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之一，具有高溫、高壓、易燃、易爆、有毒的特點，并且站內設備較多，生產運行過程中存在的危險性因素較多，極易發生爆炸、火災等事故。分析了導致集氣站發生事故的危險因素，從設計施工、火災防治、日常安全管理、建立應急預案等方面提出了預防措施，能夠有效消除集氣站潛在的危險因素，預防事故發生。

煤層氣；集氣站；危險因素；防護；事故應急響應

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，極易造成嚴重瓦斯事故，風排瓦斯又會帶來嚴重的溫室效應。為建設低碳經濟，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 項目現狀

山西蘭花煤層氣有限公司是晉城地區主要的煤層氣抽采企業，采用直井抽采技術方案，擬在大寧礦區建設抽采鉆井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，已處于正常生產階段。該項目建成后，預計直井單井日產氣量約1 500 m3，水平井單井日產氣量約18 000 m3，219口井日均產氣量74.1×104m3，年抽放量可達2.45×108m3.

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

2 集氣站危害因素分析

煤層氣集輸的基本工藝流程為井場煤層氣—輸氣管道—集氣閥組—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，經氣液分離、增壓、冷卻，計量外輸，是煤層氣生產的重要環節。同樣也是安全事故的高發地帶。其安全性和穩定性是保證煤層氣輸送的前提[2].

通過對國內外集氣站場發生的事故分類總結，得出導致事故的發生主要有兩類原因：1) 集氣站本身原因，即集氣站設計有缺陷、設備選型不合理、施工質量差、設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、惡劣環境、遭遇外部明火引發的事故。

3 主要防護技術措施

3.1 項目建設期間的控制重點

建設期間主要是控制項目的設計和施工，設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，遠離居民區，并且處于各個鉆井的中心區域；站場內部應滿足設計規范及工藝流程，設備布置要保證滿足防火、檢修、運輸等要求[3].

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

3.2 集氣站發生火災、爆炸的防治措施

1) 集氣站內監測系統的設置。

CH4是煤層氣中主要成分，呈氣態，密度較小，屬于甲類火災危險性物質。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，極易導致火災和爆炸事故。

為了保障集氣站內安全生產，須在站內主要位置設置CH4傳感器、溫度傳感器，實時監測站內主要地點的煤層氣(CH4)濃度和溫度；報警器與壓縮機控制柜及進氣管道電磁閥聯鎖，在發生煤層氣(CH4)泄漏時，可自動切斷進氣閘閥。

同時在集氣站內部安裝手動火災報警按鈕，值班人員發現有意外事故發生(如：火災、大量煤層氣泄漏、管道爆裂等)，應及時按下火災報警按鈕，系統將自動緊急切斷進氣氣源，并停止壓縮機，同時將指令發送至監控室，啟動應急預案[4].

2) 針對壓縮機引發事故的預防措施。

對于該項目，集氣站面臨的主要危險是增壓系統導致的火災、爆炸等事故。因此，在生產中應對壓縮機采取防超溫、超壓、防腐蝕和防火、防爆措施。主要采取定期對壓縮機清除污垢；設置壓力報警系統；增加簡易脫硫裝置、選用抗硫材料；設置氣體檢測報警系統，定期對系統檢修，保障增壓系統能夠正常運轉[5].

3) 集氣站發生火災時的滅火措施。

集氣站內如果突發火災，值班人員應當立刻上報，啟動應急預案。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，工作人員首先應想到的是控制、切斷涌向火源處的可燃氣體，使火焰自行熄滅。在未切斷氣源前，切不可急于滅火，以防可燃氣體繼續外逸而發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的超壓超溫現象，采取斷電、泄壓措施。

b) 滅火劑滅火。

撲救煤層氣的火災，可選擇干粉、鹵代烷、氮氣及二氧化碳滅火劑。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，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].

當管道、設備等局部位置發生火災時，及時切斷管路、設備的進氣閘閥，用干粉滅火劑滅火，用水槍給設備、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，此時值班人員應當及時關閉站內氣源閥，并向燃火點噴灑干粉滅火劑，火焰穩定后，利用水槍滅火，對空氣進行持續稀釋。

3.3 加強員工培訓和日常管理

本單位應建立健全安全生產管理機構，落實安全生產責任制，配備滿足需要的安全設備和裝備，工作人員嚴格按照規程進行操作。

加強對職工的培訓，增強職工的應急處置能力。新入職員工，必須進行安全、技能培訓；特種作業人員須經專門的安全作業培訓，取得特種作業操作資格證書后方可上崗。

3.4 建立應急預案

本單位針對可能發生的重大事故，如煤層氣泄漏事故、集輸氣管道破裂、火災、爆炸等建立應急預案，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濟損失[7]. 事故應急響應程序見圖1.

4 結 論

對于該項目中集氣站存在的易燃、易爆等風險，本文從設計、施工和日常生產、災后處理等，分階段提出了針對性的措施。在項目設計和施工中，應當對安全設施同時設計、同時施工、同時投入生產；在生產中，管理人員應當保證各種安全防范措施、職業危害防護措施、消防、電氣安全管理措施及培訓制度的有效落實；操作人員嚴格執行各項安全操作規程，有效防控工程潛在的危險，在此基礎上，該項目可以獲得較好的經濟效益。

圖1 事故應急響應程序示意圖

[1] 許 茜，李 娜，海顯蓮，等．煤層氣田地面集輸標準化設計[J].天然氣工業，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優化[J].天然氣與石油，2013，31(1)：8-12.

[4] 甄楓杰，喬 強.論煤礦職工安全教育培訓策略[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運風險與控制[J].安全，2016(5)：22-25.

[6] 雷 婷.高含硫天然氣田集氣站火災事故應急響應技術研究[D].北京：中國石油大學優秀碩士論文,2010.

[7] 林鈺涵.煤層氣企業安全生產管理評價研究[D].大連：大連交通大學優秀碩士論文，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年畢業于河南理工大學，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