油气储运安全技术

油气储运安全技术储运工程系第一节：燃烧条件

燃烧必须同时具备下列三个条件：可燃物：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，可燃物是燃烧的主体，无可燃物，燃烧就无法进行。助燃物：能够帮助和支持燃烧的物质都是助燃物。引火源：

常见火源种类（1）明火（2）高温表面（3）摩擦撞击（4）化学反应热（5）电气火花（6）静电（7）绝热压缩（8）雷电

引火源燃烧三角形必要条件可燃物、助燃物、点火源三者的结合是燃烧的基本条件。引起燃烧必须具备如下两个条件，缺一不可：--浓度条件

(可燃物达到适合燃烧之状态）—能量条件

(具有提供发生燃烧所需之能量)浓度条件要发生燃烧，一定要使可燃物质在适当的浓度范围之内，对于气体或蒸汽，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.

第二节：燃烧极限1、燃烧极限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。燃料的浓度范围称为燃烧极限范围。

LR01.0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气中的浓度极限。

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。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。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二者浓度的乘积决定的V=f(C空气×C燃料）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，阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延的缘故。

这就是可燃气体浓度过高或过低都不能顺利点火的原因。为什么存在燃烧极限？燃烧上限：燃烧浓度范围中最高浓度，R燃烧下限：燃烧浓度范围中最低浓度，L燃烧上限或下限单位：（1）体积百分数，(v)％；（2）质量百分数，毫克每升(mg／L)或g/m3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g／m3来表示的，例如铝粉的燃烧极限为40g／m3。

木粉的爆炸下限为409／m3，煤粉的爆炸下限为359／m3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2、燃烧极限的影响因素：（1）分子结构一般随着C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，芳香烃的燃烧极限稍窄。（2）温度影响一般来说，温度上升、下限变低，上限升高，燃烧范围扩大，多数物质的燃烧极限值与温度成直线关系。原因：系统温度升高，分子内能增加，使原来不燃的混合物成为可燃、可爆系统。——燃烧时的纯热量，KJ.mol-1——温度，℃（3）压力影响：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，碰撞几率增高，使燃烧反应更易进行。临界压力：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，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CO的爆炸范围是随压力增加而变窄的。

压力增加对上限的影响，可以用下列公式表示：L上—大气压为1MPa时的爆炸上限；L上(p)—压力为p时的爆炸上限。（4）惰性气体影响在混合气体中掺入惰性气体，燃烧极限相应的缩小。各种惰性气体浓度对甲烷爆炸极限的影响901050703090907070505010103030O2NH3N2EABCDA点:(NH3：50%，O2：50%，N2：0)B点:(NH3：50%，O2：30%，N2：20%)C点:(NH3：30%，O2：60%，N2：10%)D点:(NH3：50%，O2：10%，N2：40%)E点:(NH3：0，O2：20%，N2：80%)（5）氧含量影响混合气体中增加氧含量，混合物燃烧爆炸危险性增大。Eg.H2在空气中燃烧极限为4%～75%，在氧气中燃烧极限为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（6）容器影响容器、管子直径越小，则爆炸范围就越小。当管径(火焰通道)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临界直径。如甲烷的临界直径为0.4～0.5mm，氢和乙炔为0.1～0.2mm。

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，就会发生燃烧或爆炸，激发燃烧或爆炸的能量来源称为为点火源，俗称火源。“点火源”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应，引起燃烧。所以这一燃烧的必要条件可以表达为“初始能量”最小点火能量(Minimumignitionenergy,MIE)发生燃烧或爆炸所需最小能量。在防爆设计上，若能設計使装置产生的能量不超过MIE，则可防止发生燃烧爆炸事故。

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一定容量的电容器，设其容量为c，当电极上的火花电压为v时，放电能量E可由下式计算：1F=103mF=106

μF=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2000V；带入上式得到：W=0.2mJ气体或蒸汽点火能（mJ）甲烷0.29丙烷0.25环丙烷0.18乙烯0.08乙炔0.017氢0.017

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，通过分析磁敏传感器的测量结果，可得到缺陷的有关信息。

(1)漏磁检测技术第五节：管道损伤检测固定磁环ID/OD漏磁检测工具浮动磁环ID/OD漏磁检测工具Magnescan高精度漏磁腐蚀检测器漏磁检测特点操作简单，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的检测；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。优点：缺点：容易产生虚假信号；检测灵敏度低；测厚方面不如超声检测方便；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20kHz）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。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计算探头接收到的两组反射波的时间差乘以超声波的传播速度，得到管道的实际壁厚。从而显示出缺陷及腐蚀尺寸。（1）检测原理A距离AmmT壁厚Tmm超声波探头测量长度测量长度超声检测技术特点优点测量精度高、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方便；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。适用于大管径、厚管壁的检测；缺点需要耦合剂，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度。第五节、防火防爆基本原理与措施（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、引发爆炸的条件，从而防止或消除火灾、爆炸事故。引发火灾的条件：可燃物、氧化剂和点火能源同时存在、相互作用。引发爆炸的条件：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。防火防爆措施1）预防性措施使可燃物、氧化剂与点火（引爆）能源没有结合的机会，从根本上杜绝着火（爆炸）的可能性。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。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阻火、泄压装置；在建筑物中设置防火墙等。采取限制性措施能够有效地减少事故损失。2）限制性措施3）消防设施按照法规或规范的要求，采取的灭火措施。一旦火灾初起，就能够将其扑灭，避免发展成大的火灾事故。4）疏散性措施预先设置安全出口及安全通道，使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，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。（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1）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替可燃或者易燃溶剂。一般说来，沸点较高（110℃）的液体，常温（20℃）下不会达到爆炸极限浓度，使用起来比较安全。2）生产设备及系统尽量密闭化。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。（三）雷电和静电防护雷电防护直击雷的防护避雷针是人为设立的最突出的良导体。在雷云的感应下，针的顶端形成的电场强度最大，所以最容易把雷电流吸引过来，完成避雷针的接闪作用。防直击雷的有效措施是避雷装置，俗称避雷针

法国旅行家卡勃里欧别·戴马甘兰1688年所著的《中国新事》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，直通地下。

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，电流就会从龙舌沿线睛行至地底，避免雷电击毁建筑物。接闪器：设置在建筑物最高处的金属物，用以吸引雷电；引下线：连接接闪器和接地体的金属导线，用以将雷电导入大地。接地体：保持与大地接触的金属导体由三个组成部分：接闪器、引下线和接地体原理：将雷电能量沿设计的路线导入大地避雷针结构通过对不同屋顶坡度建筑物的雷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）的建筑物，雷击部位是有一定规律性的。

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。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部位，进行重点保护的一种接闪装置。

避雷带避雷网（带）分明装和暗装两种。明装避雷网（带）一般可用直径8mm的圆钢或截面12x4mm2的扁钢做成。

为避免接闪部位的振动力，宜将网（带）支起10～20cm，支持点间距取1~1.5m，应注意美观和伸缩问题。暗装时可利用建筑内不小于3mm的钢筋。

避雷网当建筑物较高。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。“鸟巢”外表平滑，没有普通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的静电带电现象很多，在燃气作业场所常见的有以下几种：（1）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，这些物体会带电，电位不断上升。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）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20kV。此时的静电荷如不能及时导出而积聚，会产生很强的静电火花。（4）操