燃气应用设备的运行管理及安全技术.doc

燃气应用设备的运行管理及安全技术 西安涂装防护协会 方震 燃气作为燃料，具有使用方便，火力强，热效率高，对环境污染小，易实现生产自动化及提高产品质量等优点，但也有易燃易爆及有毒等特点。事实上，多年来因种种原因，如设计不当，施工不良，生产或使用过程违犯操作规程，发生泄漏未能及时正确处理等等而造成的爆炸，燃烧、中毒事件已经屡见不鲜，给国家和当事人造成了不必要的巨大损失，使我们每个科技工作者，特别是安全工作者深感痛心。因此在应用燃气时必须采用必要的安全技术措施。1. 燃气的组成表1 .各种燃气成分与热值成分焦炉气油煤气两段炉煤气发生炉煤气高炉煤气天然气CO8.51.227.027.427.02.2H250.518.933.010.52.06.2N22.16.914.555.960.03.2CH30.837.611.585.9CO22.83.08.06.211.01.6020.31.80.40.4Cmn5.030.65.80.5热值Kcal/Nm358459639417711508808546 由于各种燃气的成份不同，其中毒、爆炸、失火的危险程序也有很大的差异；如天然气除H2S外几乎是无毒的所以对天然气主要的危险是失火或爆炸。而对人造煤气而言则三种危险都有，特别是CO含量大的煤气毒性更大；从安全及经济性（热值）来看，天然气作为城市燃气比人造燃气要好。由于燃气是易燃易爆有毒的气体，不单单是对安全生产的保证，也是节约能源（减少不必要的热损失提高炉子效率），降低产品成本和延长设备使用寿命的重要措施，必须认真执行。为了防止燃气对人身的危害以及造成不必要的经济损失在气源方面，应特别限制有毒成份的含量如CO、H2S，由于H2S有一种臭味应采取防臭措施。在应用方面，要特别注意防止（泄）漏，加强通风、选用先进合理的燃烧装置。 注1：H2S是一种无色气体在60时凝聚，只要十万份（100000）空气中含有1份H2S就会因为它的臭蛋味而被发现。H2S具有剧毒当2000份空气中含有1份H2S时就足以引起严重中毒，中毒的第一步是丧失嗅觉，进一步是头痛、头晕、呕吐。当空气中含有0.1%的H2S时就会引起重病，当吸入相当大的H2S浓度时就会立即造成昏迷，甚至由于呼吸麻痹而引起死亡。 企业中空气许可的H2S浓度为0.01%mg/L。 注2：CO是极毒的，由于它是无色无嗅的气体，在水中的溶解度很小，普通的防毒面具中的活性炭对它的吸收也是十分微弱的，因此就更增加了CO的中毒可能性和危险性。为了对付CO要采用特殊的防毒面具，它是利用由MnO2 和CuO所组成的氧化剂混合物，利用这种特殊的氧化剂混合物将空气中的CO转变为CO2 。然而这种特殊的防毒面具在应用上十分不便，因为氧化过程会放热，则会影响人的呼吸。CO的急性中毒最先表现为头痛头晕进而丧失知觉。下图1为空气中CO的含量与CO吸入时间对生量的相互关系。 图1 CO对人体的作用 表2 CO的中毒症状在空气中CO的浓度%吸入时间和中毒症状（h）备注0.0223h在前头部有轻度的头痛 企业中CO的允许浓度为小于0.02mg/L0.0412h前头痛，呕吐，2.53.5h后头痛0.0845min头痛，呕吐，眩晕2h丧失神志0.1620 min头痛，呕吐，眩晕2h死亡0.32510 min头痛，眩晕30 min死亡0.6412 min头痛，眩晕1015 min死亡1.2813 min死亡我国天然气、液化气、煤气因泄漏而造成的重大损失已有不少惨痛的事例，如七十年代四川天然气的大火，西安98年3月5日煤气罐闪爆事故等，均是由于泄漏而引起的。可以说泄漏是引起中毒爆炸、火灾的主要根源。2. 为了防止泄漏燃气必须保证以下条件21管材、阀门采用优等合格材料，并应在安装使用前进行技术检查。 22要严格施工、保证施工质量，特别是在焊接、连接件的密封处及绝缘等方面要保证质量。23对燃气管道、管件及设备构件应按照安技规程进行强度及严密性试验，发现问题应及时处理。24 在生产运行中应利用科学仪器，经常进行检查，特别是地下室内管道，管道连接处、阀门、集气管等要害部位有无泄漏现象，已经发现应迅速修理消除漏气隐患。25 设计与安装燃气设备时应遵守安全规范，最好应安装瓦斯泄漏测定仪。铺设管道尽量安排在地上，这样有利于检查、维修（比地下敷设要安全一些），设计燃气管道时应与结构物有一定的距离。特别是不要靠近下水道及热力管沟（因为下水道、热力管沟很不严密易使燃气发生泄漏后扩散进去，而造成火灾或爆炸事故）。26 带气操作时一定要严格遵守操作规程。27 对运行及管理人员应进行专门的技术培训，培训合格后方能上岗。28 对有关医务人员应进行燃气事故的急救培训。 3. 燃气与空气混合物的爆炸当燃气与一定量空气混合达到爆炸极限范围内，并充满封闭容量中（如房间、燃烧室、管道中）就会形成爆炸的条件，此时若遇有火种，即可产生爆炸。 表3 运行中发生爆炸的原因项目违犯操作规程燃气压力过高燃气泄漏使不完全燃烧炉内负压过大可燃物集聚在炉膛及烟燃烧器故障在炉膛及烟道道中爆炸百分比60%1520%1015%510%由上表可知发生爆炸，违犯操作规程事例很多，所以严格执行安全操作规程是避免爆炸事故发生的根本。表4 各类常用燃气的组成与特性（略）表5 一些常用气体的物理化学特性（略）31 燃气管道内爆炸 在燃气供应不足时容易造成负压而吸入空气，形成易爆可燃混合物，为了避免燃气在管内爆炸，规定管内压力200pa(柏)20Kgf/m2,同时要经常注意压力变化，在有可能生成易爆混合物时，一定要严禁一切火种的出现。32 燃烧室及烟道内爆炸 由于燃烧器前阀门不严密或违犯操作规程，先打开燃烧器前燃气阀门，使燃气进入冷炉膛或烟道内，可能形成具有爆炸危险的燃气空气混合物，如遇火种，立即爆炸，这类爆炸经常发生，所以阀门的严密性应按规定进行检查，严格按章办事才会避免这类爆炸的发生。33 空气管道内爆炸 在鼓风式燃烧器进风管道中，当鼓风机停机时，空气压力迅速下降，这时燃气会倒流入空气管道中形成爆炸性可燃物，如遇火种（如鼓风机叶片在停转前产生火花等）也会引起爆炸。如需鼓风机停机，应立即关闭燃气阀门，同时关闭空气阀门。（最好采用自控联锁装置）34 厂房内爆炸当燃气泄漏入密封或通风不良的厂房内，就有可能形成爆炸性混合物，如遇火种就会爆炸，所以厂房在设计时应有足够的通风设施，运行时应保证厂房内的良好通风，使其空气中不能形成爆炸性混合物。根据以上所述防止形成爆炸性混合物是防止爆炸产生的根本所在。4. 爆炸的预防 4-1 合理设计炉前管道，在设计时应设置当燃烧系统出现故障时有可靠的安全切断伐作保证；使它能迅速自动地切断燃气。为了避免误操作，故障排除后，阀门必须手动操作复位，燃烧系统方能重新起动。4-2 保证施工安装质量 A. 一定要按照设计要求施工。在设计中应设置火灾爆炸监测仪器，便于把火灾及爆炸消除在发生之前。B. 所选用材料、设备都必须合乎质量标准并应事先检查合格后方能安装。 C. 施工完工后应按程序进行严格的试验（强度、密封性等）验收合格后方可进行调试，调试达到设计要求后，方能投入正常运行 。4-3 合理运行及安全操作（略） 表6 燃气的爆炸极限燃气CO202CmHnCOH2CH4N2下限上限发生炉煤气15.923.74.30.255.936.072.08.225.64.461.535.871.92.830.94.661.740.676.5天然气0.29.287.43.24.813.5油瓦斯3.47.8集炉煤气3.21.04.49.047.827.07.68.525.02.22.04.110.745.024.711.38.536.01.90.43.96.354.431.511.65.028.42.40.42.79.744.928.911.05.630.8水煤气6.20.339.249.02.33.06.989.54.20.440.443.012.013.568.50.651.046.02.410.463.0增热水煤气4.60.37.336.037.09.65.26.437.2气体或蒸气与空气的混合物以及粉尘与空气的混合物，其浓度达到一定范围时，又遇到火源发生爆炸，这个浓度范围叫爆炸浓度极限，简称爆炸极限。能发生爆炸的最低浓度叫爆炸下限能发生爆炸的最高浓度叫爆炸上限浓度在爆炸下限以下，浓度在爆炸上限以上，由于热量不足，氧气量不够不能发生燃烧和爆炸。在爆炸下限和上限之间，可以发生爆炸，故称为爆炸范围。影响爆炸极限的主要因素：A. 环境温度增高，爆炸范围扩大 B. 含氧量增高，爆炸范围扩大，反之则缩小 C. 爆炸性混合气中有惰性气体存在，爆炸范围缩小，惰性气体增加到一定数量则不会发生爆炸 D. 压力增高时爆炸范围扩大，反之缩小。爆炸范围缩小到零时的压力称为起炸临界压力由上可知爆炸上、下限之差增大时(范围宽时)爆炸的机会就多，爆炸危险度就高，这是由于爆炸下限低时，易燃气体稍有泄漏就会形成爆炸条件，爆炸上限浓度高，若少有空气或氧气也能形成爆炸条件，这就要求严禁空气进入易燃气体的容器。例： 以上可以看出水煤气的爆炸危险性最大，按其组成来看其CO含量也高引起中毒的可能性