煤层气集气站危险因素分析及防治措施

庞东林

(山西兰花煤层气有限公司，山西 晋城 048000)



·专题综述·

煤层气集气站危险因素分析及防治措施

庞东林

(山西兰花煤层气有限公司，山西 晋城 048000)

集气站是煤层气地面抽采的主要系统之一，具有高温、高压、易燃、易爆、有毒的特点，并且站内设备较多，生产运行过程中存在的危险性因素较多，极易发生爆炸、火灾等事故。分析了导致集气站发生事故的危险因素，从设计施工、火灾防治、日常安全管理、建立应急预案等方面提出了预防措施，能够有效消除集气站潜在的危险因素，预防事故发生。

煤层气；集气站；危险因素；防护；事故应急响应

煤层气又称瓦斯，以CH4为主，储藏在煤层中，在煤矿开采过程中，瓦斯解析出来，极易造成严重瓦斯事故，风排瓦斯又会带来严重的温室效应。为建设低碳经济，我国近些年提出了在地面利用钻井抽采煤层气，不仅可以降低煤矿开采中瓦斯的涌出量，提升井下安全性，同时还可以把抽出的煤层气通过提纯、储藏，作为燃料使用。

1 项目现状

山西兰花煤层气有限公司是晋城地区主要的煤层气抽采企业，采用直井抽采技术方案，拟在大宁矿区建设抽采钻井219口，集气站5座。目前，项目完成钻井184口。其中，南上片区布置的61口直井及1口水平井，1座压缩站，已处于正常生产阶段。该项目建成后，预计直井单井日产气量约1 500 m3，水平井单井日产气量约18 000 m3，219口井日均产气量74.1×104m3，年抽放量可达2.45×108m3.

集气站是煤层气生产中最基本的单元，其在生产中具有高温、高压、易燃、易爆、有毒等危险特性，并且站内设备较多，管道密集，生产运行过程中存在很多危险性因素，一旦发生事故将引起火灾或爆炸，造成人员伤亡和财产损失。因此，对集气站开展危险因素分析，及时找出生产过程中存在的危险因子和薄弱环节，提前预防事故发生是非常必要的[1].

2 集气站危害因素分析

煤层气集输的基本工艺流程为井场煤层气—输气管道—集气阀组—集气管道—集气站(分离、增压、计量)—外输。其中，集气站主要作用是汇集来自各钻井的煤层气，经气液分离、增压、冷却，计量外输，是煤层气生产的重要环节。同样也是安全事故的高发地带。其安全性和稳定性是保证煤层气输送的前提[2].

通过对国内外集气站场发生的事故分类总结，得出导致事故的发生主要有两类原因：1) 集气站本身原因，即集气站设计有缺陷、设备选型不合理、施工质量差、设备老化以及煤层气具有的易燃易爆性。2)外部原因，即工作人员的操作失误、恶劣环境、遭遇外部明火引发的事故。

3 主要防护技术措施

3.1 项目建设期间的控制重点

建设期间主要是控制项目的设计和施工，设计工作是项目的核心，对于本工程集气站首先需要选择合理的位置。站场须选择在地势平缓的地段，交通便利，远离居民区，并且处于各个钻井的中心区域；站场内部应满足设计规范及工艺流程，设备布置要保证满足防火、检修、运输等要求[3].

集气站的施工主要是输气管道、设备的安装，在施工过程中必须严格按照图纸施工，杜绝强力组装管路；接口要求焊接完好，确保管路内外表面防腐涂层完整；集气站内的管道，应采用沿地敷设或使用管架支撑。

3.2 集气站发生火灾、爆炸的防治措施

1) 集气站内监测系统的设置。

CH4是煤层气中主要成分，呈气态，密度较小，属于甲类火灾危险性物质。与空气混合形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险，爆炸界限是5%～16%，因此，煤层气一旦泄露，极易导致火灾和爆炸事故。

为了保障集气站内安全生产，须在站内主要位置设置CH4传感器、温度传感器，实时监测站内主要地点的煤层气(CH4)浓度和温度；报警器与压缩机控制柜及进气管道电磁阀联锁，在发生煤层气(CH4)泄漏时，可自动切断进气闸阀。

同时在集气站内部安装手动火灾报警按钮，值班人员发现有意外事故发生(如：火灾、大量煤层气泄漏、管道爆裂等)，应及时按下火灾报警按钮，系统将自动紧急切断进气气源，并停止压缩机，同时将指令发送至监控室，启动应急预案[4].

2) 针对压缩机引发事故的预防措施。

对于该项目，集气站面临的主要危险是增压系统导致的火灾、爆炸等事故。因此，在生产中应对压缩机采取防超温、超压、防腐蚀和防火、防爆措施。主要采取定期对压缩机清除污垢；设置压力报警系统；增加简易脱硫装置、选用抗硫材料；设置气体检测报警系统，定期对系统检修，保障增压系统能够正常运转[5].

3) 集气站发生火灾时的灭火措施。

集气站内如果突发火灾，值班人员应当立刻上报，启动应急预案。针对本项目中的集气站主要特点，常用灭火方法如下：

a) 切断气源灭火。

集气站遭遇火灾，工作人员首先应想到的是控制、切断涌向火源处的可燃气体，使火焰自行熄灭。在未切断气源前，切不可急于灭火，以防可燃气体继续外逸而发生再次着火爆炸事故。利用水枪喷雾吹散遗漏的煤层气，并用水枪冷却着火部位及受火势威胁的邻近部位；同时，针对上一工序可能出现的超压超温现象，采取断电、泄压措施。

b) 灭火剂灭火。

扑救煤层气的火灾，可选择干粉、卤代烷、氮气及二氧化碳灭火剂。还可以利用水枪，切断和吹散火势，水枪宜以60°～70°的倾斜角，用压力大于6×105Pa的高速水流喷射火焰。

c) 堵漏灭火。

针对气压不大的漏气火灾，可以先采取堵漏灭火措施，用湿棉被、湿麻袋、石棉毡或黏土封住漏气口，隔绝空气，使火熄灭[6].

当管道、设备等局部位置发生火灾时，及时切断管路、设备的进气闸阀，用干粉灭火剂灭火，用水枪给设备、管路降温，待气体燃尽后，火焰即可熄灭。

含H2S较高的煤层气着火后，极易形成喷流式的火焰，此时值班人员应当及时关闭站内气源阀，并向燃火点喷洒干粉灭火剂，火焰稳定后，利用水枪灭火，对空气进行持续稀释。

3.3 加强员工培训和日常管理

本单位应建立健全安全生产管理机构，落实安全生产责任制，配备满足需要的安全设备和装备，工作人员严格按照规程进行操作。

加强对职工的培训，增强职工的应急处置能力。新入职员工，必须进行安全、技能培训；特种作业人员须经专门的安全作业培训，取得特种作业操作资格证书后方可上岗。

3.4 建立应急预案

本单位针对可能发生的重大事故，如煤层气泄漏事故、集输气管道破裂、火灾、爆炸等建立应急预案，有效地控制事故，防止事故升级，从而最大限度地减少事故造成的人员伤亡和经济损失[7]. 事故应急响应程序见图1.

4 结 论

对于该项目中集气站存在的易燃、易爆等风险，本文从设计、施工和日常生产、灾后处理等，分阶段提出了针对性的措施。在项目设计和施工中，应当对安全设施同时设计、同时施工、同时投入生产；在生产中，管理人员应当保证各种安全防范措施、职业危害防护措施、消防、电气安全管理措施及培训制度的有效落实；操作人员严格执行各项安全操作规程，有效防控工程潜在的危险，在此基础上，该项目可以获得较好的经济效益。

图1 事故应急响应程序示意图

[1] 许 茜，李 娜，海显莲，等．煤层气田地面集输标准化设计[J].天然气工业，2014，34(8)：113-117.

[2] 王晓川，康 勇，夏彬伟,等．加压煤层气集输管道堵塞分析及防治[J].煤气与热力，2010，30(12)：32-35.

[3] 蒋 洪，张 黎，任广欣，等．煤层气地面集输管网优化[J].天然气与石油，2013，31(1)：8-12.

[4] 甄枫杰，乔 强.论煤矿职工安全教育培训策略[J].中州煤炭，2015(11)：51-54.

[5] 宋志军，杨青文.天然气增压站压缩机运风险与控制[J].安全，2016(5)：22-25.

[6] 雷 婷.高含硫天然气田集气站火灾事故应急响应技术研究[D].北京：中国石油大学优秀硕士论文,2010.

[7] 林钰涵.煤层气企业安全生产管理评价研究[D].大连：大连交通大学优秀硕士论文，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

庞东林(1962—)，男，山西泽州人，2014年毕业于河南理工大学，工程师，主要从事煤矿、煤层气管理工作

(E-mail)841600247@qq.com

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1672-0652(2016)07-0046-03