第六章石油工程三防技术

HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术本章主要内容:●防火防爆技术●预防中毒技术HSE风险管理第一节防火防爆技术第六章石油工程”三防”技术石油工程作业过程中，由于生产对象是易燃易爆和有毒物质——石油和天然气，特别中含硫原油和天然气，决定了石油工程作业过程易发生火灾爆炸和人员中毒事故。油气场所无论是生产运行或是储存场所的设备和管线中大多数介质是油或天然气，存在油气爆炸着火的环境，客观上具备了发生火灾爆炸事故的条件，稍有不慎就可能诱发火灾爆炸事故的发生。且高压生产使生产管线、压力容器泄漏，增加了危险性；因此任何地方疏忽，都可能酿成火灾爆炸事故。再加上油气生产过程中烃类气体，特别是含硫油气生产中H2S的溢出导致人员中毒。一、火灾和爆炸事故特点1．严重性2．复杂性3．突发性二、导致火灾和爆炸事故一般原因（1）放火；（2）生活用火不慎；（3）玩火；（4）违反安全操作规程；（5）违反电器安装使用安全规定；（6）设备不良；（7）自燃。HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术三、防火技术

（一）燃烧与火灾火灾：凡是在时间和空间上失去控制，造成财产损失和人身损害的燃烧现象称为火灾。燃烧：是一种放热发光的化学反应，也就是化学能转变成热能的过程．1．燃烧的本质燃烧的本质——燃烧是一种游离基的链锁反应HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术HSE风险管理第一节防火防爆技术2、燃烧条件

（1）燃烧的发生，必须同时具备三个条件；1）.可燃物凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质，均称为可燃物。如汽油、液化石油气、木材等。2）.助燃物凡是能帮助和支持燃烧的物质，均称为助燃物。如空气、氯、高锰酸钾等。常见的有空气和氧气。3）.着火源凡是能引起可燃物质发生燃烧的热能源，均称作着火源（热、光、电、化学、机械能等）。如明火、摩擦、撞击、高温表面、自然发热、化学能、电气火花、雷击、静电、聚集的日光和射线等。(也是引起爆炸的能源)可燃物着火源HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术（2）燃烧的充分条件1）一定的可燃物浓度；2）一定的氧气含量；3）一定的点火能量；4）未受抑制的链式反应。1）燃烧过程HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术固体液体气体熔化蒸发或分解蒸发氧化分解着火燃烧热热物质燃烧过程示意图3．燃烧的过程及类型HSE风险管理2）燃烧的类型①闪燃与闪点闪燃：在一定温度下，易燃和可燃液体产生的蒸汽与空气混合后，达到一定浓度时遇火源产生一闪即灭的现象，这种燃烧现象叫做闪燃。闪点：液体发生闪燃的最低温度，叫闪点。第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术液体名称闪点（℃）液体名称闪点（℃）石油20～100乙醇14乙醚-45松节油32汽油-50～30煤油28苯10～15柴油50～90甲苯6～30表6-1几种液体的闪点②着火与燃点着火：可燃物质在空气中受着火源的作用而发生持续燃烧的现象。燃点（又称着火点）：物质开始持续燃烧所需要的最低温度。可燃物质燃点越低，越容易起火。③自燃自燃：可燃物质在空气中没有外来着火源的作用，靠自然或外热而发生的燃烧。HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术HSE风险管理第一节防火防爆技术物质名称燃点（OC）物质名称燃点（OC）黄磷34～60布匹200松节油53麦草200樟脑70硫207灯油86豆油220赛璐璐100烟叶222橡胶120松木250纸张130胶布325漆布165涤纶纤维390蜡烛190棉花210几种物质的燃点HSE风险管理第一节防火防爆技术液体根据闪点分类分级种类级别闪点（℃）举例易燃液体

ⅠT≤28汽油、甲醇、乙醇、乙醚、苯、甲苯、丙酮、二硫化碳等Ⅱ28＜T≤45煤油、丙醇等可燃液体

Ⅲ45＜T≤120戊醇、柴油、重油等ⅣT＞120植物油、矿物油、甘油等可燃液体火灾危险性另一种分类甲类：一级易燃液体，闪点<28℃

如汽油、苯、乙醇乙类：二级易燃液体，闪点28—60℃

如煤油、松节油丙类：可燃液体，闪点>60℃

如柴油、润滑油等HSE风险管理第一节防火防爆技术几种液体燃料的自燃点和闪点比较自燃的主要方式是：

1）氧化发热；2）分解放热；3）聚合放热；4）吸附放热；5）发酵放热；6）活性物质遇水；7）可燃物与强氧化剂的混合。物质的自燃可分为两种：本身自燃、受热自燃。④阴燃：没有火焰的缓慢燃烧现象称为阴燃。⑤爆燃：以亚音速传播的爆炸称为爆燃。HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术案例1：贵州开阳县双流黄磷厂磷泥自燃引起的事故

2002年4月11日，贵州省开阳县双流黄磷厂驾驶员违章倾倒磷泥，因磷泥自燃造成五氧化二磷气体扩散，致使附近的双流中学8名学生中毒，72人有不良症状，298人送医院检查。事故发生后，当地政府和有关部门虽然采取了一定措施控制了污染，防止了事态扩大，并对肇事驾驶员进行了治安拘留，对双流黄磷厂罚款5万元，但尚未追究事故直接责任人的法律责任，事故单位的管理责任也未得到追究。4．影响燃烧速度的因素（1）同一可燃物的燃烧速度决定于表面积与体积之比，在相同体积下，燃烧表面积愈大，燃烧速度愈快。（2）燃烧物质与氧化合的能力。氧化能力愈大，燃烧速度愈快；反之，则愈小。汽油蒸发快，比较容易与氧化合，它的燃烧速度相对密度油快。（3）燃烧物中碳、氧、硫、磷等可燃物的元素的含量，这些含量愈多，燃烧速度愈快，反之，则小。例如石油含碳、氢大约为96～99.5%，乙醇含碳、氢大约为65.2%，所以石油燃烧速度大于乙醇。HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术5．燃烧产物及其毒性燃烧产物：指由燃烧或热解作用产生的全部物质。燃烧产物包括：燃烧生成的气体、能量、可见烟等。如：一氧化碳、氢化氢、二氧化碳、丙烯醛氯化氢、二氧化硫等。火灾产生的烟气中含有大量的有毒成分，如二氧化碳、HCH、二氧化硫、二氧化氮等。二氧化碳是主要的燃烧产物之一，而一氧化碳是火灾中致死的主要燃烧产物之一，其毒性在于对血液中血红蛋白的高亲和性，其对血红蛋白的亲和力比氧气高出250倍。HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术6．火灾分类

（1）A类火灾：固体火灾，指固体可燃物如木材、棉、毛、麻、纸张等燃烧的火灾；（2）B类火灾：液体火灾或可熔化固体物质火灾，如甲、乙、丙类液体如汽油、柴油、甲醇、乙醚、丙酮等燃烧的火灾；（3）C类火灾：气体火灾，如煤气、天燃气、甲烷、丙烷、乙炔、氢气等燃烧的火灾；（4）D类火灾：金属火灾，指可燃金属，如钾、钠、镁、钛、铣、锂、铝镁合金等燃烧的火灾；（5）E类类火灾（带电火灾）：指物体带电燃烧的火灾。HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术（二）防火技术基本理论防火技术的基本理论：采取措施，防止燃烧三个基本条件的同时存在或者避免它们的相互作用。全部防火技术措施的实质，即是防止燃烧基本条件的同时存在或避免它们的相互作用。HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术（三）石油工程中常见的可燃物（1）可燃气体可燃气体具有以下的危险性：燃烧性、爆炸性、受热自燃性扩散性、毒害腐蚀性。气体火灾具有以下特点：容易蔓延扩展、容易发生爆炸、容易复燃。

HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术气体可以分以下三类：可燃气体：如氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙稀、天然气、液化石油气等。助燃气体：如氧气、氯气等。不燃气体：如二氧化碳、二氧化硫、氮气等。衡量气体的火灾危险性，主要是依据它们的燃烧能力以及与空气形成爆炸混合物的浓度，同时还要参考其它理化性质。HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术（2）可燃液体可燃液体：指在常温下容易燃烧的液态物质。凡是闪点在45摄氏度以下的液态物质属于易燃液体。我国《建筑设计防火规范》中将能够燃烧的液体分成甲类液体、乙类液体、丙类液体三类。甲类液体(闪点＜28℃)：二硫化碳、氰化氢、正戊烷、1-已烯、2-戊烯、苯、甲苯、甲醇、乙醇、50度以上的白酒、汽油、石油醚等；乙类液体(28℃≤闪点＜60℃)：正壬烷、苯乙烯、正丁醇等；丙类液体(闪点≥60℃)：正十二烷、溴苯、环已醇、乙二醇、丙三醇(甘油)、苯酚、棉籽油、葵花籽油、亚麻仁油等。HSE风险管理第一节防火防爆技术目前，按照我国的划分标准：闪点在28℃以下的为一级易燃液体：闪点在28℃～45℃的为二级易燃液体；闪点在45℃以上是的为可燃液体。易燃液体的危险特性：易燃性、易爆性、流动扩散性、带电性、受热膨胀性、忌氧化剂和酸、毒害性。HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术易燃和可燃液体的化学结构和物理性质与火灾危险性有以下关系：易燃与可燃液体的沸点越低，其闪点也就越低，火灾危险性也就越大。易燃和可燃液体的比重越小，其蒸发速度越快，闪点也越低，火灾危险性就越大。同一类有机化合物中，一般是分子量越小的火灾危险性越大。在脂肪族碳氢化合物中，醚的火灾危险性最大，醛．酮．酯类次之，醇类又次之，酸类的火灾危险性比较小。在芳香族碳氢化合物中，以氯基、氢氧基．氨基等基团取代了苯环中的氢而形成的各种衍生物，其火灾危险性，相对说来一般是比较小的。重质油料的自燃温度比较低，轻质油自燃温度比较高。大部分易燃和可燃液体，有摩擦产生静电放电发生火灾的危险；醇类、醛类和羧酸不是电介质，电阻率低，其静电火灾危险性很小。由于不饱和羧酸构成的可燃液体（如干性植物油）分子中具有不饱和的共轭链结构，在室温下易被空气中的氧所氧化，并逐渐积累热量，因此具有自燃能力。HSE风险管理第一节防火防爆技术（3）可燃固体HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术

凡是遇火受热撞击摩擦或与氧化剂接触能着火的固体物质，统称为燃烧固体。燃烧固体分类一级易燃固体。此类物质燃点低，易燃易爆，燃烧速度快，并能放出大量的剧毒气体。（如磷及化合物，二硝基甲苯、硝基化合物和硝化棉等）二级易燃固体。此类物质的燃烧性能比一级易燃固体差，燃烧时也会放出有毒气体。（如：某些金属粉末——如镁粉、铝粉；硝化棉制品——硝化纤维漆布、赛璐珞板等；硫磺、甲基苯、碱金属、氨基化合物；燃烧性较差的硝基化合物等）HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术决定固体物质火灾危险性的主要理化性质：熔点、燃点、自燃点、单位体积的表面积、受热分解速度（四）防火基本技术措施（1）消除着火源。（2）控制可燃物。（3）隔绝空气。（4）防止形成新的燃烧条件，阻止火灾范围的扩大。HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术（五）常用灭火方法与灭火器材

1．常用灭火方法隔离灭火法将可燃物与着火源(火场)隔离开来，燃烧会因而停止。冷却灭火法将燃烧物的温度降至着火点(燃点)以下，使燃挠停止。或者将邻近着火场的可燃物温度降低，避免扩大形成新的燃烧条件，如常用水或干冰、CO2进行降温灭火。适用于扑救各种固体、液体和气体的火灾。

窒熄灭火法消除燃烧的条件之一。适用于扑救封闭的房间和生产设备装置内的火灾。

HSE风险管理第六章石油工程”三防”技术第一节防火防爆技术HSE风险管理第一节防火防爆技术第六章石油工程”三防”技术抑制灭火法：就是使灭火剂参与燃烧的链锁的反应，使燃烧过程中产生的游离基消失，形成稳定分子或低活性的游离基，从而使燃烧反应停止。

在火场上，采用哪种灭火方法，应根据燃烧物质的性质，燃烧特点和火场的情况，以及消防技术装备的性能进行选择。有些火场，往往要同时使用几种灭火方法，这就要注意掌握进攻时机，搞好使用配合，充分发挥各种灭火剂的效能，才能迅速有效地扑灭火灾。

2．常用的灭火器材与灭火原理（1）水灭火原理冷却作用；对氧的稀释；对水溶性可燃、易燃液体的稀释作用；水力冲击作用（冲散燃烧物，使燃烧强度降低）。水能用于A、B类水溶性可燃、易燃液体及C类火灾HSE风险管理第一节防火防爆技术第六章石油工程”三防”技术（2）泡沫灭火剂泡沫灭火剂灭火原理：①泡沫在燃烧物表面形成的泡沫覆盖层，可使燃烧物表面与空气隔绝。②泡沫层封闭了燃烧物表面，可以遮断火焰的热辐射，阻止燃烧物本身和附近可燃物质的蒸发。③泡沫析出的液体对燃烧表面进行冷却。④泡沫受热蒸发产生的水蒸汽可以降低燃烧物附近氧的浓度。主要用于扑救非水溶性可燃液体及一般固体火灾。特殊的泡沫灭火剂（抗溶性泡沫）还可用于扑救水溶性可燃液体（极性液体）火灾。

HSE风险管理第一节防火防爆技术第六章石油工程”三防”技术（3）干粉灭火剂（又称粉末灭火剂）①多用途干粉多用途干粉又称为ABC干粉，成分为磷酸铵盐干粉、硫酸铵盐干粉等，适用于固体物质火灾（A类火灾）、甲乙丙类液体如烃类（汽、煤、柴油）、醇、酮、酯、苯类等有机溶剂（B类火灾）和可燃气体火灾（C类火灾）。②普通干粉普通干粉又称为BC干粉，成分为碳酸氢钾干粉、碳酸氢钠干粉等，适用于甲乙丙类液体如烃类（汽、煤、柴油）、醇、酮、酯、苯类等有机溶剂（B类火灾）及可燃气体火灾（C类火灾）。HSE风险管理第一节防火防爆技术第六章石油工程”三防”技术灭火原理：①对燃烧的抑制作用②喷出的干粉形成雾状，将火焰包围，可以减少火焰的热辐射；干粉遇到高温会发生分解或放出结晶水，水能起到冷却作用，分解产生的气体，可使空气中的氧浓度降低，这些也都利于灭火。HSE风险管理第一节防火防爆技术第六章石油工程”三防”技术（4）卤代烷灭火剂灭火原理：卤代烷灭火剂主要通过抑制燃烧的化学过程，使燃烧中断，达到灭火目的。其作用是通过夺去燃烧连锁反应中的活泼性物质来完成的，这一过程称为断链过程或抑制过程(与干粉灭火剂的作用相似)。由于完成这一化学过程所需时间往往比较短，所以灭火也就比较迅速。而其他一些灭火剂却大都是通过冷却和稀释等物理过程进行灭火的。应用范围：卤代烷灭火剂具有不导电、无腐蚀、灭火后不留痕迹的特点，适于扑救各种易燃液体火灾和电气设备火灾；特别适于扑灭精密仪器、档案资料、文物等；扑灭固体纤维物质火灾时要用较高的浓度。由于卤代烷的反应产物会对臭氧层产生破坏，在非必要场所限制使用卤代烷灭火器。HSE风险管理第一节防火防爆技术（5）二氧化碳灭火剂灭火原理：①灭火器喷射出来的是温度很低的气态和固态的二氧化碳。由“干冰”变成气体时要吸收大量的热，对燃烧物有一定冷却作用。②它的灭火作用主要是增加空气中既不燃烧也不助燃的成份，相对的减少空气中的氧气含量（窒息作用）。实验表明，当燃烧区域空气中氧气的含量低于12%，或者二氧化碳的浓度达到30一35％时，绝大多数的燃烧都会熄灭。应用范围：适合于扑救各种易燃液体和气体火灾。二氧化碳是一种不导电的物质，可以用它扑救各种带电B类火灾。HSE风险管理第一节防火防爆技术第六章石油工程”三防”技术四、防爆技术（一）爆炸及其种类1．爆炸分类（1）按照爆炸能量的来源分类物理性爆炸、化学性爆炸（2）照爆炸反应的相分类气相爆炸、液相爆炸、固相爆炸（3）按照爆炸的瞬时燃烧速度分类轻爆、爆炸、爆轰2．化学性爆炸物质简单分解的爆炸物、复杂分解的爆炸物、可燃性混合物。HSE风险管理第一节防火防爆技术第六章石油工程”三防”技术3．爆炸极限与危险度（1）爆炸极限：可燃气体、粉尘或可燃液体的蒸气与空气形成的混合物遇火源发生爆炸的极限浓度。可燃气体或蒸气在空气中刚刚达到足以使火焰蔓延的最低浓度，称为该气体或可燃液体的蒸气的爆炸下限。达到足以使火焰蔓延的最高浓度称爆炸上限。在上限和下限之间的浓度范围称爆炸范围。HSE风险管理第一节防火防爆技术第六章石油工程”三防”技术（2）爆炸危险度：爆炸浓度极限范围与爆炸下限之比值。计算公式如下：HSE风险管理第一节防火防爆技术第六章石油工程”三防”技术爆炸危险度说明，可燃气体或可燃液体的蒸气和粉尘的爆炸极限浓度范围越宽，爆炸下限浓度越低，爆炸上限越高，其爆炸危险性就越大。

（二）爆炸的破坏作用及其影响因素1．爆炸的破坏的作用形式（1）冲击波（2）震动（3）碎片冲击（4）造成火灾（5）其它破坏作用（噪声、有毒气体等。）2．爆炸破坏作用的影响因素（1）爆炸物的数量和性质（2）爆炸时的条件（3）爆炸位置HSE风险管理第一节防火防爆技术第六章石油工程”三防”技术（三）防爆技术基本措施防止产生可燃物性混合物化学性爆炸的三个基本条件的同时存在，是预防可燃物质化学性爆炸的基本理论．也可以说，防止可燃物质化学性爆炸全部技术措施的实质，就是制止化学性爆炸三个基本条件的同时存在。预防爆炸的技术措施，都是在防爆技术基本理论指导下采取的。HSE风险管理第一节防火防爆技术第六章石油工程”三防”技术（一）防硫化氢中毒1．硫化氢的危害（1）硫化氢对人体的危害

1）硫化氢是一种神经毒剂，亦为窒息性和刺激性气体。

2）硫化氢中毒主要从口腔吸入、皮肤接触。其毒作用的主要靶器是中枢神经系统和呼吸系统，亦可伴有心脏等多器官损害，对毒作用最敏感的组织是脑和粘膜接触部位。

3）硫化氢在体内大部分经氧化代谢形成硫代硫酸盐和硫酸盐而解毒，在代谢过程中谷胱甘肽可能起激发作用；少部分可经甲基化代谢而形成毒性较低的甲硫醇和甲硫醚，但高浓度甲硫醇对中枢神经系统有麻醉作用。体内代谢产物可在24小时内随尿排出，部分随粪排出，少部分以原形经肺呼出。在体内无蓄积。HSE风险管理第二节预防中毒技术第六章石油工程”三防”技术（2）硫化氢的腐蚀性危害硫化氢不仅造成对人的生命构成威胁，同时会对石油天然气生产设备、工具，包括对各类管材等金属及非金属材料造成腐蚀破坏。腐蚀破坏形式：电化学失重腐蚀、氢脆腐蚀和硫化物应力腐蚀（3）硫化氢腐蚀产物的危害——硫化铁自燃（4）硫化氢对工作液的破坏井下作业的各种工作液，如钻井液、完井液、压裂液、射孔液以及封隔液等，与硫化氢接触会使其性能变化或破坏，导致井下施工作业失败或引起井下事故。HSE风险管理第二节预防中毒技术第六章石油工程”三防”技术4．预防硫化氢中毒措施（1）对员工进行硫化氢防护的技术培训，了解硫化氢的理化性质、中毒机理、主要危害和防护及现场急救方法，提高员工对硫化氢溢出的危害的认识及防护能力；（2）在可能产生硫化氢的场所设立防硫化氢中毒的警示标志和风向标，作业员工尽可能在上风口位置作业；（3）配备硫化氢自动监测报警器，或作业人员配备携便式硫化氢监测仪，并保证报警器和监测仪灵敏可靠；（4）在可能产生硫化氢场所工作的员工每人应配备防毒面具和空气呼吸器，并保证有效使用；（5）当空气中硫化氢达到达报警浓度，应立即带上防护器具按应急预案的要求进行处置或撤离到上风口方向的安全区；（6）在有可能产生硫化氢场所工作业时，应有人监护；一旦发生硫化氢急性中毒，立即实施救护；（7）制定行之有效的防硫化氢应急预案，并进行演练，提高员工的应急处置能力；（8）必需对作业区2公里以内的居民住宅．学校．厂矿等情况进行调查，并告之可能会遇到硫化氢溢出的危害，当这种危害发生时，应有可行的通信联系方法，通知上述人员迅速撤离。HSE风险管理第二节预防中毒技术第六章石油工程”三防”技术5．硫化氢中毒的急救当有人员中毒时，应立即使中毒者脱离现场至空气新鲜处，采取相应急救措施，解开衣服、裤带等，注意保暖，有条件时立即给予吸氧。对呼吸停止者进行人工呼吸，必要时进行胸外心脏按压。现场抢救人员应有自救互救知识，以防抢救者进入现场后自身中毒。当呼吸和心跳恢复后，可给中毒者饮些兴奋性饮料和浓茶、咖啡，并专人护理。如眼睛轻度损伤，可用干净水清洗或冷敷。对于轻微中毒者，也要休息两天，不得再度受H2S的伤害。因为被H2S伤害过的人，对H2S的抵抗力变得