械传动，大都是用绝缘的皮带来进机等与电机的机械传动，大都是用绝缘的皮带来进行的。然而，飞速旋转的皮带会因运动中释放自由行的。然而，飞速旋转的皮带会因运动中释放自由电子而产生很高的静电电位。电子而产生很高的静电电位。据测试，旋转的皮带产生的静电电位可高达据测试，旋转的皮带产生的静电电位可高达20kV20