油气管道施工过程中硫化铁粉自燃的控制.pdf

建 石 油 化 工安 全环 保 技 术 瓷 P E T R O C H E M I C A L S A F E T Y A N D E N V I R O N M E N T A L P R O T E C T I O N T E C H N O L O G Y 2 0 1 0年第 2 6卷第 4期 防 火 防 爆 油气管道施工过程中硫化铁粉自燃的控制 胡 明 ，胡 剑 中国石油西南油气田分公 司输 气管理处 ，四川 成都6 1 0 5 0 0 摘要 针对西南油气田分公 司输 气管理处威青线三四类地 区改造工程，越溪站停 气连 头工程 中遇到的硫化铁粉 自燃情况进行分析，找 出在施工过程和置换过程 中硫化铁粉 自燃的 内因、外因及不同点。提 出了硫化铁粉在发生 自燃后应该采取 的控 制措施和为防止硫化铁粉 自燃，达到施工安全受控的现场安全管理方法和措施。 关键词硫化铁粉 ；自燃；停气连头；控制措施 ；预防措施 天然气管道在 日常运行 中易遭受硫化氢的腐 蚀 ，生成 由 F e S ，F e S ，F e S 等几种硫铁化合物 组成的混合物 以下简称硫化铁 。硫化铁在 常温下与空气中的氧接触发生反应 ，并放出大量 的热，具有极高的自燃倾向性 “ ] 。硫化铁粉 自 燃是天然气运营的一个重大风险源。 1 施工过程简介 威青线三四类地 区改造工程作为西南油气 田 分公司2 0 0 9年度重点工程项 目，其 目的是为消除 原威青线运行时间长久 ，承压能力受 限，以及 管 道周边存在诸多安全隐患的问题。需要在越溪站 新安装 D N 4 0 0收球筒一个 ，与新建 0 6 7威青 复线连接。由于受越溪站场地限制 ，需割除越 溪 站内原威青线 7 2 0收 发球筒 ，并原位新建 0 6 收发球筒，待威青复线投运时与之连头。 1 施工过程。本次施工过程共计 7 2 0焊 15 l道 ，6 3 2 5焊 15 4道。A 1点 临时管线与威 青线进站管线连头 ，采用 D N 7 0 03 0 0的三通连 接 ， 7 2 0焊口 1 道 ； 3 2 5焊 口 2道 ；A 2点 临 时管线与站 内管线连头 ，采用 D N 3 0 0弯头连接 ， 3 2 5焊 口 2道 。施 工 过 程 中， 7 2 0焊 15处 ， 6 3 2 5焊15处都发生硫化铁粉 自燃。 2 置换过程。一次注氮 威青线 2 08 越溪站一汪洋站，注氮点设在越溪站球筒 S 一 2球 筒平衡 阀 3 6号、3 7号 阀 D N 5 0 处，设置汪洋 站为气体排放点 ，威青线干线注氮检测点设置在汪 洋站威青线越溪方 向出站压力表取压处。二次注 叫 哪I 一 4 DN3 0 0 一 通处碰 f 1 点 二 ⋯ 点 垂．I l 1 』 管 线 3 _ 二 ■ 耍 ， 摹 3 7 4 - 3旦 O I 3 6 啊 H N 3 0 0 |一一 。 。 。 l一一一一～～一 一 _一 D 图 1 油气管道施工过程平面布置 筒割除 g 氮 当焊接完成后，为保证管道内没有空气存在， 对全线进行二次注氮，注氮为从汪洋阀室向越溪站 注氮 ，汪洋 阀室经干线 ，从新建管道处进入越溪 站 ，依次通过 3号、4号、Q一4号、J 4 、1 6号、 J 2 、2 2号、T一1 、2 3号 、放空，越溪站检测合格 后 ，发现在过三通 4号处发生硫化铁粉 自燃。 收稿 日期 2 0 1 0 0 31 8 。 作者简介胡明，男，2 0 0 8年毕业于西南石油大学 油气储运工程专业，获硕士学位，在西南油气田分 公司输气管理处从事天燃气管道输送管理工作，助 理工程 师。 电话 1 3 6 8 8 0 2 9 2 1 0 2 0 1 0年第 2 6卷第 3期 女 胡明等 ．油气管道施工过程 中硫化铁粉 自燃 的控 制 2 硫化铁粉 自燃分析 2 ． 1 硫化铁自燃的内因 天然气管道易遭受硫化氢的腐蚀 ，生成硫化铁 粉。硫化铁粉一旦暴露在大气环境中，在常温下就 可发生氧化反应 ，并放出大量的热 ，在一定的蓄热 环境下 ，硫化铁不断地氧化、放热 、蓄热、升温 ， 达到 自燃点 ，最终导致硫化铁燃烧 ，若与管道中的 天然气接触 ，有可能导致重大火灾或爆炸事故的发 生。从热力学角度看 ，活性硫化铁氧化是放 热反 应 ，这是硫化铁 自燃的根本原因。 2 ． 2 硫化铁自燃的外因 良好 的供 氧和 聚热是硫 化铁 自燃 的外部 因 素。一般来讲，在氧含量低或者惰性气体中硫化 铁 自燃的可能性很小 ，但是 当接触大量 的空气时 会与氧气发生化学反应而放热。由于活性硫化铁 导热性差 ，氧化反应放 出的热不 能及时移走 ，导 致硫化铁温度急速升高 ，一直被加热到赤热点而 产生 自燃 。 2 ． 3 施工过程中自燃分析 由于威青线越溪站至汪洋段属 于南北干线来 气交 [ 点，输气量小 、压力低 ，无法满足 日常清 管的要求，长时间没有进行清管作业 ，管道 内含 有大量硫化铁粉。 当断开 7 2 0管道时，管道底部出现大量硫 化铁粉 ，厚度大约 3 c m，断开 3 2 5管道 时，管 道内也含有大量硫化铁粉，遇空气氧化 ，产生大 量白烟 如图 2所示 ，清除硫化铁粉时 ，发生 自燃。对硫化铁粉进行注水不能有效阻止 自燃发 生 ，采用泡沫灭火车用泡沫掩盖硫化铁粉 ，有效 阻止硫化铁粉 自燃后 ，才正常施工。 图 2 硫化铁粉遇空气氧化 2 ． 4 置换过程中自燃分析 当管道焊接完成 ，管道处于密闭工况 ，考虑 到施工段内和站 内管段存在硫化铁粉 ，临时增加 全线进行二次注氮置换 ，检测合格后 ，在施工点 A 2三通处硫化铁粉发生 自燃。手摸 自燃处管道 ， 明显感觉温度高得灼手 ，由此判断硫化铁粉在此 处发生 自燃 。原因是 焊接管道时 ，空气进入管 道内，在焊接处一段距离内产生混气段 空气和 氮气 ，当再次置换时 ，混气段运行到含硫化铁 处 ，氧气与硫化铁粉接触发生 自燃。采用二次注 氮方法 ，全面二次注氮 ，置换完管道 内的混气段 后 ，又连续进行 了近 3 h的氮气吹扫 ，并把氮气 封存在管道内半个小时以上 ，确保硫化铁粉完全 熄灭 ，再摸 自燃处管道温度 已恢 复正常 ，再进行 天然气置换氮气。 3 控制措施 1 严格控制天然气中硫化氢的含量，硫化 氢含量应该控制在 2 0 m g ／ m 以下 ，含量越少 ，硫 化铁粉的生成量就越小。根据硫化铁粉的含量对 管道进行周期性清管，控制硫化铁粉的含量 。 2 使硫化铁粉与氧气隔绝 使用泡沫消防 车 ，向管道内注入大量泡沫 ，隔绝硫化铁粉与空 气的接触通道 ，灭火器辅助使用。 3 降低硫化铁粉的温度 ，向管道内持续不 断的注入水 ，保持硫 化铁 粉 的温 度在较低 的工 况，降低到 自燃点以下。 4 从管道中清除的硫化铁粉用铁桶转移至 排污池 内。铁桶内装一定 量的水。同时，避免排 污池内不能有天然气存在 ，排污池 内应含有一定 量的水 ，防止硫化铁粉 自燃 。 4 预 防措施 1 多次检查，反复核实 ，建立准确 的基础 技术资料。施工前对相关站场 、设 备仔 细检查 ， 不遗漏任何环节 ，任何细节，检查结果形成基础 资料。确认主要阀门不漏气，不串气 。关键设备 做到专人控制 ，上锁挂牌。 2 详尽周密制定工程实施计划 ，选择最优 流程 。选择最优气量调配流程 ，保证安全平稳输 供气 ，选择最优置换 流程 ，保 证置换 的彻底性 ， 最大限度减小盲肠段的存在 ，降低风险。 歪 安全环保技术 黄 2 0 1 0年第2 6卷第3期 3 增强纵 向和横 向交流 ，加强 现场管理 。 现场工作明确分工，科学划分职责，投运领导小 组 2 4 h值班 ，密切关注工程每一个环节 ，亲 自指 导流程倒换操作和关键设备操作。 4 同施工队伍 、检测 队伍 、监理单位 、置 换单位做好技术交底。及时有效的与各参加单位 沟通工程进展情况和遇到的相关问题。 5 针对硫化铁粉 自燃 的特殊性 ，要检测到 氮气置换合格后 ，再采用手摸管道感受管道内温 度的变化来判断硫化铁粉的自燃情况。 5 结语 如果管线长期没有进行清管、含硫化铁粉较 多 ，那么 ，在施工过程 中，做好常规施工及安全 措施的前提下，还应该做好 以下几点 ，保证施工 过程安全受控 1 工程的准备应该更全面，更充分。警示 带和消防器材泡沫消防车提前就位。 2 施工队伍的管理需进一步加强。 3 施工前必须保证全线注氮合格 ，确保施 工安全 ；应确保关键阀门的关断性和密封性。 4 考虑到恢复生产时间，施工段的空气有 可能与其它管段 的硫化铁粉相遇 ，发生 自燃。故 在恢复生产时 ，应考虑二次注氮 ，全面扫清管段 内的空气后，同时使用温度判断法 ，判断硫化铁 粉是否 自燃，确保安全 ，做到万无一失。 参考文献 [ 1 ]L i P i n g ，L i J i a n d o n g ，Z h a o S h a n l i n ，e t a 1 ． Re s e a r c h o n t h e da n g e r o f fir e s i n o i ha nk s [ J ]． F i r e s a f e t y j o u n a l ，2 0 0 5 ，4 0 5 3 313 3 5． [ 2 ] 王洪涛 ，范宇，阎长周 ．F e S自燃对设备 的危 害与预 防 [ J ]．压 力容 器，2 0 0 1 ， 1 8 4 2 642 7 ． [ 3 ] 赵雪娥，蒋军成，张明广，等 ．自然环境 条件下硫化铁 自燃的影响因素 [ J ]．石油 化工 高 等 学校 学报 ，2 0 0 6 ，1 9 3 6 8 71 ． [ 4 ] 万鑫，赵 杉林 ．硫 铁化物 自燃性 的研 究 [ J ]．科 学技术与工程 ，2 0 0 8 ，2 4 8 6 6 2 5 66 2 8 ． [ 5 ] 刘忠生，王有华，戴金铃 ．酸性水罐 氮气 保护防止硫化 亚铁 自燃 事故的设计 分析 [ J ]． 当代 化 工，2 0 0 9 ，3 8 2 1 5 5 1 5 7 ． [ 6 ] 刘洪金 ，李萍，张振 华，等 ．铁氧化物硫 化后的自燃性 [ J ]．辽宁石油化工大学 学报 ，2 0 0 9 ，2 9 1 1 3 ． [ 7 ] 周勃，吴超 ．硫化矿石与氧化前后 自燃倾 向性的比较研究 [ J ]．中国矿业，1 9 9 8 ， 7 5 7 7 7 9 ． 上接 第 1 1页 4 ． 6 加大自助加油站安全科技的研发力度 要根据 自助加油站 的特点，设计制作防止 自 助加油误操作造成的油品喷溅和遗撒 以及 接打手 机的自动联锁装置 ；利用 自动安全监控设施 ，对 自助加油顾客实现实时监控 ，发现违规操作 ，能 够及时停机 ，将安全隐患消灭在萌芽状态 ，确保 自助加油站的安全经营。 5 结语 自助加油站作为一种新兴的汽车加油模式才 刚刚起步 ，尽管在推广初期存在一些安全管理方 面的问题 ，但随着人们安全意识的不断提高、安 全制度 的不断规范、安全技术 的不断完善 以及 自 助加油站的不断推广 和扩大 ，自助加油站存在 的 安全管理方面的问题将很快得 到解决 ，自助加油 站在我国具有广阔的发展前景。 参考文献 [ 1 ] 潘磊． 自助加油站不能忽视安全管理 [ J ]．中 国石油石化，2 O O 6 3 5 6- 5 8 ． [ 2 ] 高建忠． 加油站常见的安全隐患及防范措施 [ J ]．石 油 库 与 加 油站 ，2 0 0 7 2 2 1 2 2 ． [ 3 ] 中国石 油化 工集 团公 司． G B 5 0 1 5 6 --2 0 0 2 2 0 0 6年版 汽车加油加 气站设 计与施工 规 范 [ s ]．北京中国计划出版社 ．