一、天燃氣的特性
天燃氣的主要成分是各種烴類,其特性為:
①易燃、易爆性;
②揮發性強;
③密度小,在常溫常壓下,密度多在0.6~0.8g/cm3,比空氣輕;
④有毒害性(主要是CO)和窒息性;
⑤其低熱值約為8000-8700千卡/Nm3(33.47-36.40兆焦/Nm3);
⑥腐蝕性低;
⑦膨脹系數大;
⑧不易溶于水;
⑨不含硫化氫時為無色無臭;
⑩燃點(550℃)比較高,不易點燃;
⑾天燃氣在空氣中燃燒時的體積界限是5%~15%。
二、 加氣站安全的重要性
加氣站是一個易燃、易爆、有毒的危險場所。在生產區內,分布于各處的工藝裝置彼此由各種閥門與管道相通,構成了一個相互關聯、相互制約的生產體系。天燃氣長期以一定的壓力存在于工藝裝置和管路中,很容易從老化和松弛的各密封點滲漏出來。同時在加氣過程中,殘存在管內的天燃氣不可避免地也要逸出。不僅操作人員直接置身于這種環境中操作,維修人員也常常在此環境中對各設備管道進行維護修理作業,如果在任何一個工作面上,違反某項安全制度,就極有可能出現燃燒、爆炸事故,甚至造成站毀人亡的惡果。
三、天燃氣產生的主要危害
天燃氣是一種易燃易爆混合性氣體,與空氣混合能形成爆炸性混合物,天燃氣本身具有閃點低、易擴散、受熱后迅速汽化,強熱時劇烈汽化而噴發遠射、燃燒值大、燃燒溫度高、爆炸范圍較寬且爆炸下限低等特點。天燃氣在空氣中濃度達到爆炸極限時,遇到熱源和明火有爆炸的危險,與五氧化溴、氯氣、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其他強氧化劑接觸反應劇烈,火災危險性為甲級。一旦發生天燃氣火災事故,除直接破壞財產引起人員傷亡外,還會發生爆炸、建筑物與設備塌崩飛散和引起火情進一步擴大等災害,造成更加嚴重的后果。
根據我國對可燃性液體火災危險等級的劃分,天燃氣屬一級易燃易爆危險品,是最高危險等級,其危險性主要表現在以下幾個方面:
①易燃燒和爆炸
天燃氣的燃點一般在550℃以上,而汽油為427℃。這說明天燃氣不象汽油那樣容易被點燃。其次天燃氣在空氣中燃燒時的體積界限是5%~15%,液化氣是2%~10%,而汽油是1%~7%。即大氣中有1%的汽油濃度就很容易發生著火爆炸。天燃氣要比汽油、液化氣好的多,因為它要積累到5%才到達它的燃燒下限。更重要的是天燃氣比空氣輕,其密度只是空氣的55%,稍有泄漏,很容易向大氣中擴散,不至于達到低燃燒界限。使用時還要在天燃氣里放加臭劑以提高對天燃氣泄漏的及早發現,從而采取預防措施。最重要的是,天燃氣在空氣中的比例即使達到爆炸極度限,沒有火源也不會發生爆炸。所以在存放天燃氣的地方必須嚴禁煙火。
②火勢猛,災害損失大
天燃氣的爆炸速度與汽油的爆炸速度相當,當一有火情,即便在遠方的天燃氣也會起燃,形成長距離大范圍的火災,災害異常猛烈。天燃氣低熱值在8500-10000千卡/Nm3之間,由于其燃燒熱值大,四周的其他的可燃物質也極易被引燃。不少的火災案例中,都有建筑物被燒塌,混凝土被燒熔的情況。如此猛烈的火勢,給撲救人員的作業和裝備的使用,也造成一定的困難。
③易揮發,且事故具有隱蔽性
天燃氣在常溫常壓下極易揮發,壓縮天燃氣泄漏出來后能迅速揮發擴大成250L以上的氣體。由于天燃氣的密度比空氣小,泄漏后很容易擴散到空氣中,所以,遇到明天燃氣漏出來的天燃氣點燃而引起燃燒爆炸,使事故的隱蔽性增大,極大的增加了火災的危險性。
④極限濃度低,繼生災害嚴重
天燃氣與空氣混合,含量達到5%時,能形成爆炸性混合物,使具有爆炸危險的范圍大大擴大,一遇到明火,除產生爆炸外,極易導致周圍儲罐或罐車因受高溫的烘烤而引發武力爆炸,大量的壓縮天燃氣從爆炸破裂的容器中噴到四周較遠地域,繼而汽化著火,使大火延伸到周圍遠處的建筑物,從而引發惡性火災事故,造成更加嚴重的災情。
四、風險識別
天燃氣加氣站存在的主要危險危害因素有:火災、爆燃、窒息中毒、機械傷害、電氣傷害、意外傷害等。其中爆燃的危害性最大,且是主要危害,造成的損失也最大。本次評價的風險評價主要針對的是火災、爆炸危險。風險事故發生必須同時滿足以下3個條件:
①天燃氣大量泄漏;
②天燃氣泄漏后沒有得到有效控制,天燃氣迅速擴散蔓延漸漸積聚濃度達到爆炸極限;
③天燃氣遇熱源或明火。
在加氣站設計、施工、設備選型過程中充分考慮風險因素,加強站內日常管理天燃氣大量泄漏的可能性很小;另一方面,天燃氣一旦泄漏,只要發現及時,采取正確的應急措施加以控制,限制住天燃氣濃度達到爆炸極限,爆炸、火災便能得到有效控制。
五、事故成因
天燃氣雖然屬于易燃易爆性氣體,但天燃氣的燃點較高,密度小易于空氣易擴散,通常輕微的泄漏不會造成火災、爆炸事故,在天燃氣的濃度達到爆炸極限時,才會遇火發生爆炸。
事故的成因是多方面的,其主要原因分為人為、設備、原料、環境和管理以及運輸等幾方面原因,現將各事故成因詳細分述如下:
(1)人為原因
造成事故的人為原因主要包括設計缺陷、設備選型或安裝不當以及站內工作人員安全意識差、違規操作和工作警惕性不高、忽視報警系統警報或是警報系統故障等。
(2)設備原因
設備因素從施工到加氣站的日常運營是多方面的:
①設備設計、選型、安裝錯誤,不符合防火防爆要求;
②壓力管道容器未按正確設計制造、施工,存有缺陷防患;
③設備失修、維護不當,超負荷運行或帶病運行;
④管線、加氣機等接地不符合規定要求;
⑤電氣設備不符合防爆要求;
⑥安全附件、報警裝置、配備不當或失靈。
(3)原料的原因
主要是天燃氣自身靜電或氣質有問題,存在事故隱患。
(4)環境因素
①自然環境異常現象:雷電、地震、洪水、滑坡和土壤腐蝕等。地震發生后因地面震動、斷層區土壤破壞及錯動、震動及地面斷裂等可能會造成站場處理設備、管道的破壞,導致事故發生。根據土壤理化性質對金屬的腐蝕性可知,沼澤地、鹽漬地,濕地為強腐蝕環境,其余為中度或弱腐蝕區。腐蝕會使管線壁厚減小甚至穿孔,容易引起爆裂。其他自然因素如雷電、洪水、滑坡等也可能誘發風險事故。
②不良工作環境:不適宜的溫度、適度、振動等。
③與周圍環境相關建筑不符合防火要求。
(5)管理因素
一般是對職工培訓工作不到位,安全防范教育不足,以及日常工作管理不嚴,指揮失職、錯誤等。
(6)運輸因素
(1)不具備承運危險品資格的車輛擅自承接業務。而這些車輛的狀況和人員素質及管理制度,都不能適應危化品運輸安全的要求。
(2)不按規定辦理危化品運輸手續,車輛駕駛人員和押運員失職或擅離工作崗位,導致事故的發生。
(3)雖然是由危化品從業單位的車輛承運,但是駕駛人員缺乏專業知識,貨物混裝,隨便載人。
(4)野蠻裝卸,違章操作,都會引起事故。
(5)運輸車輛不符合要求。車輛或是發生故障。或是槽罐破損,造成危險品泄漏而引起事故。
(6)有的司機載運危化品時開“英雄車”,結果造成撞車而引起事故。
(7)由于道路問題以及危化品本身的不穩定性,導致意外事故發生。
六、事故發生位置
天燃氣輸送管道,控制閥門、法蘭或類似附件乃儲運中均存在發生事故的可能性。
七、事故影響分析
爆燃即燃燒、爆炸,是天燃氣加氣站最嚴重的事故。天燃氣泄漏是造成加氣站爆炸燃燒的主要原因。天燃氣事故泄漏可能產生的影響:
①天燃氣事故泄漏,當空氣中的甲烷達25%-30%時,將造成人體不適感,甚至是窒息死亡。
②當天燃氣的濃度到達爆炸極限時,遇熱源、明火就會發生爆炸,噴射火焰的熱輻射會導致人員燒傷或死亡。火災、爆炸導致建筑物、設備的崩塌、飛散會引起近一步的擴大火災,火勢蔓延極快,火勢較難控制,造成的后果較為嚴重。
③天燃氣泄漏釋放后直接被點燃,產生噴射火焰。噴射火焰的熱輻射會導致接受體燒傷或死亡,以熱輻射強度12.5KW/m2為標準來計算其影響,在該輻射強度下,10秒鐘會使人體產生一度燒傷,1分鐘內會有1%的死亡率。若人正常奔跑速度按100m/20秒計,則1分鐘內可以逃離現場300m遠。
如果天燃氣沒有被直接點燃,則釋放的天燃氣氣會形成爆炸煙云,這種煙云點燃后,會產生一種敞口的爆炸蒸汽煙云,或者形成閃爍火焰。在閃爍火焰范圍內的人群會被燒死或造成嚴重傷害。當產生敞口的爆炸蒸汽煙云時,其沖擊波可使煙云以外的人受到傷害。
事故的發生最直接的影響是造成人員傷亡、財產損失,此外對區域環境也會造成較為嚴重的影響。天燃氣事故泄漏,烴類氣體將直接進入大氣環境,造成大氣環境的污染。一旦發生爆炸、火災,爆炸、燃燒過程中有毒有害氣體和燃燒煙塵、顆粒物對區域的大氣環境會造成不利影響,導致區域環境空氣質量下降,且短時間內不易恢復。事故的發生同時也會毀壞區域的地表人工植被,污染土壤,對生態環境造成影響。除大氣和生態影響外,事故本身及事故后加氣站毀壞狀態將明顯破壞區域的環境景觀。
八、天燃氣加氣站環境風險控制措施
為了有效地防范天燃氣火災和爆炸事故的發生,加氣站已經制定了事故應急手冊,再這里還需要對天燃氣火災和消除火災的措施及消防器材的使用等知識加以了解和掌握。
《汽車加油加氣站設計與施工規范》中的對加氣站安全保護要求:
(1)在輸出管線上應設置手動緊急截斷閥。緊急截斷閥的安裝位置應便于發生事故時能及時切斷氣源。
(2)儲氣瓶組應設置安全泄壓保護裝置,泄壓裝置應具備足夠的泄壓能力。泄放氣體應符合下列規定:
①若泄放流量較小,如安全閥超壓泄放的氣體和設備泄壓泄放的氣體,可用管線排至安全區或通過放空管排放;
②對泄放流量大于2m3、泄放次數平均在每小時2~3次以上的操作排放,應設置專用回收罐;
③泄放流量大于500m3的高壓氣體,如儲氣瓶組放氣、火災或緊急檢修設備時排出系統的氣體,應通過放空管在半小時內迅速排完。
(3)加氣機的加氣嘴泄壓排氣應排向安全方向,以防止高壓氣泄放漏失時不安全。
(4)天燃氣放空應符合下列要求:
①不同壓力級別系統的放空宜分別設置,各放空管進入總管時應能同時安全放氣;
②安全閥泄放的少量可燃氣體可排人大氣,泄放管宜垂直向上。管口高出設備平臺不應小于2m,且應高出所在地面5m;
③放空管應設置在室外并遠離作業區,其高度應比附近建、構筑物高出2m以上,且總高度不應小于10m。
8.1加強明火管理,嚴防火種進入
一般物質火災,蔓延和擴展的速度較慢,在發生初期,范圍較小,撲滅較為容易。天燃氣火災,蔓延和擴展的速度極快,其火焰速度達2000m/s以上,且難以撲滅,特別是爆炸事故,如一旦發生,將立即造成重大災害。對加氣站來說,不論是火災還是爆炸,主要是采取預防措施,而加強明火,嚴防火種的產生是加氣站安全管理的一項首要措施,具體應做好以下幾點:
(1)應在醒目位置設立“嚴禁煙火”、“禁火區”等警戒標語和標牌。禁止任何人攜帶火種(如打火機、火柴、煙頭等)和易產生碰撞火花的釘鞋器具等進入站內。操作和維修設備時,應采用不發火的工具。
(2)生產區內,不準無阻火器車輛行駛,要嚴格限制外單位車輛進入生產區。進入站內的汽車車速不得超過5km/h。禁止拖拉機、電瓶車和驢、畜力車等進入站內。
8.2站內動火,須經審批
加氣站的擴建、改造和維修中,不可避免地要使用電氣焊或其他維修火焰。由于原工藝裝置存有天燃氣,動火點又與工藝系統有著一定的聯系,故必須認真落實好各項動火安全措施,氣體經取樣分析合格,并經站內負責人批準。
(1)對動火部位的隔絕和清除
①首先要詳細檢查動火位置周圍的各閥門、法蘭等密封點是否泄漏,清除動火點周圍環境處的易燃物質,并采取有效措施,將與動火位置或設備相關的工藝管路和周圍環境完全隔絕。
②對機電傳動設備的隔絕。電源應拉下電閘并掛牌禁止啟動也可將電閘加鎖、拆除熔斷器,并派專人監守。
③動火現場易燃物質的清除范圍應為動火點周圍方圓10m以內,對陰溝、凹坑也應仔細清洗并隔絕。
(2)對動火設備或管道進行清洗、置換
清洗、置換時將需動火的容器或管道內的天燃氣泄凈后,用惰性氣體(如氮氣、二氧化碳、水蒸氣等)充灌于內,將原有殘留的危險性物質驅趕排出,然后用蒸汽經一定時間的吹掃,最后再通入空氣。
①動火分析
按時對動火地點、設備、管道和環境作動火分析,測定天燃氣濃度是否在爆炸范圍內,以做出是否動火的正確判斷。
②消防措施
動火現場要配備足夠的消防措施,并設專人監護。一旦發現現場著火,或危及安全動火的異常情況時,應立即制止動火,并及時用滅火器撲救。
③沒有批準的動火證,任何情況下嚴禁動火。
8.3搞好事故搶險演練,及時堵住泄漏點
(1)一般工藝管道破裂和閥門密封部位泄漏事故的應急方案
工藝管線由于使用年限長和介質的腐蝕,或系統內因殘余水分的存在,易在管線的最低與最末端部位受熱脹冷縮或結冰而產生裂縫,閥門凍裂或密封部位老化,都會造成天燃氣泄漏。發現泄漏,應立即采取以下應急措施。
①迅速查明泄漏點,立即關閉泄漏點兩端管線上的閥門和與該管線相接的每個儲罐的閥門,把氣源切斷。
②杜絕附近一切火源,禁止一切車輛在附近行駛。
(2)與罐體直接相連的閥門、法蘭密封處、管件出現外漏時的應急方案
(3)罐車裝卸臺處發生險情的應急搶救方案
(4)搶險搶修工作的要求
事故防范方案的制定與演練,要與實際相結合。以消除事故為目的。在觀察和排除事故隱患的日常工作中,要掌握以下幾點:
①對槽車儲罐、設備、管道及各類附件,即任何部位的泄漏,即使是微小的漏損也不能放過,都應采取措施,加以排除。
②要經常注意觀察和分析常見故障部位及處理后的情況,檢查是否還有漏液、漏氣的現象的隱患。
③根據氣溫變化、設備運行狀況,來調整各項作業方案和設備運行參數,并采取防凍或降溫措施,防止異常情況發生。
④定期對天燃氣泄漏測量、報警裝置進行檢查和保養,使其保持在完好狀態。
8.4泄漏應急處理
迅速撤離泄漏污染區人員至上風處,并進行隔離,嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員帶自給正壓式呼吸器,穿消防防護服。盡可能切斷泄漏源。合理通風,加速擴散。噴霧狀水稀釋、溶解。構筑圍提或挖坑收容產生的大量廢水。如有可能,將漏出的氣用排風機送至空曠地方或裝設適當噴頭燒掉。也可以將漏氣的容器移至空曠處,注意通風。漏氣的容器要妥善處理,修復、檢驗后再用。
8.5搞好電器管理,采用防靜電電器,預防電火花產生。
8.6環境風險控制措施
由以往報道的各類事故案件可知由生產操作、管理失誤導致的火災和爆炸事故居多,且多屬重大典型事故,發生事故時不僅造成經濟損失和人員傷亡,還會在瞬間排放大量有毒物質、噪聲等污染環境。為此,應重點考慮以下風險防范措施:
(1)在總圖設計布置上,應將危險性較大的設施與其它設施保持足夠距離,并遵守防火設計規范及安評中的要求。
(2)設置消防設備和火災防護系統。
(3)提高自動化水平,保證生產裝置在優化和安全狀態下進行操作,在可能產生泄漏的地方設置固定或攜帶式可燃氣體檢測器和報警系統。
(4)按不同性質分別建立事故預防系統、監測和檢驗系統以及公共報警系統。
(5)強調管理工作對預防事故的重要作用,平面布置設計、工藝設計和工藝參數檢測等必須納入預防事故工作中。
(6)從技術、工藝和管理三個方面入手,采取綜合措施,預防意外泄漏事故。
(7)提高操作管理水平,嚴防操作事故發生,尤其是在開停車時,應嚴格遵守操作規程,避免事故發生。
(8)場站內嚴禁明火,用火必須辦理用火證,并采取嚴密的安全防護措施。
(9)對有較大危險因素的重點部位進行必要的安全監督。
8.7運輸風險防范措施
要想確保危化品道路運輸安全,從管理部門來說,一方面要從宣傳教育入手,增強貨物單位運輸部門的從業人員和裝卸工人的安全意識,特別是要經常組織駕駛、押運、裝卸人員學習交通運輸和裝卸的安全常識,對發生的各種危化品運輸、裝卸事故,要認真分析原因,剖析典型案例,并教育大家從中吸取教訓,積極研究預防對策,減少運輸、裝卸中各種違章行為,防止和避免事故的發生。另一方面,貨物單位、承運單位和車輛駕駛、押運、裝卸人員,要充分認識危化品運輸裝卸的危險性,明確安全工作的重要性,增強法制觀點,積極主動地申請辦理危化品運輸的合法手續,加強防范措施,保證安全。
運輸車要遠離火種、熱源。防止陽光直射。應與氧氣壓縮空氣鹵素(氟、氯、溴)等分開存放。切忌混儲混運。配備相應品種和數量的消防器材。露天儲罐夏季要有降溫措施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。驗收時要注意品名,注意驗瓶日期,先進倉的先發用。搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。
針對有可能發生的環境風險,本環評要求建設單位嚴格按照交通部頒發的《危險品運輸管理規范》,認真做好運輸、儲存及使用中的管理工作,運輸車輛必須使用專用運輸車,使用專業的駕駛人員,在車體明顯位置設置醒目的警告標牌;運輸途中注意交通安全,選擇最優、最安全的運輸線路;操作工人要具備有關危險品的基礎知識,嚴格遵守操作規程,嚴禁火源等,盡可能地避免環境風險事故的發生。一旦發生泄漏,應立即采取封閉、隔離等措施。
(1)疏散現場人員,采取補救措施使泄漏液化石油氣達到最小程度。
(2)立即通知當地環保執法人員趕赴現場指導工作。
(3)對已遭受污染的地域應迅速圈定范圍,保護現場并通知環保部門。
(4)嚴禁煙火。
(5)急救措施:操作時通風應良好,中毒后迅速離開現場,半臥式休息,吸入新鮮空氣,盡快關醫院。
8.8其它防范措施及要求
(1)嚴禁非操作工作人員進入生產現場從事操作活動;
(2)安全裝置配備不齊全或失靈的設備及系統不準啟動;
(3)生產區內不準堆放自燃性物質和與操作無關的其他物品也不宜種植莊稼和大量樹木。
九、突發環境風險事故應急對策和方案
除做好事故防范措施外,加氣站對制定的事故應急預案必須嚴格執行,以保證事故發生情況下,傷亡、損失能夠降到最低。應急預案應包括以下幾個方面及相應程序:
1.總則 闡明風險的危害、制訂本方案的意義和作用
2.危險源概況 詳敘危險源類型、數量及其分布
3.緊急計劃區 裝卸臺、儲罐區、鄰區
4.緊急組織 儲罐:指揮部—負責現場全面指揮 專業救援隊伍—負責事故控制、救援、善后處理地區:地區指揮部—負責附近地區全面指揮、救援、管制和疏散專業救援隊伍—負責對專業救援隊伍的支持。
5.應急狀態分類及應急響應程序 規定事故的級別及相應的應急分類,響應程序。
6.應急設施,設備與材料 儲罐區:防火災、爆炸事故應急設施,設備與材料,主要為消防器材等裝卸過程:防火災、爆炸事故應急設施,設備與材料,主要為消防器材;防有毒有害物質外溢、擴散,主要是水幕、噴淋裝置等。
7.應急通訊、通知和交通 規定應急狀態下的通訊方式,通知方式和交通保障,管制。
8.應急環境監測及事故后果評估 由專業隊伍對事故現場進行偵察監測,對事故性質、參數與后果進行評估,為指揮部門提供決策依據。
9.應急防護措施:清除泄漏措施、方法和器材 事故現場:控制事故、防止擴大、蔓延及鏈鎖反應,消除現場泄漏,降低危害。相應的設施器材配備鄰近區域:控制污染鄰區的措施。
10.應急劑量控制、撤離組織計劃、醫療救護與公眾健康 事故現場:事故處理人員對毒物的應急劑量控制制定、現場及鄰近裝置人員撤離組織計劃及救護油庫鄰近區:受事故影響的鄰近區域人員及公眾對毒物應急劑量控制規定,撤離組織計劃及救護。
11.應急狀態終止與恢復措施 規定應急狀態終止程序;事故現場善后處理、恢復措施;鄰近區域解除事故警戒及善后恢復措施。
12.人員培訓與演練 應急計劃制定后,平時安排人員培訓與演習。
13.公眾教育和信息 對油庫鄰近地區開展公眾教育,培訓和發布有關信息。
14.記錄和報告 設置應急事故專門記錄,建檔案和專門報告制度,設專門部門和負責管理 。
15.附件 與應急事故有關的各種附件材料的準備和形成。
加氣站按照相關專業規范正確設計,嚴格施工安裝,在生產運營過程中嚴格做好安全防范工作,各項安全保障措施落實到位,能夠將火災、爆炸類風險事故的發生概率降到最低限度。
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