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摘 要：普光气田是我国迄今发现的规模最大，丰度最高的特大型整装海相气田，具有埋藏深、地质条件复杂、高温、高压、高含硫和二氧化碳的特点。其硫化氢含量达12.31%-17.05%，CO2含量在7.89%～10.53%之间，是举世瞩目高含硫气田。清管批处理防止硫化氢与二氧化碳对管线和设备的腐蚀及监测是保证气田安、稳、长、满、优运行的必备措施。清管批处理作业在清管器在装入发球筒或者从收球筒取出清管器时，管线内硫化亚铁与空气中氧气充分时，会发生自然和爆炸产生（如图1）。因此清管批处理及智能清管中，防止收球筒打开硫化亚铁自燃对避免安全事故风险和隐患安全生产至关重要。
关键词：收；发球筒；清管器；硫化亚铁；自燃
一、硫化亚铁产生途径及自燃机理
1.硫化亚铁产生途径
硫化亚铁（FeS）是黑褐色六方晶体，难溶于水，密度4.74g/cm3，熔点1193℃。硫化亚铁产生的途径比较多，大致可归纳为以下几方面：
1.1硫与铁直接发生化学反应生成硫化亚铁。
化学反应方程式为：
Fe+ S= FeS
生成的硫化亚铁结构比较疏松，均匀地附着在设备及管道内表面，容易人工清除。
1.2大气腐蚀生成硫化亚铁
装置停工或闲置过程中，设备附件长期暴露于空气之中，会造成大气腐蚀，从而生成铁锈。铁锈由于不易彻底清除掉，在生产中就会与硫化氢作用生成硫化亚铁。
化学反应方程式为：
Fe+ O2+ H2O → Fe2O3+H2O 11
Fe2O3+H2O +H2S→FeS + H2O
该反应比较容易进行，防腐不好的设备产生硫化亚铁的可能性较大。
1.3电化学腐蚀反应生成硫化亚铁
当有水存在时，储存介质内含有的硫化氢和硫醇对油罐罐底、罐壁和罐顶内侧金属有很明显的腐蚀性。
硫化氢溶于水并水解，反应化学方程式为：
H2S = H++HS –
HS-=H++S2-
这是一种电化学腐蚀过程：
阳极反应：Fe→ Fe2++2e；
阴极反应：2H++2e→H2（渗透钢中）。
Fe2+与S2-及HS-反应化学方程式为：
Fe2++S2- = FeS↓
Fe2++ HS-=FeS↓+ H+
2.硫化亚铁自燃机理
硫化亚铁及铁的其它硫化物在空气中受热或光照时，会发生如下反应：FeS+3/2O2=FeO+SO2+49kJ
2FeO+1/2O2=Fe2O3+271 kJ
FeS2+O2=FeS+SO2+222kJ
Fe2S3+3/2O2=Fe2O3+3S+586KJ
根据燃烧理论，燃烧发生有3个基本条件，即：可燃物、助燃物、点火源。收、发球筒硫化亚铁自燃必须在以上3 个条件具备的情况下才会发生，3个基本条件的形成过程如下：
2.1可燃物
通常天燃气易燃易爆。在收、发球筒，揮发出的硫化氢不容易扩散出去，而是聚集在收、发球筒，这样就为燃烧或爆炸储备了大量油气。
2.2助燃物
在清管批处理过程中，当收、发球筒排液、放空泄压后，一般都会打开盲板，进行清管器取出操作，这时氧气就会不断进入收、发球筒，为燃烧或爆炸创造了条件。
2.3点火源
由于天燃气未经去杂质处理或杂质处理不彻底，里面含有一些还原性杂质。通常天然气含有的还原性杂质主要是低价态的硫的化合物，比如硫化氢（H2S），它和钢制收、发球筒容易发生氧化还原反应，随着反应温度升高，放出的热量也相应增加，氧化还原反应产生的能量足以引起油气的燃烧或爆炸。随着气温升高，热量不断积累，使铁锈表面油膜及水分蒸发掉，与空气直接接触，最后引起干燥的硫化亚铁发生自燃，并引燃收、发球筒内天燃气发生闪爆。
二、预防硫化亚铁自燃事故的措施
2.1.从源头治理，控制硫化亚铁生成
普光气田为防止硫化氢对管线及收、发球筒的腐蚀，从源头选择抗硫管材，有助于减轻地面系统金属管线、设备的腐蚀，从而减少硫化亚铁的生成。
2.2.做好设备防腐，防止硫化亚铁产生
做好设备防腐，采用站场缓蚀剂加注、阴极保护、批处理作业在管线内壁形成一涂料保护技术防止硫腐蚀。
2.3.对开关收、发球筒作业，采用消防水内喷淋装置冲洗
在接收、发球筒作业时，配备消防车。当收、发球筒天燃气放空泄压燃料气置换合格后，要求进行清管器取放作业时，为防止在清管器取放过程中硫化物氧化放热引起自燃，保障人身安全，可开启收、发球筒喷淋设施，降低温度，从而降低火灾危险性，预防事故的发生。
三、收、发球筒消防喷淋存在不足
目前清管、批处理收、发球作业、快开盲板的维护保养操作，在打开快开盲板时，及时打入消防水，高压大排量的消防水把硫化亚铁及球筒内的残液一并冲洗出来，达到防止硫化亚铁的自燃的目的。这样存在一下不足：如图2.
3.1、大量的消防水和球筒内的残液混合形成新的污染源，并且给残液的回收、收集、处置造成很大的难度，还致使现场环境污染及现场的规范整洁；
3.2、大量新残液增加了操作人员的收集工作量，长时间的在涉硫区域收集，增加了操作人员安全风险和隐患，不利于安全生产；
3.3、对清洁生产极为不利，对减少生产费用不利，并且增加了工作人员的劳动强度。
四、收、发球筒雾化喷淋改造
清管、批处理收、发球作业、快开盲板的维护保养操作，在打开快开盲时，把站场上高架水箱洁净的低压生活用水，通过一个水泵再次加压后，形成具有一定的压力低压水铺设到收发球筒区，使用时打开阀门，通过雾化喷嘴对收发球筒进行喷淋，水喷出后形成雾化喷洒，使球筒内形成湿润、潮湿、雾化的环境，使硫化亚铁自燃的条件不能形成消除硫化亚铁自燃的风险；雾化水又能溶解硫化氢从而减少现场硫化氢浓度，减轻现场硫化氢安全风隐、隐患和空气污染源的形成；雾化水代替大量的消防水减少新污染源的形成，减少操作人员收集残液的工作量，减少消防车、消防水的使用，大力节约生产成本。如图3和图4
4.1、消除了收、发球筒开关操作硫化亚铁自燃安全隐患和风险；
4.2、收、发球筒喷淋造成残液增多，减少残液的收集量，操作人员工劳动强度、安全风险、隐患降低；
4.3、雾化水降低，稀释了现场折硫化氢浓度，减少环境污染和破坏影响，做到文明清洁生产。
4.4、减少消防车及强风车的使用，节约了喷淋用水，大大节省了生产成本；
4.5、收、发球筒开关受消防车及现场生产条件制约，维护保养，开关不受限制。
五、结语
收、发球筒内硫化亚铁易发生氧化反应，更加容易引发起火或爆炸事故的发生，因此充分认识硫化亚铁的危害性对于清管批处理作业安全至关重要。通过以上分析，我们掌握了硫化亚铁产生的机理，硫化亚铁自燃的原理和危害，并阐述了防止硫化亚铁自燃的措施。在清管批处理作业中，为减少或杜绝收、发球筒硫化亚铁的危害，制定预防措施、改进喷淋方式必不可少，只有将这些防范措施逐步落实到位，普光气田的安全才能有更加充分的保障。
关键词：收；发球筒；清管器；硫化亚铁；自燃
一、硫化亚铁产生途径及自燃机理
1.硫化亚铁产生途径
硫化亚铁（FeS）是黑褐色六方晶体，难溶于水，密度4.74g/cm3，熔点1193℃。硫化亚铁产生的途径比较多，大致可归纳为以下几方面：
1.1硫与铁直接发生化学反应生成硫化亚铁。
化学反应方程式为：
Fe+ S= FeS
生成的硫化亚铁结构比较疏松，均匀地附着在设备及管道内表面，容易人工清除。
1.2大气腐蚀生成硫化亚铁
装置停工或闲置过程中，设备附件长期暴露于空气之中，会造成大气腐蚀，从而生成铁锈。铁锈由于不易彻底清除掉，在生产中就会与硫化氢作用生成硫化亚铁。
化学反应方程式为：
Fe+ O2+ H2O → Fe2O3+H2O 11
Fe2O3+H2O +H2S→FeS + H2O
该反应比较容易进行，防腐不好的设备产生硫化亚铁的可能性较大。
1.3电化学腐蚀反应生成硫化亚铁
当有水存在时，储存介质内含有的硫化氢和硫醇对油罐罐底、罐壁和罐顶内侧金属有很明显的腐蚀性。
硫化氢溶于水并水解，反应化学方程式为：
H2S = H++HS –
HS-=H++S2-
这是一种电化学腐蚀过程：
阳极反应：Fe→ Fe2++2e；
阴极反应：2H++2e→H2（渗透钢中）。
Fe2+与S2-及HS-反应化学方程式为：
Fe2++S2- = FeS↓
Fe2++ HS-=FeS↓+ H+
2.硫化亚铁自燃机理
硫化亚铁及铁的其它硫化物在空气中受热或光照时，会发生如下反应：FeS+3/2O2=FeO+SO2+49kJ
2FeO+1/2O2=Fe2O3+271 kJ
FeS2+O2=FeS+SO2+222kJ
Fe2S3+3/2O2=Fe2O3+3S+586KJ
根据燃烧理论，燃烧发生有3个基本条件，即：可燃物、助燃物、点火源。收、发球筒硫化亚铁自燃必须在以上3 个条件具备的情况下才会发生，3个基本条件的形成过程如下：
2.1可燃物
通常天燃气易燃易爆。在收、发球筒，揮发出的硫化氢不容易扩散出去，而是聚集在收、发球筒，这样就为燃烧或爆炸储备了大量油气。
2.2助燃物
在清管批处理过程中，当收、发球筒排液、放空泄压后，一般都会打开盲板，进行清管器取出操作，这时氧气就会不断进入收、发球筒，为燃烧或爆炸创造了条件。
2.3点火源
由于天燃气未经去杂质处理或杂质处理不彻底，里面含有一些还原性杂质。通常天然气含有的还原性杂质主要是低价态的硫的化合物，比如硫化氢（H2S），它和钢制收、发球筒容易发生氧化还原反应，随着反应温度升高，放出的热量也相应增加，氧化还原反应产生的能量足以引起油气的燃烧或爆炸。随着气温升高，热量不断积累，使铁锈表面油膜及水分蒸发掉，与空气直接接触，最后引起干燥的硫化亚铁发生自燃，并引燃收、发球筒内天燃气发生闪爆。
二、预防硫化亚铁自燃事故的措施
2.1.从源头治理，控制硫化亚铁生成
普光气田为防止硫化氢对管线及收、发球筒的腐蚀，从源头选择抗硫管材，有助于减轻地面系统金属管线、设备的腐蚀，从而减少硫化亚铁的生成。
2.2.做好设备防腐，防止硫化亚铁产生
做好设备防腐，采用站场缓蚀剂加注、阴极保护、批处理作业在管线内壁形成一涂料保护技术防止硫腐蚀。
2.3.对开关收、发球筒作业，采用消防水内喷淋装置冲洗
在接收、发球筒作业时，配备消防车。当收、发球筒天燃气放空泄压燃料气置换合格后，要求进行清管器取放作业时，为防止在清管器取放过程中硫化物氧化放热引起自燃，保障人身安全，可开启收、发球筒喷淋设施，降低温度，从而降低火灾危险性，预防事故的发生。
三、收、发球筒消防喷淋存在不足
目前清管、批处理收、发球作业、快开盲板的维护保养操作，在打开快开盲板时，及时打入消防水，高压大排量的消防水把硫化亚铁及球筒内的残液一并冲洗出来，达到防止硫化亚铁的自燃的目的。这样存在一下不足：如图2.
3.1、大量的消防水和球筒内的残液混合形成新的污染源，并且给残液的回收、收集、处置造成很大的难度，还致使现场环境污染及现场的规范整洁；
3.2、大量新残液增加了操作人员的收集工作量，长时间的在涉硫区域收集，增加了操作人员安全风险和隐患，不利于安全生产；
3.3、对清洁生产极为不利，对减少生产费用不利，并且增加了工作人员的劳动强度。
四、收、发球筒雾化喷淋改造
清管、批处理收、发球作业、快开盲板的维护保养操作，在打开快开盲时，把站场上高架水箱洁净的低压生活用水，通过一个水泵再次加压后，形成具有一定的压力低压水铺设到收发球筒区，使用时打开阀门，通过雾化喷嘴对收发球筒进行喷淋，水喷出后形成雾化喷洒，使球筒内形成湿润、潮湿、雾化的环境，使硫化亚铁自燃的条件不能形成消除硫化亚铁自燃的风险；雾化水又能溶解硫化氢从而减少现场硫化氢浓度，减轻现场硫化氢安全风隐、隐患和空气污染源的形成；雾化水代替大量的消防水减少新污染源的形成，减少操作人员收集残液的工作量，减少消防车、消防水的使用，大力节约生产成本。如图3和图4
4.1、消除了收、发球筒开关操作硫化亚铁自燃安全隐患和风险；
4.2、收、发球筒喷淋造成残液增多，减少残液的收集量，操作人员工劳动强度、安全风险、隐患降低；
4.3、雾化水降低，稀释了现场折硫化氢浓度，减少环境污染和破坏影响，做到文明清洁生产。
4.4、减少消防车及强风车的使用，节约了喷淋用水，大大节省了生产成本；
4.5、收、发球筒开关受消防车及现场生产条件制约，维护保养，开关不受限制。
五、结语
收、发球筒内硫化亚铁易发生氧化反应，更加容易引发起火或爆炸事故的发生，因此充分认识硫化亚铁的危害性对于清管批处理作业安全至关重要。通过以上分析，我们掌握了硫化亚铁产生的机理，硫化亚铁自燃的原理和危害，并阐述了防止硫化亚铁自燃的措施。在清管批处理作业中，为减少或杜绝收、发球筒硫化亚铁的危害，制定预防措施、改进喷淋方式必不可少，只有将这些防范措施逐步落实到位，普光气田的安全才能有更加充分的保障。