煤層氣集氣站危險因素分析及防治措施

龐東林

(山西蘭花煤層氣有限公司，山西 晉城 048000)

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·專題綜述·

煤層氣集氣站危險因素分析及防治措施

龐東林

(山西蘭花煤層氣有限公司，山西 晉城 048000)

集氣站是煤層氣地面抽采的主要系統(tǒng)之一，具有高溫、高壓、易燃、易爆、有毒的特點，并且站內(nèi)設(shè)備較多，生產(chǎn)運(yùn)行過程中存在的危險性因素較多，極易發(fā)生爆炸、火災(zāi)等事故。分析了導(dǎo)致集氣站發(fā)生事故的危險因素，從設(shè)計施工、火災(zāi)防治、日常安全管理、建立應(yīng)急預(yù)案等方面提出了預(yù)防措施，能夠有效消除集氣站潛在的危險因素，預(yù)防事故發(fā)生。

煤層氣；集氣站；危險因素；防護(hù)；事故應(yīng)急響應(yīng)

煤層氣又稱瓦斯，以CH4為主，儲藏在煤層中，在煤礦開采過程中，瓦斯解析出來，極易造成嚴(yán)重瓦斯事故，風(fēng)排瓦斯又會帶來嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。為建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)，我國近些年提出了在地面利用鉆井抽采煤層氣，不僅可以降低煤礦開采中瓦斯的涌出量，提升井下安全性，同時還可以把抽出的煤層氣通過提純、儲藏，作為燃料使用。

1 項目現(xiàn)狀

山西蘭花煤層氣有限公司是晉城地區(qū)主要的煤層氣抽采企業(yè)，采用直井抽采技術(shù)方案，擬在大寧礦區(qū)建設(shè)抽采鉆井219口，集氣站5座。目前，項目完成鉆井184口。其中，南上片區(qū)布置的61口直井及1口水平井，1座壓縮站，已處于正常生產(chǎn)階段。該項目建成后，預(yù)計直井單井日產(chǎn)氣量約1 500 m3，水平井單井日產(chǎn)氣量約18 000 m3，219口井日均產(chǎn)氣量74.1×104m3，年抽放量可達(dá)2.45×108m3.

集氣站是煤層氣生產(chǎn)中最基本的單元，其在生產(chǎn)中具有高溫、高壓、易燃、易爆、有毒等危險特性，并且站內(nèi)設(shè)備較多，管道密集，生產(chǎn)運(yùn)行過程中存在很多危險性因素，一旦發(fā)生事故將引起火災(zāi)或爆炸，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，對集氣站開展危險因素分析，及時找出生產(chǎn)過程中存在的危險因子和薄弱環(huán)節(jié)，提前預(yù)防事故發(fā)生是非常必要的[1].

2 集氣站危害因素分析

煤層氣集輸?shù)幕竟に嚵鞒虨榫畧雒簩託狻敋夤艿馈瘹忾y組—集氣管道—集氣站(分離、增壓、計量)—外輸。其中，集氣站主要作用是匯集來自各鉆井的煤層氣，經(jīng)氣液分離、增壓、冷卻，計量外輸，是煤層氣生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。同樣也是安全事故的高發(fā)地帶。其安全性和穩(wěn)定性是保證煤層氣輸送的前提[2].

通過對國內(nèi)外集氣站場發(fā)生的事故分類總結(jié)，得出導(dǎo)致事故的發(fā)生主要有兩類原因：1) 集氣站本身原因，即集氣站設(shè)計有缺陷、設(shè)備選型不合理、施工質(zhì)量差、設(shè)備老化以及煤層氣具有的易燃易爆性。2)外部原因，即工作人員的操作失誤、惡劣環(huán)境、遭遇外部明火引發(fā)的事故。

3 主要防護(hù)技術(shù)措施

3.1 項目建設(shè)期間的控制重點

建設(shè)期間主要是控制項目的設(shè)計和施工，設(shè)計工作是項目的核心，對于本工程集氣站首先需要選擇合理的位置。站場須選擇在地勢平緩的地段，交通便利，遠(yuǎn)離居民區(qū)，并且處于各個鉆井的中心區(qū)域；站場內(nèi)部應(yīng)滿足設(shè)計規(guī)范及工藝流程，設(shè)備布置要保證滿足防火、檢修、運(yùn)輸?shù)纫骩3].

集氣站的施工主要是輸氣管道、設(shè)備的安裝，在施工過程中必須嚴(yán)格按照圖紙施工，杜絕強(qiáng)力組裝管路；接口要求焊接完好，確保管路內(nèi)外表面防腐涂層完整；集氣站內(nèi)的管道，應(yīng)采用沿地敷設(shè)或使用管架支撐。

3.2 集氣站發(fā)生火災(zāi)、爆炸的防治措施

1) 集氣站內(nèi)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)置。

CH4是煤層氣中主要成分，呈氣態(tài)，密度較小，屬于甲類火災(zāi)危險性物質(zhì)。與空氣混合形成爆炸性混合物，遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險，爆炸界限是5%～16%，因此，煤層氣一旦泄露，極易導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸事故。

為了保障集氣站內(nèi)安全生產(chǎn)，須在站內(nèi)主要位置設(shè)置CH4傳感器、溫度傳感器，實時監(jiān)測站內(nèi)主要地點的煤層氣(CH4)濃度和溫度；報警器與壓縮機(jī)控制柜及進(jìn)氣管道電磁閥聯(lián)鎖，在發(fā)生煤層氣(CH4)泄漏時，可自動切斷進(jìn)氣閘閥。

同時在集氣站內(nèi)部安裝手動火災(zāi)報警按鈕，值班人員發(fā)現(xiàn)有意外事故發(fā)生(如：火災(zāi)、大量煤層氣泄漏、管道爆裂等)，應(yīng)及時按下火災(zāi)報警按鈕，系統(tǒng)將自動緊急切斷進(jìn)氣氣源，并停止壓縮機(jī)，同時將指令發(fā)送至監(jiān)控室，啟動應(yīng)急預(yù)案[4].

2) 針對壓縮機(jī)引發(fā)事故的預(yù)防措施。

對于該項目，集氣站面臨的主要危險是增壓系統(tǒng)導(dǎo)致的火災(zāi)、爆炸等事故。因此，在生產(chǎn)中應(yīng)對壓縮機(jī)采取防超溫、超壓、防腐蝕和防火、防爆措施。主要采取定期對壓縮機(jī)清除污垢；設(shè)置壓力報警系統(tǒng)；增加簡易脫硫裝置、選用抗硫材料；設(shè)置氣體檢測報警系統(tǒng)，定期對系統(tǒng)檢修，保障增壓系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)[5].

3) 集氣站發(fā)生火災(zāi)時的滅火措施。

集氣站內(nèi)如果突發(fā)火災(zāi)，值班人員應(yīng)當(dāng)立刻上報，啟動應(yīng)急預(yù)案。針對本項目中的集氣站主要特點，常用滅火方法如下：

a) 切斷氣源滅火。

集氣站遭遇火災(zāi)，工作人員首先應(yīng)想到的是控制、切斷涌向火源處的可燃?xì)怏w，使火焰自行熄滅。在未切斷氣源前，切不可急于滅火，以防可燃?xì)怏w繼續(xù)外逸而發(fā)生再次著火爆炸事故。利用水槍噴霧吹散遺漏的煤層氣，并用水槍冷卻著火部位及受火勢威脅的鄰近部位；同時，針對上一工序可能出現(xiàn)的超壓超溫現(xiàn)象，采取斷電、泄壓措施。

b) 滅火劑滅火。

撲救煤層氣的火災(zāi)，可選擇干粉、鹵代烷、氮?dú)饧岸趸紲缁饎?。還可以利用水槍，切斷和吹散火勢，水槍宜以60°～70°的傾斜角，用壓力大于6×105Pa的高速水流噴射火焰。

c) 堵漏滅火。

針對氣壓不大的漏氣火災(zāi)，可以先采取堵漏滅火措施，用濕棉被、濕麻袋、石棉氈或黏土封住漏氣口，隔絕空氣，使火熄滅[6].

當(dāng)管道、設(shè)備等局部位置發(fā)生火災(zāi)時，及時切斷管路、設(shè)備的進(jìn)氣閘閥，用干粉滅火劑滅火，用水槍給設(shè)備、管路降溫，待氣體燃盡后，火焰即可熄滅。

含H2S較高的煤層氣著火后，極易形成噴流式的火焰，此時值班人員應(yīng)當(dāng)及時關(guān)閉站內(nèi)氣源閥，并向燃火點噴灑干粉滅火劑，火焰穩(wěn)定后，利用水槍滅火，對空氣進(jìn)行持續(xù)稀釋。

3.3 加強(qiáng)員工培訓(xùn)和日常管理

本單位應(yīng)建立健全安全生產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)，落實安全生產(chǎn)責(zé)任制，配備滿足需要的安全設(shè)備和裝備，工作人員嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行操作。

加強(qiáng)對職工的培訓(xùn)，增強(qiáng)職工的應(yīng)急處置能力。新入職員工，必須進(jìn)行安全、技能培訓(xùn)；特種作業(yè)人員須經(jīng)專門的安全作業(yè)培訓(xùn)，取得特種作業(yè)操作資格證書后方可上崗。

3.4 建立應(yīng)急預(yù)案

本單位針對可能發(fā)生的重大事故，如煤層氣泄漏事故、集輸氣管道破裂、火災(zāi)、爆炸等建立應(yīng)急預(yù)案，有效地控制事故，防止事故升級，從而最大限度地減少事故造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失[7]. 事故應(yīng)急響應(yīng)程序見圖1.

4 結(jié) 論

對于該項目中集氣站存在的易燃、易爆等風(fēng)險，本文從設(shè)計、施工和日常生產(chǎn)、災(zāi)后處理等，分階段提出了針對性的措施。在項目設(shè)計和施工中，應(yīng)當(dāng)對安全設(shè)施同時設(shè)計、同時施工、同時投入生產(chǎn)；在生產(chǎn)中，管理人員應(yīng)當(dāng)保證各種安全防范措施、職業(yè)危害防護(hù)措施、消防、電氣安全管理措施及培訓(xùn)制度的有效落實；操作人員嚴(yán)格執(zhí)行各項安全操作規(guī)程，有效防控工程潛在的危險，在此基礎(chǔ)上，該項目可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 事故應(yīng)急響應(yīng)程序示意圖

[1] 許 茜，李 娜，海顯蓮，等．煤層氣田地面集輸標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計[J].天然氣工業(yè)，2014，34(8)：113-117.

[2] 王曉川，康 勇，夏彬偉,等．加壓煤層氣集輸管道堵塞分析及防治[J].煤氣與熱力，2010，30(12)：32-35.

[3] 蔣 洪，張 黎，任廣欣，等．煤層氣地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化[J].天然氣與石油，2013，31(1)：8-12.

[4] 甄楓杰，喬 強(qiáng).論煤礦職工安全教育培訓(xùn)策略[J].中州煤炭，2015(11)：51-54.

[5] 宋志軍，楊青文.天然氣增壓站壓縮機(jī)運(yùn)風(fēng)險與控制[J].安全，2016(5)：22-25.

[6] 雷 婷.高含硫天然氣田集氣站火災(zāi)事故應(yīng)急響應(yīng)技術(shù)研究[D].北京：中國石油大學(xué)優(yōu)秀碩士論文,2010.

[7] 林鈺涵.煤層氣企業(yè)安全生產(chǎn)管理評價研究[D].大連：大連交通大學(xué)優(yōu)秀碩士論文，2015.Risk Factors Analysis and Preventive Measures of Coal-bed Methane Collecting Station

PANG Donglin

The gas gathering station is one of the main systems for coalbed methane drainage. It has the characteristics of high temperature, high pressure, flammable, explosive and poisonous. There are many equipment in the station, and there are many dangerous factors in the production and operation. It is easily to have accidents such as explosion, fire. The risk factors of gas gathering station accidents are analyzed. Preventive measures are put forward from the aspects of design and construction, fire prevention and control, daily safety management and emergency response plan, which can effectively eliminate the potential risk factors and prevent the occurrence of accidents.

Coalbed methane; Gas gathering station; Risk factor; Protection; Accident emergency response

2016-06-07

龐東林(1962—)，男，山西澤州人，2014年畢業(yè)于河南理工大學(xué)，工程師，主要從事煤礦、煤層氣管理工作

(E-mail)841600247@qq.com

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1672-0652(2016)07-0046-03