第五章化工机械设备.ppt

第五章化工机械设备安全技术 第一节通用机械安全技术概论 第二节工业锅炉安全技术 第三节压力容器安全技术 第四节气瓶和管道安全技术 第五节化工设备检修安全技术 第六节案例分析与讨论 机械设备是实现化工生产必不可少的组成部分 一般说来 可以将其分成为两大部分 一个是通用设备与及机器部分 另外还有就是化工 专用 设备与机器部分 前者使用较多的有锅炉 起重机械等 后者包括化工静设备 如化工容器 换热器 反应器 塔器 管式炉等 其中相当一部分是压力容器 和化工机器 如气体压缩机 机泵 风机 离心机等 其中有相当数量属于特种设备 如锅炉 压力容器 气瓶 起重设备及压力管道等 第一节通用机械安全技术概论 一 机械产生的危险 1 机械危害 是机械能的非正常转化或传递 形状和表面性能 相对位置 质量与稳定性 质量与速度 加速度 机械强度不够 弹性元件的势能2 非机械危害 电气危险 噪声 振动 辐射 温度 材料或物质 二 机械安全通用技术 1 设计与制造的本质安全措施 1 采用本质安全技术 2 限制机械应力 3 材料和物质的安全性 4 遵循安全人机工程学原则 5 设计控制系统的安全原则 6 防止气动和液压系统的危险 7 预防电危害2 减少或限制操作者涉入危险区 三 安全防护措施 1 安全防护含义 是指通过设置物体障碍方式将人与危险隔离的专门用于安全防护的装置 目的是防止机械在运行时产生各种对人员的接触伤害 防护装置 通过设置物体障碍方式将人与危险隔离的专门用于安全防护的装置 2 类型固定式 活动式 安全装置 是指用于消除或减小机械伤害风险的单一装置 1 联锁装置 2 止 动装置 3 双手操纵装置 4 自动停机装置 5 机械抑制装置 6 有限运动控制装置 第二节工业锅炉安全技术 锅炉是生产蒸汽的设备 它把燃料的化学能转变为热能 再利用热能产生蒸汽 锅炉包括 锅 锅内系统或水汽系统由一系列容器和管道组成 水汽在内部流动并不断吸热炉 炉内系统或烟风煤系统 是燃料燃烧 烟气流动并向水汽传热的场所其他辅助设备 一系列辅机 附件 仪表等 锅炉的危险因素 锅炉在运行时 不仅要承受一定的温度和压力 而且要遭受介质的侵蚀和飞灰磨损 因此具有爆炸的危险 如果锅炉在设计制造及安装过程中存在缺陷或因年久失修 或违反操作规程都可能出现严重的事故 人民网1月7日电2002年1月6日上午8 30左右 江苏泰兴市泰兴镇商井浴室发生一起恶性锅炉爆炸事故 造成1死4伤的惨剧 死者和受轻伤的3名伤者均为和浴室仅一墙之隔的泰兴市五金塑胶厂职工 另一名重伤者是浴室请来的锅炉维修工 烧伤面积达50 左右 生命随时会有危险 据有关部门初步判断 事故发生和该浴室擅自将常压锅炉非法改造为带压锅炉有关 颇具意味的是 就在2001年12月31日 有关部门刚刚对这家浴室的锅炉运营状况进行了安全检查 记者在现场看到炸成两截的锅炉炸飞30多米远 在浴室后面的居民区落了下来 陷在地里足有20厘米深 幸好落在了空地上 没有伤到附近的居民 王欢 一 锅炉安全的重要性1 锅炉 压力容器的工作条件承受压力和温度接触腐蚀性介质容易超载连续运行2 锅炉 压力容器事故危害严重冲击波碎片伤人介质外溢 造成事故 1 基本参数 1 锅炉容量 额定蒸发量 在额定压力 温度下 连续运行时所必须保证的最大蒸发量 t h 吨 时 额定供热量 在设计额定热水温度下 连续运行时所必须保证的最大产热量 MW 兆瓦 2 蒸汽压力 过热器 再热器出口处的过热蒸汽压力 MPa或 工程大气压 3 蒸汽温度 出口处的过热蒸汽的温度 t 4 给水温度 省煤器的进水温度 t 二 锅炉基本参数与分类 2 锅炉分类 1 出口介质 蒸汽锅炉和热水锅炉 2 容量 大 中 小型锅炉 3 蒸汽压力大小 低压 中压 高压与超高压锅炉 4 燃料燃烧方式 层燃烧 沸腾炉和室燃炉 5 燃料种类和能源来源 燃油锅炉 燃气锅炉 原子能锅炉 废热锅炉等 三 锅炉安全装置 含义 是指保证锅炉安全运行而装设在设备上的一种附属装置 又称为安全附件 连锁装置 为防止操作失误而设置的控制机构报警装置 锅炉运行中存在不安全因素致使锅炉处于危险状态时 能自动发出声 光或其他明显报警信号的仪器 计量装置 是指自动显示锅炉运行中与安全有关的工艺参数或信息的仪表装置 卸压装置 是指锅炉超压时能自动泄放压力的装置 其中安全阀 压力表和水位计为三大安全附件 三 锅炉安全装置 1 安全阀作用 当锅炉压力超过预定的数值时 安全阀自动开启 排汽泻压 将压力控制在允许范围内 同时发出警报 当压力降到允许值时 安全阀又能自行关闭 使锅炉在允许的压力范围内继续运行 表5 1安全阀的类型 作用原理与结构特点 1 类型 图5 2杠杆式安全阀装置结构示意1 重锤 2 杠杆 3 杠杆支点 4 阀芯 5 阀座 6 排出管 7 容器或设备 图5 1弹簧式安全阀装置结构示意1 阀体 2 阀座 3 阀芯 4 阀杆 5 弹簧 6 螺帽 7 阀盖 2 安全阀的选用购买有生产许可证的企业生产的产品 出厂产品要有合格证 根据容器特性选用安全阀 3 安全阀的安装安全位置 垂直安装 在锅筒最高位置 且便于平时维护 连接方式 法兰连接 螺纹连接 焊接连接 排放要求 排汽管直通安全地点 4 安全阀的维护保养经常保持清洁 防止锈蚀或堵塞经常检查铅封是否完好发现渗漏应及时更换或检修定期对安全阀做手动排放试验 2 压力表显示锅炉汽水系统压力大小的仪表 图5 3压力表安装示意1 承压设备 2 存水弯管 3 三通旋塞 4 压力表 1 压力表的选用 根据被测压力的大小 安装位置的高低 介质的性质 温度 腐蚀性等 来选择精度 量程 表盘大小和隔离装置 2 压力表的装设 便于观察 安装在最醒目的地方 充足的照明 避免受热辐射 低温及震动的影响 3 压力表的使用 根据最高工作压力 在它的刻度盘上划明警戒红线 表面保持清洁 玻璃要透明 使表内指针压力值清楚易见 按国家有关规定维护和校验 3 水位表用来显示锅筒内水位高低的仪表 1 水位表的型号及适用范围 2 水位表的安全技术要求 每台锅炉至少要装设两个彼此独立的水位表 水位表要有明显水位标志和防护装置 水位表要按照规定维护保养 四 锅炉安全运行与管理 1 锅炉房独建 与其他建筑物距离符合安全要求2 使用锅炉要有完备的手续 按照程序操作3 遇有情况应该立即停炉4 加强日常维修保养 提高设备的完好率 五 锅炉常见事故 三种 及处理措施爆炸事故 重大事故 一般事故 1 爆炸事故 是指锅炉中的主要受压部件如锅筒 联箱 炉胆 管板等发生破裂爆炸的事故 造成爆炸事故的原因 锅炉超压 由于安全阀 压力表不齐全或损坏 操作人员对指示仪表监视不严或操作失误 如误关闭或关小出汽阀门 致使受压元件超压引起爆炸 存在缺陷 锅炉主要受压元件存在缺陷 如裂纹 腐蚀 严重变形 组织变化等 承压能力大大降低 使锅炉在正常工作压力下突然发生破裂 超温 锅炉严重缺水 未按照规定立即停炉 而匆忙上水 致使金属性能与组织变化丧失承载能力而破裂 2 重大事故 主要有7种 1 缺水事故 当锅炉水位低于最低许可水位时称为缺水 主要原因 违规脱岗 工作疏忽 判断错误或误操作 水位测量或警报系统失灵 自动给水控制设备故障 排污不当或排污设施故障 加热面损坏 负荷骤变 炉水含盐量过大 预防措施 严密监测水位 定期校对水位表和水位警报器 发现缺陷及时消除 注意观察是否有缺水现象 缺水时水位表玻璃管 板 呈白色 注意监视和调整给水压力和给水流量 与蒸汽流量相适应 排污应按规程要求 每开一次排污阀 时间不超过30s 排污后关闭阀门 并检查排污阀门是否泄漏 监视汽水品质 控制炉水含量 2 重大事故 主要有7种 2 满水事故 锅炉水位超过了最高安全水位刻度线称为满水 主要原因 违规脱岗 工作疏忽 违章操作或误操作 水位表和水旋塞缺陷及水连接管堵塞 自动给水控制设备故障或自动给水调节器失灵 锅炉负荷降低 未能及时减少给水量 预防措施 如果是轻微满水 应先关小鼓风机和引风机的调节门 使燃烧减弱 停止给水 开启排污阀们放水 直到水位正常后 再关闭所有放水阀门 恢复正常运行 如果是严重满水 首先应按紧急停炉程序停炉 停止给水 开启排污阀门放水 开启蒸汽母管及过热器疏水阀门 迅速疏水 水位正常后 关闭排污阀门和疏水阀门 再生火运行 2 重大事故 主要有7种 3 汽水共腾 当锅炉内水位波动幅度超过正常情况 水面翻腾程度异常剧烈的情况称为汽水共腾 主要原因 锅炉水质不达标 没有及时排污或排污不够 造成锅水中盐碱含量过高 锅水中油污或悬浮物过多 负荷突然增加 预防措施 降低负荷 减少蒸发量 开启表面连续排污阀门 降低锅内含盐量 适当增加下部排污量 增加给水 使锅水不断调换新水 2 重大事故 主要有7种 4 锅管爆炸 锅炉运行中 水冷壁管和对流管发生爆炸称之 主要原因 水质不符合要求 受飞灰磨损变薄 升火过猛 停炉过快 使锅管受热不均匀 造成焊口破裂 下集箱集泥垢未及时排除 阻塞锅管水循环 锅管得不到冷却而过热爆破 预防措施 加强水质检测 定期检查锅管 按照规定升火 停炉及防止超负荷运行 2 重大事故 主要有7种 5 水击事故 当管道承受的压力骤然升高 发生猛烈振动并发出巨大声响 主要原因 阀门急速开启而引起 水泵紧急启动或紧急停车 使出口压力产生急变时 沿管道流动水中异物挡在阀门上而使阀门突然闭塞时 急速关闭球形阀 给水栓时 预防措施 给水管道发生水击时 可适当关小给水控制阀门 当蒸汽管道发生水击时 应减小供气 开启水击段疏水阀门 省煤器发生水击 应开启旁路门 关闭烟道门 2 重大事故 主要有7种 6 炉膛爆炸 在燃气 燃油锅炉或煤粉炉中 当炉膛内的可燃物质与空气混合物的浓度达到爆炸极限时 遇明火就会爆炸 炉膛爆炸与锅炉爆炸的区别 锅炉爆炸是锅筒破裂及水蒸汽突然膨胀产生巨大能量的瞬时释放 炉膛爆炸则是可燃物在炉膛内的瞬时燃爆现象 主要原因 在设计上缺乏可靠的点火装置及可靠的熄火保护装置及联锁 报警和跳闸系统 炉膛及刚性梁结构抗爆能力差 制粉系统及燃油雾化系统有缺陷 在运行过程中操作人员误判断 误操作 占炉膛爆炸事故总数的90 以上 还有因烟道闸板关闭而发生炉膛爆炸事故 阀门急速开启而引起 预防措施 加强操作人员培训 杜绝无证司炉独立上岗 锅炉炉膛安全保护动作后 必须进行吹扫 对不具备自动程序吹扫的炉膛 其炉膛吹扫操作由运行人员根据规程进行 运行人员完成吹扫操作后再按吹扫完成按钮 以便经一定时延后保护回路 或装置 自行复归 锅炉点火前必须开动鼓风机 引风机给锅炉通风5 10min 以清除炉膛及烟道中的可燃物质 2 重大事故 主要有7种 7 尾部烟道二次燃烧 主要发生在燃油锅炉上 锅炉尾部烟道积存一些可燃物自行着火燃烧的现象 主要原因 燃烧不完全时 部分可燃物随着烟气进入尾部烟道 积存于烟道内或粘附在尾部受热面上 在一定条件下这些可燃物自行着火燃烧 预防措施 提高燃烧效率尽可能减少不完全燃烧 减少锅炉的启停次数 加强尾部受热面的吹灰 保证烟道各种门孔及烟风挡板的密封良好 在燃油锅炉的尾部烟道上应装设灭火装置 2 重大事故 主要有7种 其他还有 省煤器损坏过热器损坏锅炉结渣等 3 一般事故在运行中可以排除或经过短暂停炉可以排出的事故 属于一般事故 其损失比较小 蒸汽锅炉运行中遇有下列情况之一时 应立即停炉 锅炉水位降到规定的水位极限以下时 不断加大向锅炉给水及采取其他措施 但水位仍继续下降时 锅炉水位已经升到运行规程规定的水位上位极限以上时 给水机械全部失效 水位表或安全阀全部失效 锅炉元件损坏 危机运行人员安全 燃烧设备损坏 炉膛倒塌或锅炉构架被烧红 其它异常运行情况 第三节压力容器安全技术 图5 4压力容器的结构组成1 筒身 2 封头 3 支座 4 人孔 5 接管 6 液位计 一 压力容器的特点 1 应用广泛 塔 器 釜 槽 罐2 操作条件复杂 p atm 200atmt 196 1000 3 安全要求高 换热器 二 压力容器的分类 按工作压力分类 MPa 低压 0 1 1 6 中压 1 6 10 高压 10 100 超高压 100 1000 按用途类 反应Reaction 换热Exchange 储运Container 分离Separation 按危险性分类 一类 二类 三类 三 压力容器的安全装置 1 安全装置的设置原则 1 压力容器均应装设泄压装置 2 若容器上的安全阀安装后不能可靠地工作 应装设爆破片或采用爆破片与安全阀组合结构 3 压力容器最高工作压力低于压力源压力时 在通向压力容器进口的管道上必须装设减压阀 如果因介质条件影响到减压阀可靠地工作时 可用调节阀代替减压阀 在减压阀或调节阀的低压侧 必须装设安全阀和压力表 三 压力容器的安全装置 2 几种常见的安全装置安全阀 见锅炉安全阀 爆破片压力表液面计显示容器内液面位置变化情况的装置 图5 5压力容器正拱型爆破片的受力示意 安全泄压装置 计量显示装置 液面计 1 介质 温度和压力的要求 2 安装使用前 进行公称压力试验 3 低温寒冷地区的液面计要求 4 针对易燃 毒性 高危介质 5 便于观察的要求 6 维护与管理 四 压力容器的安全运行与管理 1 压力容器工艺参数选择原则2 压力容器的操作维护3 异常情况处理4 压力容器的安全管理 压力容器一定要定期检查 定期检查的内容 1 外部检查 保温层 防腐层 铭牌是否完好 外表面有无裂纹 变形 腐蚀和局部鼓包 焊缝 承压元件及连接部位有无泄露 安全附件是否齐全 可靠 灵活好用 2 内外部检查 停机时进行 外部检验全部内容 腐蚀 磨损 裂纹 衬里 壁厚测量 金相检验 化学成分分析 硬度测定 3 全面检查 内 外检验全部内容 焊缝无损探伤 耐压实验 定期检查的周期 1 周期的确定 根据容器的制造和安装质量 使用条件 维护保养等情况确定 一般 一年一次外部检查 三年一次内外部检查 六年一次全面检查 2 缩短周期的情况 腐蚀情况不明 或腐蚀速率大于0 25mm a 设计时确定的腐蚀数据严重不准确 材料焊接性能差 制造时曾多次返修 首次检验 使用期超过15年 经技术鉴定 应该缩短的 压力容器类似锅炉 是承受压力的密闭容器 有些压力容器盛装可燃介质 一旦发生泄露 这些可燃气体会立即与空气混合并达到爆炸极限 若遇到火源即可导致二次爆炸火燃烧等连锁反应 造成特大的火灾 爆炸和伤亡事故 压力容器的危险因素 第四节气瓶和管道安全技术 一 气瓶的安全使用 瓶结构示意1 瓶座 2 瓶底 3 筒体 4 瓶肩 5 瓶颈 6 瓶阀 7 螺母 8 保护帽 图5 6气瓶结构示意1 瓶座 2 瓶底 3 筒体 4 瓶肩 5 瓶颈 6 瓶阀 7 螺母 8 保护帽 1 气瓶的分类 1 压缩气体气瓶 2 液化气体气瓶 3 溶解气体气瓶 2 气瓶的安全附件 1 安全泄压装置 防爆片 易熔塞 2 瓶 保护 帽 3 防震圈 3 气瓶的颜色区别参考 气瓶颜色标记 GB7144 1999 4 气瓶的安全管理气瓶安全不准充装过量 防止不同性质的气体混装储存安全专人负责 帐目清楚 严格进出库制度 空瓶与实瓶分室储存 实瓶要立放 气瓶库符合建筑防火规范要求 地下室不能储存气瓶 有明显的安全标志 储气的气瓶要戴好瓶帽 使用安全运输安全 二 压力管道安全技术 1 压力管道的分类按照管道输送介质种类分类 按照管道设计压力分类 按照管道材质分类 2 管道连接方式及主要连接件法兰连接连接方式螺纹连接焊接3 阀门球心阀闸阀旋塞阀蝶形阀针形阀 4 压力管道的安全使用管理 贯彻执行 压力管道安全管理与监察规定 劳动部劳部发 1996 140号 专业技术人员负责压力管道安全管理工作 压力管道及其安全设施必须符合国家有关规定 建立压力管道技术档案 并向上级管理部门登记 定期检验 检修 对事故隐患及时采取措施进行整改 建立巡线检查制度 建立抢救队伍 并定期演练 按照有关规定报告压力管道事故 协助调查和善后处理 5 压力管道安全技术 1 管道的腐蚀及预防 2 管道的绝热 3 管道防腐涂层6 管道的检验与验收 1 强度与严密性检验 2 管道吹洗 3 定期检验 第五节化工设备检修安全技术 一 化工设备检修特点1 频繁2 复杂3 危险性大 二 检修安全管理1 组织领导2 检修计划的制定3 安全教育停工检修的有关规定 进入设备作业的有关规定 动火的有关规定 动土的有关规定 科学文明检修的有关规定 4 安全检查 三 装置的安全停车与处理1 停车操作及注意事项卸压 降温 排净 2 停车后的安全处理隔绝 置换 吹扫与清洗 3 其他清理检修现场和通道 切断待检设备的电源 及时与公用工程系统 水 电 气 汽 联系并妥善处置 安全交接 四 化工检修中的特殊作业1 动火作业动火安全作业证制度 完善审批手续 置换动火的安全措施 动火点周围10m以内不得存有易燃爆物品动火分析 取样要有代表性 时间差不超过30min 超过重测 动火分析标准 可燃气浓度小于爆炸下限 的1 10 带压不置换动火 化学工业部安全生产禁令中华人民共和国化学工业部令第10号在广泛征求意见的基础上 我部对 化学工业部搞好安全生产的必须和禁令 简称 四十一条禁令 进行了适当修改补充 现予发布实施 并更名为 化学工业部安全生产禁令 原 四十一条禁令 自即日起废止 部长顾秀莲一九九四年十月八日化学工业部安全生产禁令动火作业六大禁令一 动火证未经批准 禁止动火 二 不与生产系统可靠隔绝 禁止动火 三 不清洗 置换不合格 禁止动火 四 不消除周围易燃物 禁止动火 五 不按时作动火分析 禁止动火 六 没有消防措施 禁止动火 2 动土作业动土证 动土作业的注意事项 带压不置换动火 3 进入设备作业进入设备作业证制度 在设备外悬挂 设备内有人作业 进入设备作业的注意事项 安全隔离取样分析罐外监护用电安全个人防护设备内动火作业结束后的清理工作 化学工业部安全生产禁令中华人民共和国化学工业部令第10号在广泛征求意见的基础上 我部对 化学工业部搞好安全生产的必须和禁令 简称 四十一条禁令 进行了适当修改补充 现予发布实施 并更名为 化学工业部安全生产禁令 原 四十一条禁令 自即日起废止 部长顾秀莲一九九四年十月八日化学工业部安全生产禁令进入容器 设备的八个必须一 必须申请 办证 并得到批准 二 必须进行安全隔绝 三 必须切断动力电 并使用安全灯具 四