油气田集气站的天 然气处理装置安全评价方法--山科安油气田集气站火焰探测器，可靠性高

      LNG从气田采集到用户使用天 然气，是一条相互联接，相互约束的生产供需链。每个供需环节紧密衔接。其产业链为：天 然气井采、预处理液化、存储、装载、运输、卸载、存储、再气化，从产出的天 然气处理为液化天 然气LNG，经过运输后，再气化为用户管道中的日用天 然气。
     今天我们了解一下，在长庆油气田中，关于集气站的天 然气处理装置安全评价的方法，把现场的非直观的危险隐患，量化为可直观比较系数与危险数值，提升了集气站应对风险的针对性与准确性。

一、长庆油气田集气站的天 然气处理装置安全评价方法的研究

     摘 要： 天 然气处理装置是集气站的一个重要装置，在对天 然气进行处理时存在很大的危险。目前，国内外学者常使用F&EI方法来对天 然气处理装置，以及该装置内部物料的危险性进行定量的评价分析。本文将这种方法引入到长庆油气田集气站的天 然气处理装置的安全评价当中，通过对物料系数、潜在的火灾和爆炸指数，以及装置安全补偿系数等多个系数做了量化分析和评价，并得出较终洁 果。依据该评价洁 果，本文对长庆油气田集气站提出了应对风险的对策，如集气站应当采用远程集中控制从而降低工作人员在集气站所暴露的风险。

     关 键 词： 长庆油气田；F&EI方法；集气站；天 然气处理装置

     引言
     随着我国可持续发展的进一步推进，很多城市都将天 然气作为主要生活燃料。人们使用天 然气做饭、洗浴等等，天 然气的使用在人们的生活当中起到了重要作用。油气田是天 然气的主要产地，而在这些油气田中，天 然气集气站又是一个重要的单元。天 然气集气站在运作过程当中存在很多危险性，如：高温高压、易燃易爆等。集气站主要的对天 然气进行加热、节流、分离等等一系列的工艺处理。因其在天 然气生产当中的重要地位，它的安全性备受关注，目前多位学者都在此方面做了大量的研究。杨子海等人对川中天 然气净化处理装置的腐蚀问题做了深入的研究，并提出了相应的对策；王家荣对绕管式换热器在天 然气处理装置中的应用做了深入的研究。本文采用了目前常用的爆炸指数法，即F&EI方法评估了长庆油气田的天 然气集气站处理装置的安全性。该方法是一种很好的安全评价方法，它主要是以以往事故的资料为依据来进行安全评价的，它考虑了天 然气处理装置工艺工程的危险性，并且计算处理装置的单元火灾、爆炸指数等等。


     1 评价方法
     F&EI评价方法一般是建立在大量的事故实验数据的基础上，它是以单元中的物质系数作为初始数据，使用一般的工艺危险系数和特殊工艺文献系数来分别表示事故影响损害的较主要的因素和事故发生概率的主要影响因素，它们之间的乘积即为火灾或爆炸危险的指数，也就是F&EI的值，这一值可以评价天 然气生产过程当中发生事故所导致的破坏程度，并且用来确定这一事故可能会影响的区域。

     2 评价内容的确定
     选择90个所处不同位置，但有相同工艺、参数配置和生产原理的集气站作为评价内容，，在整个的评价过程当中，我们可以将这90个集气站简化为一个具有和它们相同配置的集气站，这样会简化很多的工作。

     2.1 工艺单元的选择
     集气站的天 然气处理系统有多个部分组成，如：加热装置、节流装置、分离装置等，如果将这些装置单独的作为一个工艺单元来进行评价的话，由于这些部分的物料很少，评价的意义不大。因这些装置的间距很小，并且有多个管路相连，所以本文将天 然气处理装置看做为一个整体，将其作为一个评价单元进行安全评价。

2.2 物料系数的确定
集气站所处理的原始气体为混合气体，在这混合气体当中甲烷是主要气体，本文设定甲烷的物质系数为21，并用它作为原始气体的物质系数来进行安全评价。

2.3 火灾和爆炸指数的确定
本文主要是通过分析天 然气处理装置的工艺危险性来对工艺单元的危险系数和火灾、爆炸指数进行确定的。主要步骤为：

第一步：合理确定评价当中所需的工艺危险系数。本文基本系数取为

1，排放、泄露控制的危险系数取为0.2，这样工艺危险系数为个系数之和，即为1.2；
第二步：特殊工艺危险系数的确定。
基本系数设定为1，毒性物质的危险系数设定为0.8，惰性化、未惰性化危险系数设定为0.3，释放危险压力系数设定为0.8，工艺中液体、气体的危险系数设定为0.5，填料危险系数及泄露接头的危险系数设定为1.5，这样，特殊工艺危险系数即为5.2；
第三步：工艺单元的危险系数确定。
通过计算，该值为6.24；
第四步：火灾及爆炸指数的确定。
通过计算，该值为131.04。
通过查阅相关手册可得，该天 然气处理装置的危险等级为*四级别，这说明该装置存在很大的安全隐患。

2.4 安全措施补偿系数的确定
主要步骤为：
第一步：工艺控制补偿系数的确定。各系数如表1所示，通过求和可得工艺控制补偿系数为0.663；
第二步：物质隔离补偿系数的确定。各系数如表1所示，通过计算可得物质隔离补偿系数为0.922；
第三步：防火设备补偿系数的确定。如表1所示，通过计算可得防火设备补偿系数为0.903；
第四步：安全装置补偿系数的确定。通过计算可得该值为0.55。
表1 评价过程系数取值

2.5 安全评价洁 果
根据上述系数，通过计算，可得集气站天 然气处理装置的火灾、爆炸指数的安全评价指标，如表2所示。
表2 安全评价洁 果

3. 评价洁 果分析

通过对评价洁 果进行综合分析，可以得出如下洁 果：
**，集气站处于天 然气处理装置的暴露半径当中，一旦该装置出现意外，那么整个集气站将会出现危险，可能会出现集气站工作人员的伤亡；
*二，因物料的储备量和产品的需求在不同时间段有不同的状况，所以设备停产所造成的损失应与财产损失基本相同。如果集气站出现危险，那么与之相连的所有单井需要关闭，并且其内部的天 然气必须全部放完，这样停产损失就会比理论公式所计算的值要大很多；
*三，采取多种措施对天 然气处理装置进行保护，可以使该装置的安全性能增加很多，这可以从根本上降低事故发生的概率，从而减小事故所造成的严重损失。

4. 结论
通过设定各种系数，本文成功对长庆油气田集气站的天 然气处理装置进行了安全评价，从评价洁 果可以明显看出，消除对装置有危害的预防措施要比增加哪些安全措施更为有效，它可以大大降低可能导致的财产损失，所以，在对设备的日常管理当中，需要严格地按照设备的操作规范进行操作，决不可未经**批准擅自修改操作规范。对于那些容易引起腐蚀或产生泄露的部分需要定期实施检查，发现问题立即解决。应当加大在安全措施方面的投入力度。在新的天 然气处理装置建设之前需要对其进行安全评价，这样可以有效地避免恶性事故的发生。

［《科技传播》 2012年*6期 ］

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不报警，造成的重大事故；
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产品性能不匹配，成为现场的聋哑摆设；
误报警袭扰，影响正常的开工率；
内部电磁浪涌勉强处理，不耐受用电环境和雷电的破坏；
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这些真实的案例与教训，无一不大大降低了业主固定投资的回 报，甚至给业主引入了额外的重大危险源！带来了大量沟通、维修、采购替换的工作。增加的设备配件和人 员成本，都远远大于原先的节省，同时也大大折损了渠道商、工程商辛苦积攒的口碑和信誉。
 

1.火焰探测器的日常使用，不需要人为干预。
正常工作时，它实时（7天*24小时）监视保护区域，如遇到报警，会自动启动连锁灭火装置和阀门风机等消除火灾设备，或由人工确认报警，人为处理警情。
警情消失后，需要人工销报警或断电重启探测器，再次进入下一个监视周期。
2.火焰探测器的定期维护，也不复杂。
由于探测器对于环境的耐受力很强，日常室外的风雨雷电，灰霾尘雾，对其影响不大，不需要刻意维护。
光学窗口在向上俯视的角度时，由于积灰严重，有可能会影响其灵敏度。这时，需要根据环境情况，定期清理。
如喷漆车间，沙尘频发区域的特殊场景下，需要依据现场状况，评估清洁维护周期，给予定期维护。我们可以根据业主使用条件，协助制 定出探测器的维护保养计划规程。

以火焰探测器为例，它属于消防行业的火灾报警类产品，需要具备中国的消防产品3C认钲。实际应用中，火焰探测器一般用于易燃易爆场所，这就要求其具备防爆性能，需要通过中国 防爆认钲。
1.3C认钲：全称为"强制性产品认钲制度"， 它是中国按照世贸组织有关协议和国 际通行规则，为保护广大消费者人身和动植物生命安全，保护环境、保护 国 家 安 全，依照法律法规实施的一种产品合格评定制度，英文名称China Compulsory CertiEIcation，英文缩写CCC。
消防产品3C认钲作为3C认钲的一部分，目前大品类包括三类，有火灾报警产品、灭火器和避难逃生产品，这些品类目录下的消防产品是需要3C强制性认钲的，每个大类下包含子类。
山科安防爆火焰探测器属于火灾报警产品下的特种火灾探测器子类，同一子类产品还有吸气式感烟火灾探测器和图像型火灾探测器。
2.防爆认 钲：在石油、化工、矿业、应急消防、食品加工等行业，进行生产、加工、处理、储存、运输等工作都存在可能发生爆炸的环境。为了人身和生产的安全，在此环境工作使用的的电气产品都需通过相关防爆认钲。
**各个地区对防爆电气产品有着不同的认钲标准和体系。目前国 际上的防爆认 钲可分为中国 防爆认 钲、欧盟ATEX认钲、国 际IECEx认钲、北美防爆认钲等。
中国 防爆认 钲是对使用于爆炸性场所的防爆产品（包括电气产品和非电气产品）进行的一项符合性的检验，对符合GB3836标准的防爆产品出具防爆合格钲。
认钲对象分为三类：
Ⅰ类：煤矿井下电气设备；
Ⅱ类：除煤矿、井下之外的所有其他爆炸性气体环境用电气设备。
Ⅲ类：除煤矿以外的爆炸性粉尘环境电气设备。
例如，山科安油气田集气站火焰探测器属于Ⅱ类防爆电气设备，依据以下标准进行认钲，        
1. GB 3836.1-2010爆炸性环境 弟1部分：设备 通用要求IEC 60079-0:2007；
2. GB 3836.2-2010爆炸性环境 弟2部分：由隔爆外壳“d” 保护的设备IEC 60079-1:2007。
认钲标志为：Ex d IIC T6 Gb