LNG液化天然气项目危险有害因素的辨识.doc
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1、LNG液化天然气项目危险有害因素的辨识1.1 依据根据危险化学品生产储存建设项目安全审查办法(国家安全生产监督管理局令第17号)第十一条 对危险化学品生产储存项目安全评价的要求和企业职工伤亡事故分类(GB6441-1986)采用类比方法对该项目的主要危险、有害因素进行辨识与分析。 1.2 主要危险、有害物质的理化性质及危险特性1.2.1主要危险、有害物质分析本项目的主要危险、有害物质为原料天然气及产品液化天然气(LNG)。其主要成分是甲烷,为易燃、易爆物。能在空气中燃烧,与空气混合达到515%(体积比)时遇明火会发生爆炸,属甲类火灾危害性。原料天然气含有少量汞,具有腐蚀性,易发生中毒事件,与氯
2、酸盐、硝酸盐、热硫酸等混合可发生爆炸。辅助材料用氮气,吸入可引起缺氧窒息,若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。因此,原辅材料具有易燃、易爆、有毒、有害、腐蚀性等危险性,装置具有潜在危险性。在制造、施工、调试、运行、检修等工作环境中都存在一定风险。1.2.2 主要危险、有害物质理化特性主要危险、有害物质的理化特性和危险特性主要参照新编危险物品安全手册(化学工业出版社2001年4月第1版、化学化工大辞典(化学工业出版社2003年1月第1版本和危险化学品名录。1.2.2.1 LNG的危险特性 LNG虽是在低温状态下储存、气化,但和管输天然气一样,均为常温气态应用,这就决定了LNG潜在的危险性
3、。(1)低温的危险性LNG泄漏后的初始阶段会吸收地面和周围空气中的热量迅速气化。但到一定的时间后,地面被冻结,周围的空气温度在无对流的情况下也会迅速下降,此时气化速度减慢,甚至会发生部分液体来不及气化而被防护堤拦蓄。气化的天然气在空气中形成冷蒸气云,此蒸气云的密度和空气的密度相等时的温度是107。所以,LNG泄漏后的冷蒸气云或者来不及气化的液体都会对人体产生低温灼烧、冻伤等危害。LNG泄漏后的冷蒸气云、来不及气化的液体或喷溅的液体,会使所接触的一些材料变脆、易碎,或者产生冷收缩,材料脆性断裂和冷收缩,会对加气站设备如储罐、低温泵、加气机、卸车阀组、加气车造成危害,特别是LNG储罐和LNG槽车储
4、罐可能引起外筒脆裂或变形,导致真空失效,保冷性能降低失效,从而引起内筒液体膨胀造成更大事故。(2)BOG(蒸发气体)的危险性LNG储罐或液相工艺管道,由于漏热而自然蒸发一定量的气体,一般情况下(制造厂家提供的数据为每昼夜3的蒸发量),生产运行中由于装车,需要给系统增压,这部分气体也储存于储罐,这些气体统称为BOG气体。当BOG气体压力过高时需要进行回收或安全放散。否则,BOG将大大增加,严重者使储罐内温度、压力上升过快,直至储罐破裂。(3)火灾、爆炸的危险性液化天然气是以甲烷为主的液态混合物,储存温度约为140左右。泄漏后由于地面和空气的加热,会生成白色蒸气云。当气体温度继续被空气加热直到高于
5、107 时,由于此时天然气比空气轻,会在空气中快速扩散。液体密度是标准状态下气体的约570倍,天然气与空气混合后,体积分数在一定的范围内就会产生爆炸,其爆炸下限为5,上限为15。天然气的燃烧速度相对于其它可燃气体较慢(大约是0.3m/s)。(4)翻滚的危险性通常,储罐内的LNG长期静止将形成两个稳定的液相层,下层密度大于上层密度。当外界热量传入罐内时,两个液相层自发传质和传热并相互混合,液层表面也开始蒸发,下层由于吸收了上层的热量,而处于“过热”状态。当二液相层密度接近时,可在短时间内产生大量气体,使罐内压力急剧上升,甚至顶开安全阀,这就是翻滚现象。其危害是储罐内压力急剧地变化,导致设备超压,
6、以及罐体受到损害等。 (5)冷爆炸当LNG泄漏遇到水的情况(如集液池中的雨水),水与LNG之间有非常高的热传递速率,LNG将激烈地沸腾并伴随大的响声、喷出水雾,导致LNG蒸汽爆炸。这个现象类似水落在一块烧红的钢板上发生的情况,可使水立即蒸发。1.2.2.2主要危险、有害物质的理化特性表3-1 天然气理化性质表标识英文名:Natural gas分子式:CH4分子量:16.04危险货物编号:21007UN编号:1971RTECS号:IMDG规则页码:CAS号:74-82-8理化性质外观与形状无色无臭气体熔点()-182.5自燃温度()538沸点()-162临界温度()-82.6相对密度(水=1)0
7、.42(-154)临界压力(MPa)4.59相对密度(空气=1)0.55最大爆炸压力(MPa)0.68燃烧热(kJ/mol)800爆炸下限(V%)1.66.5最小引燃能量(mJ)0.28爆炸上限(V%)1317成分主要是低分子量烷烃混合物。如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等未净化天然气,常含二氧化碳、硫化氢、氮和少量氦。溶解性微溶于水。毒性及健康危害接触限值中国MAC:未制定标准美国TLV-TWAOSHA:未制定标准ACGIH:未制定标准前苏联MAC:未制定标准美国TLV-STELACGIH:未制定标准侵入途径吸入毒性 健康危害急性中毒时,可有头晕、头痛、呕吐、乏力甚至昏迷。病程中尚可出现精神症
8、状,步态不稳,昏迷过程久者,醒后可有运动性失语及偏瘫。长期接触天然气者可出现精神衰弱综合症。燃烧爆炸危险性燃烧性:易燃建规火险分级:甲危险特性与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氟、氯等能发生剧烈的化学反应。(若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。稳定性稳定避免接触的条件聚合危害不聚合禁忌物强氧化剂、氟、氯。灭火方法切断气源,若不能立即切断气源,则不允许熄灭正在燃烧的气体,喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。雾状水、泡沫、二氧化碳。表3-2 氮气理化性质表标识英文名:Netrogen gas分子式:N2分子量:28.01危险货物编号:22006UN编号:R
9、TECS号:IMDG规则页码:CAS号:7727-37-9理化性质外观与形状无色无臭气体熔点()-209.8自燃温度()沸点()-195.6临界温度()-147相对密度(水=1)0.81(-196)临界压力(MPa)1.40相对密度(空气=1)0.97最大爆炸压力(kPa)燃烧热(kJ/mol)爆炸下限(V%)最小引燃能量(mJ)爆炸上限(V%)成分氦。溶解性微溶于水、乙醇。毒性及健康危害接触限值中国MAC:未制定标准美国TLV-TWA:窒息性气体OSHA:未制定标准ACGIH:未制定标准前苏联MAC:未制定标准美国TLV-STEL:窒息性气体ACGIH:未制定标准侵入途径吸入健康危害空气中氮
10、气含量过高,使吸入气氧分压下降,引起缺氧窒息。吸入氮气浓度不太高时,患者最初感胸闷、气短、疲软无力;继而有烦躁不安、极度兴奋、乱跑、叫喊、神情恍惚、步态不稳,称之为“氮酩酊”,可进入昏睡或昏迷状态。吸入高浓度,患者可迅速出现昏迷、呼吸心跳停止而致死亡。潜水员深潜时,可发生氮的麻醉作用;若从高压环境下过快转入常压环境,体内会形成氮气气泡,压迫神经、血管或造成微血管阻塞,发生“减压病”。燃烧爆炸危险性燃烧性分解物氮气危险特性若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。稳定性稳定泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿一般作业工作服
11、。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。防护措施呼吸系统防护:一般不需特殊防护。当作业场所空气中氧气浓度低于18%时,必须佩戴空气呼吸器、氧气呼吸器或长管面具。眼睛防护:一般不需特殊防护。身体防护:穿一般作业工作服。手防护:戴一般作业防护手套。其它:避免高浓度吸入。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业,须有人监护。急救措施吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。呼吸心跳停止时,立即进行人工呼吸和胸外心脏按压术。就医。灭火方法本品不燃,用雾状水保持火场中容器冷却。表3-3 汞理化性质表标识英文名:Mercury分子式:Hg分子量:
12、200.59危险货物编号:83505UN编号:RTECS号:IMDG规则页码:CAS号:7727-37-9理化性质外观与形状银白色液态金属,在常温下可挥发。洒落可形成小水珠熔点()-38.9自燃温度()沸点()356.9临界温度()相对密度(水=1)11.55临界压力(MPa)相对密度(空气=1)7.0最大爆炸压力(kPa)燃烧热(kJ/mol)爆炸下限(V%)最小引燃能量(mJ)爆炸上限(V%)成分水银。溶解性不溶于水、盐酸、稀硫酸,溶于浓硝酸,易溶于王水及浓硫酸。毒性及健康危害居住区大气中有害物质的最高容许浓度:0.0003mg/m3 (日均值)车间空气中有害物质的最高容许浓度:0.01m
13、g/m3大气污染物综合排放标准最高允许排放浓度:0.015mg/m3(表1);0.012mg/m3(表2)最高允许排放速率(kg/h):二级:1.810-33910-3;1.510-33310-3三级:2.810-35910-3;2.410-35010-3无组织排放监控浓度限值: 0.0012mg/m3;0.0015mg/m3污水综合排放标准固体废弃物浸出毒性鉴别标准值0.05mg/L0.05mg/L侵入途径吸入、食入、经皮吸收。健康危害急性中毒:病人有头痛、头晕、乏力、多梦、发热等全身症状,并有明显口腔炎表现。可有食欲不振、恶心、腹痛、腹泻等。部分患者皮肤出现红色斑丘疹,少数严重者可发生间质
14、性肺炎及肾脏损伤。慢性中毒:最早出现头痛、头晕、乏力、记忆减退等神经衰弱综合征;汞毒性震颤;另外可有口腔炎,少数病人有肝、肾损伤。燃烧爆炸危险性燃烧性分解物氧化汞危险特性常温下有蒸气挥发,高温下能迅速挥发。与氯酸盐、硝酸盐、热硫酸等混合可发生爆炸。泄漏应急处理疏散泄漏污染区人员至安全区,禁止无关人员进入污染区,建议应急处理人员戴自给式呼吸器,穿化学防护服。不要直接接触泄漏物,在确保安全情况下堵漏。收集转移回收。无法收集的可用多硫化钙或过量的硫磺处理。防护措施呼吸系统防护:可能接触其蒸气时,应该佩带防毒口罩。必要时建议佩带自给式呼吸器。眼睛防护:戴安全防护眼镜。防护服:穿相应的防护服。手防护:戴
15、防化学品手套。其它:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后,彻底清洗。单独存放被毒物污染的衣服,洗后再用。进行就业前和定期的体检。急救措施皮肤接触:脱去污染的衣着,立即用流动清水彻底冲洗。眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水冲洗。吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。必要时进行人工呼吸。就医。 食入:误服者立即漱口,给饮牛奶或蛋清。就医。1.2.3 主要危险、有害物质的分布及危险特性天然气火灾危险性类别按照我国现行防火设计规范为甲类,细划分甲A类,即它的火灾危险性类别是最高的。根据我国现行规范规定,天然气的物态属工厂爆炸性气体,分类、分组、分级为:类,B级,T1组,即BT1,防爆电器应按此
16、选择。 爆炸性气体环境区域划分为2级区域(简称2区),即在正常运行时,不可能出现爆炸性气体混合物,即使出现也仅是短时存在的环境。各危险物质的分布见表3-4所示。表3-4 危险有害分布和主要危险特性一览表序号生产过程主要危险、有害物质名称主要危险特性一天然气净化天然气易燃、易爆汞腐蚀、有毒二天然气液化天然气易燃、易爆氮气高浓度有窒息危险三LNG储存及装车低温液化天然气易燃、易爆对表3-4所例物质的主要危险特性初步分析,按照危险化学品分类标准危险货物分类和品名编号、常用危险化学品的分类及标志、危险货物品名表的化学物质名称、分类、主要危险、危害特性如表3-5。表3-5 LNG装置涉及危险化学品分类、
17、特性一览表序号危险化学品名称危险性类别GB编号主要危险、有害特性1天然气易燃、易爆甲A类气体GB2.1类21007与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热极易燃烧爆炸;与氟、氯等能发生剧烈的化学反应;若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险;火灾爆炸危险性大;火焰温度高、辐射热强;易形成大面积火灾;具有复燃性、复爆性。2汞腐蚀性GB8.3类83505具有腐蚀性;常温下有蒸气挥发,高温下能迅速挥发;与氯酸盐、硝酸盐、热硫酸等混合可发生爆炸。3氮气窒息性气体GB2.2类22006空气中氮气含量过高,使吸入气氧分压下降,引起缺氧窒息;若遇高热,容器内压增大有开裂和爆炸的危险。4液化天然气易燃、易
18、爆甲A类GB2.3类23012LNG由8399%的甲烷组成,甲烷起火立即产生大量热辐射,液化天然气一旦发生泄漏就会立即沸腾而汽化,形成蒸汽云,会在非常低的浓度(一般是体积的5%15%)下起火爆炸,并且会迅速向蒸发的液池回火燃烧。 1.3 生产过程中危险、有害因素的辨识与分析1.1. 1 火灾、爆炸液化天然气由8399%的甲烷组成,甲烷一旦起火立即产生大量热辐射(93000千卡/平方米),通常是等量汽油发热量的两倍。然而和汽油不同的是,液化天然气从液态变成气态,体积要膨胀大约620倍。液化天然气一旦发生泄漏就会立即沸腾而汽化,在汽化过程中从周围环境(地面、水泥构件、管道系统,甚至空气)中吸收热量
19、。开始液化天然气比空气重,随着时间的推移,逐渐地吸收热量,它与周围环境温度渐渐接近,液化天然气就变得比空气轻了。在这个“比空气轻”的状态下,蒸发气体随气流或风力漂移到其他地方,会在非常低的浓度(一般是体积的5%15%)下起火爆炸。因此,蒸气云的边缘很容易遇到火源起火爆炸,并且会迅速向蒸发的液池回火燃烧,如果对这种泄漏不采取正确的保护措施,储罐及其周围设施就会因热辐射遭受严重破坏。LNG生产因设备、管道、装置(详见主要设备表)集中,高、中、低压并存,各设备、管道、装置、安全放散设施、安全阀、检测仪表、仪器、阀门、取样点等设施及连接处,燃气泄漏点多、火灾、爆炸的可能性也大,根据LNG理化性质和火灾
20、危险性可知,造成火灾、爆炸的原因主要为泄漏所致。1.1. 1 .1 LNG泄漏的特点液化天然气LNG一旦发生泄漏,会在低洼地方形成液池,池内液体发生初始闪蒸气化,瞬时产生大量蒸气。蒸气云内的物质难以在短时间内自发均匀分布,其分布特性由泄漏量、泄漏速度及泄漏地点等因素确定。当其体积比在爆炸极限(5% 15% ) 以内并遇点火源时,便发生蒸气云爆炸事故。若蒸气云处于液池上方,便有可能迅速向液池回火燃烧,形成池火火灾。LNG储罐受到外部火焰的长时间烘烤,储罐强度随温度上升逐渐降低,当强度下降至该温度下的屈服极限时,储罐将突然破裂。此时压力瞬间降低,LNG迅速气化并起燃,导致沸腾液体扩展为蒸汽爆炸事故
21、。沸腾液体扩展蒸汽爆炸事故后果通常是相当严重的,将导致巨大的财产损失、人员伤亡及环境影响。1.1. 1.2工艺装置发生泄漏事故的原因分析 (1)设备、管道母材质量不合格,可能会引发天然气泄漏。(2)焊缝焊接质量不合格、焊缝焊接时严重错边、焊缝未焊透、焊接材料不符合要求。(3)LNG站内各种运转设备及密封部件保养不良,易造成泄漏。(4)现场空间燃气浓度检测仪失灵,燃气泄漏不易被发现。(5)阀门、法兰接口、螺纹接口处泄漏时维修或使用工具不当。(6)工作人员各种操作不符合规范,引起燃气泄漏。(7)设备及附属装置防腐措施不当,出现腐蚀穿孔易产生泄漏。(8)控制装置(如各种阀门)未定期检查而失效,造成泄
22、漏不易发现。(9)由于自然灾害造成泄漏,如:地震造成管道拉裂、雷击导致设备损坏、设备设施因风雪灾害、土壤冻结或霜冻升沉而受到损坏。(10)氮气虽然用量较少,一旦泄漏可引起人员窒息,同时钢瓶若遇高热、容器内压增大,有发生开裂和爆炸的危险。1.1. 1.3 火灾、爆炸事故原因分析(1)设备、管道、阀门以及产品储罐等可能因各种因素(见泄漏原因分析)引发天然气和LNG的泄漏。如果泄漏的天然气和LNG遇火源,将产生喷射火焰,甚至发生火灾、爆炸事故,从而引起热辐射和爆炸伤害。(2)分离器、天然气压缩机、液化换热器、膨胀机等压力设备可能因连接处密封不严或破裂,引发天然气泄漏事故,若处理不当或未及时发现,则可
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