第5讲 爆炸防护的基本原则ppt课件.ppt

第5讲爆炸防护的基本原则 5 1可燃物质化学性爆炸的条件 存在着可燃物质 可燃气体 蒸气或粉尘 可燃物质与空气 或氧气 混合并且达到爆炸极限 形成爆炸性混合物 爆炸性混合物在火源作用下 对于每一种可燃气体 蒸气 的爆炸性混合物 都有一个引起爆炸的最小点火能量 低于该能量 混合物就不爆炸 5 2防爆技术基本理论 防止可燃物质化学性爆炸三个基本条件的同时存在 爆炸可分为许多类型 不同种类的爆炸可采取不同的预防措施 从理论上讲控制了上述三个因素中的一个即能达到避免爆炸发生的目的 但实际上 考虑到控制措施的可靠性及一些难以预料的原因 仍采取几项措施并用的原则 在很多情况下 可燃物的出现是不可避免的 我们所能采取的措施就是使可燃物与火源相分离 对防火防爆来说 火源是一危险因素 然而它又是生产的能量来源 是必须存在的 因此在生产 传输 贮存等各个环节中 我们既要合理利用作为能源的火源 又要控制和消除会引起火灾 爆炸事故的火源 为了解决好这个矛盾 必须对火源实行严格的 科学的控制和管理 5 3火源的控制与消除 1 明火 生产过程中的明火主要是指加热用火 维修用火以及其它火源 加热用火 加热易燃物料时 应尽量避免采用明火 而采用蒸汽 热水或其它热载体 如甘油等 如果必须采用明火 设备应严格密闭 燃烧室应与设备分开建筑或隔离 砖砌的炉体 烟道宜外包铁皮 并涂上白色 以便于辨别是否有漏烟处 为了防止易燃物质漏入燃烧室 设备应定期作强度和水压试验 检验设备的强度和密闭性 在明火加热设备的布置上 应远离可能泄漏易燃液体 蒸汽的工艺设备和罐区 并应在散发易燃物料设备的侧风向或上风向 维修用火 维修用火主要是指焊割 喷灯等明火作业 在有火灾爆炸危险的厂房或灌区内 应尽量避免焊割作业 通常应将需要检修的设备或管段卸至安全地点修理 进行切割 焊接作业的地点要与有易燃易爆危险的厂房 生产设备 管道 贮罐保持一定的安全距离 操作时应严格遵守安全动火规定 输送 盛装可燃物料的设备 管道需要动火时 应首先将系统进行彻底的清洗 并用惰性气体进行吹扫置换 然后分析可燃物料的浓度 当可燃物料浓度符合下述标准时 才准动火 1 爆炸下限大于4 的可燃气体或蒸气 吹扫置换后的浓度应小于0 5 2 爆炸下限小于4 的可燃气体或蒸气 吹扫置换后的浓度应小于0 2 电焊所用电线破损应及时更换 不能利用与有燃烧爆危险的生产设备相连接的金属物件连接电焊地线 以防在电路接触不良的地方 产生高温或电火花 引起危险 喷灯是一种轻便的加热器具 主要用于设备维修方面 在有爆炸危险的厂房时使用喷灯 其使用条件和烧焊相同 在其它地点使用喷灯时 也要把操作地点的可燃物清理干净 其它用火 对熬炼设备要经常检查 防止烟道窜火和熬锅破漏 熬锅盛装物料不要太满 以防溢出 并要严格控制加热温度 在生产区熬炼时 应注意熬炼地点的选择 烟囱飞火 汽车 拖拉机 柴油机的排气管喷火 都能引起可燃物料的燃烧爆炸 为防止烟囱飞火 燃料在炉膛内要燃烧充分 烟囱要有足够的高度 必要时应安装火星熄灭器 在烟囱周围一定距离内 不得堆放易燃易爆物品 不准搭建易燃建筑 以防着火 为了防止汽车 拖拉机排气管喷火引起火灾 可以在排气管上安装火星熄灭器 2 摩擦和撞击 机器上转动部分的摩擦 铁器的互相撞击或铁器工具打击混凝土地面等都可能产生高温或火花 成为火灾爆炸事故的起因 当管道或铁容器裂开 高速喷出的物料也可能因摩擦而起火 在易燃易爆危险场所应采用铍青铜材料制成的各种工具 如锤 板子 钳子和铲等 铍青铜工具被称为无火花工具 在设备运转 操作中应尽量避免不必要的摩擦和撞击 凡是可能发生撞击的两部分应采用不同的金属制成 例如钢与铜 钢与铝等 在不能使用有色金属制造的某些设备里 应采用惰性气体保护或真空操作 为了防止钢铁零件随物料带入设备内发生撞击起火 可在这些设备上安装磁力离析器 吸出钢铁零件 在破碎危险物质 如碳化钙 等加工过程中 不能安装磁力离析器 则应在采用惰性气体保护的条件下进行操作 在搬运盛有可燃气体或易燃液体的金属容器时 不要抛掷 防止互相撞击 以免因产生火花或容器爆裂而造成事故 不准穿带钉子的鞋进入有燃烧 爆炸危险的生产区域 特别危险的防爆厂房内 面应采用不发火的材质 如橡胶板 铺成 3 高温表面 工业生产中的加热装置 高温物料输送管线 高压蒸汽管道及一些反应设备等 其表面温度比较高 要防止易燃物料与高温的设备 管道表面相接触以免着火 对一些自燃点比较低的物料 尤其需要注意 可燃物的排放口应远离高温表面 高温表面要有隔热保温措施 不能在高温管道和设备上烘烤衣服及其它可燃物件 应经常清除高温表面上的污垢和物料 防止因高温表面引起物料的自燃分解 4 自燃发热 硝化棉 赛璐珞 黄磷等容易引起自燃着火 含油物质和煤也会因自燃发热而着火 硝化棉 赛璐珞的自燃大都发生在高温潮湿的夏季 在温度较高的下午或傍晚尤其容易发生 所以硝化棉 赛璐珞应存放在通风阴凉处 黄磷一定要放在水中和空气隔绝 以免发生自燃 油抹布 油棉纱应装入金属桶内 放置在安全地方 并应及时清理 煤堆不宜过高过大 以防煤的自燃 5 电火花 电火花是引起火灾爆炸事故的重要原因 因此要根据爆炸和火灾危险场所的区域等级和爆炸性物质的性质 对车间内的电气动力设备 仪器仪表 照明较量和配线等 分别采用防爆 封闭 隔离等措施 防爆电气设备的选型等要遵照有关标准执行 6 其它火源 强光和热的辐射也可能导致易燃物的燃烧 夏天强烈的日光照射会使硝化纤维发生自燃 直至酿成火灾爆炸事故 在高温设备附近堆放可燃物 辐射热也会使可燃物发生燃烧 吸烟引起的火灾是 种常见的火灾 烟头的表面温度为200一300 中心温度达700一800 常见固体可燃物的燃点大多低于烟头的表面温度 烟头中心温度几乎高于各种可燃物的自燃点 尽管烟头热源不大 但却极其危险 所以在有火灾爆炸危险的场所 要严禁非生产用火 禁止带入火柴和烟卷 在生产过程中 必须了解各种物质的物理 化学性质和危险特性 根据物质的不同性质 采取相应的防火防爆和防止火灾扩大蔓延的措施 首先要考虑改进工艺 尽量以危险性小的物质代替危险性大的物质作为生产的原材料 5 4生产安全控制 5 4 1化学危险物的处理 按物质的性质采取措施 对于本身具有自燃能力的物质 如油脂 赛璐珞等 遇空气能自燃的物质 如黄磷 遇水能燃烧 爆炸的物质 如金属钠 等 应分别采取隔绝空气防水防潮或采取通风 散热 降温等措施 以防止物质发生燃烧或爆炸 两种互相接触会引起燃烧和爆炸的物质不准混存 更不准互相接触 遇酸 碱能分解 燃烧 爆炸的物质要严禁与酸碱接触 对机械作用比较敏感的物质要轻拿轻放 可燃气体和蒸气往外排空 要根据它们对空气的比重采用相应的排空方法 例如 氢气的相对比重只有0 07 所以它可以直接由高处排空 又如 丙烷的相对密度为1 51 比空气重 所以它不能直接排空 而要采用点燃火炬的方式排空 贮存燃烧液体时 要根据它们的密度 沸点 饱和蒸气压力 考虑容器的耐压强度 贮存温度以及应采取的保温 降温等措施 对于不稳定的物质 在贮存中应添加稳定剂 例如 含有水分的氰化氢长期贮存时 会引起聚合 同时放出聚合热 而热量会使蒸气压上升导致设备炸裂 所以 通常加入浓度为0 01一0 5 的硫酸或其它酸性物质作稳定剂 阻止氰化氢聚合 丙烯腈在贮存中也易发生聚合 所以必须添加稳定剂 如对苯二酚 某些液体 如乙醚 受到阳光作用时 能生成具有爆炸性的过氧化物 所以它必须存放在金属桶内或暗色的玻璃瓶中 液体具有流动性 因此要考虑到万一容器破裂 液体向低处流散和火灾蔓延的问题 为此 应设置必要的防护堤 不溶于水的燃烧液体 由于密度比水小 能浮于水面燃烧 并能随水漂流 所以 它们发生火灾时要审慎用水 物质的带电性能 直接关系到物质在生产 贮运过程中是否有可能产生危险的静电 对容易产生静电的物质 应采取静电安全措施 把可燃气体 液体或粉尘放在密闭设备中贮存或操作 可以防止它们与空气形成爆炸性混合物 也可以防止气体或粉尘溢出 在厂房内使可燃物浓度超过爆炸下限而发生危险 系统的密闭和负压操作 危险物在小于1atm的负压条件下是比较安全的 所以生产中可以选用负压操作 负压操作也可以防止有毒或有爆炸危险性的气体逸入生产厂房或区域 在负压下操作的设备 应防止进入空气 当设备及管道密闭不良时 空气可吸入负压容器 使容器内危险物浓度达到爆炸上限 而形成危险条件 采取通风除尘措施降低厂房空气内可燃物的含量 使其浓度不超过爆炸下限 防止形成爆炸性混合物 所以它是防止爆炸性混合物形成的一个重要措施 通风除尘 采取通风措施肘 应当注意生产厂房内空气的成分 如果空气中含有爆炸危险的气体 则不应循环使用 而应回收这些成分或排空 使用的送风和排风设备各自应有独立分开的通风机室 排除或输送温度超过80 的空气或其它气体的通风设备 应用非燃烧材料制成 排除有燃烧瀑炸危险粉尘的排风系统 应采用不产生火花的除尘器 当粉尘与水接触能生成爆炸性气体时 不应采用湿式除尘系统 通风管道不宜穿过防火墙等防火分隔物 以免发生火灾时 火势顺管道通过防火分隔物而蔓延 生产中常用的惰性气体有二氧化碳 水蒸气 氮气和氩气 惰性气体作为保护性气体可以阻止形成燃烧爆炸系统 惰性介质保护 1 易燃固体物质的粉碎 筛选 混合以及粉状物料输送时 采用惰性气体进行覆盖保护 2 在可燃气体或蒸气的物料系统中 充入惰性气体 使系统保持正压 防止形成爆炸性混合物 3 将惰性气体管路与有火灾爆炸危险的设备 贮罐等连接起来 这样在万一发生危险时 可用惰性气体保护或灭火 4 易燃液体利用惰性气体进行充压输送 5 在有火灾爆炸危险的生产场所 对能产生火花的电器 仪表采用充氮正压保护 6 在易燃易爆系统需要动火检修时 用惰性气体吹扫 置换出系统中的可燃气体和蒸气 7 在发生跑料事故时 用惰性气体稀释 可燃气在发生火灾时 用惰性气体进行灭火 1 控制反应的热量化学反应过程 一般都有热效应 所以在生产工艺中要正确地选择传热的方法 传热的介质和传热的设备 2 防止搅拌中断搅拌可以加速热量的传递 有的生产过程如果搅拌中断 可能会造成散热不良或局部反应过于剧烈而发生危险 生产过程中 若由于停电 搅拌机械发生故障等造成搅拌中断时 加料应立即停止 并且应当采取有效的降温措施 对因搅拌中断可能引起事故的反应装置 应当采取防止搅拌中断措施 例如 采用双路供电 5 4 2工艺参数的安全控制 温度控制 3 正确选择传热介质由于易燃 可燃物品的火灾危险性 必须禁止采用明火直接加热 而采用传热介质间接加热的方式 生产中常用的传热介质有热水 水蒸气 甘油 矿物油 联苯醚 熔盐 汞和熔融金属 烟道气等 选择传热介质除了要考虑使用的温度范围和传热速率外 应当尽量避免使用与反应物料性质相抵触的物质作为传热介质 例如 环氧乙烷很容易与水发生剧烈的反应 甚至极微量的水分渗到液体环氧乙烷中 也容易引起自聚发热 导致发生爆炸 所以 这类物料冷却或加热时 不能选用水或水蒸气作为传热介质 防止泄漏发生事故 应该选用液体石蜡作为传热介质 1 投料速度对于放热反应 加热速度不能超过设备的传热能力 否则将会引起温度急剧升高 并发副反应 甚至引起物料的分解 如果加料速度突然减小 且使温度降低 导致反应物不能完全作用而积聚 此时 采取不适当的升温措施 会使聚集物同时参与反应 而使反应加剧进行 温度和压力突然升高而造成事故 所以要保持适当的均衡的投料速度 投料控制 2 投料配比严格控制反应物料的配比 例如 在环氧乙烷生产中 乙烯和氧混合进行反应 其配比临近爆炸极限 为保证安全 应经常分析气体含量 严格控制配比 并尽量减少开停车次数 可燃物与氧化剂进行的反应 要严格控制氧化剂的投料量 在某一比例下能形成爆炸性混合物的物料 生产时其投料量应尽量控制在爆炸范围之外 如果工艺条件允许 可以添加水 水蒸气或惰性气体进行稀释保护 3 投料顺序在涉及危险品的生产中 必须按照一定的顺序进行投料 为了防止误操作 造成颠倒程序投料 可将进料阀门进行联锁动作 例如 氯化氢的合成 应先向合成塔通入氢气 然后通入氯气 生产三氯化磷 应先投磷 后投氯 否则可能发生爆炸 4 控制原料纯度有许多化学反应 往往由于反应物料中的杂质而发生剧烈的副反应 杂质有时也会使反应异乎寻常的加快 以致造成火灾爆炸事故 因此对生产原料 中间产品以及成品应有严格的质量检验制度保证它们的纯度和含量 例如 聚氯乙烯生产中 采用乙炔和氯化氢作原料 氯化氢中游离氯不允许超过0 005 因为氯遇乙炔会立即发生燃烧爆炸反应 生成四氯乙烷 制造乙炔的原料是电石 要求电石中含磷不超过0 08 因为电石中的磷以磷化钙的形式存在 遇水后生成易燃的磷化氢 它可导致乙炔和空气混合物的爆炸 生产 输送 贮存易燃物料过程中的跑 冒 滴 漏往往导致易燃 可燃气体或液体在环境中扩散 是造成各类火灾爆炸事故的重要原因之一 造成跑 冒 滴 漏一般有以下三种情况 1 操作不精心或误操作 如收料过程中的槽满跑料 分离器液面控制不稳 开错排污阀等 2 设备管线和机泵的结合面不严密 3 设备管线被腐蚀 未及时检修更换 防止跑 冒 滴 漏 为了确保安全生产 杜绝跑 冒 滴 漏 必须加强操作人员和维修人员的责任心和技术培训 稳定工艺操作 提高检修质量 保证设备完好率 降低泄漏率 为了防止误操作 对比较重要的各种管线应涂以不同颜色以示区别 对重要的阀门要采取挂牌 加锁等措施 不同管道上的阀门应相隔一定的间距 以免启闭错误 当突然发生停电 停水 停汽时 装置需要紧急停车 在自动化程度不够高的情况下 紧急停车处理主要靠现场操作人员 因此要求操作人员沉着 冷静 正确判断和排除故障 要进行事故演习 提高应付突发事故的本领 要预先制定突然停电 停水 停汽时的应急处理方案 紧急情况停车处理 安全监控保险装置分信号报警 安全联锁 保险装置等三部分 5 4 3安全监控保险装置 信号报警 在生产过程中 安装信号报警装置可以在出现危险状况时 发出有声 光 数字显示等信号 警告操作者 使操作者能及时采取措 消除隐患 警报装置通常都和测量仪表相联系 当温度 压力 液位 可燃气的浓度等超过控制指标时 报警系统就会发出信号 例如 煤矿矿井中的瓦斯警报器 安全联锁 它是使各个仪器和设备依照事先规定的程序依次接通的机械或电气装置 若不符合规定的程序 则仪器和设备便不能启动 运转或停车 以达到安全生产的目的 在石油化工生产中 联锁装置常被用于以下一些控制过程中 1 同时或依次开启两种物料的阀门 2 在反应的一定阶段自动通入惰性气体 3 打开受压容器前 首先把压力排空 4 使多个仪器和设备按规定程序开动或停车 5 当工艺控制参数超出某一危险值时 立即自动采取紧急措施 保险装置 信号装置指示出已经发生的异常情况或故障 保险装置在信号装置发出危险信号时 能自动采取措施消除不正常状况或扑救危险状况 例如 气体燃烧炉当燃料压力降得太低时 便会熄火 此时可燃气仍继续输出 并扩散至整个炉内 重新点火时可能发生爆炸 为了防止这种事故可以在输气管上安装保险装置 当炉火熄灭时 自动切断气源 又如 当可燃物发生局部燃烧时 信号系统把测量出的信号传至保险装置 保险装置即可开启自动灭火装置扑灭点燃的小火 避免酿成灾害 在火灾初期即被及时发现 并立即带动灭火装置扑灭火灾 这是人们所期望的 火灾监测仪表是发现火灾苗头的设备 它能测出火灾初期陆续出现的火灾信息 初期的火灾信息有臭气 烟 热流 火花 辐射热等 探测出这些火灾信息的仪表有感温式 感烟式 感光式等多种类型 5 5火灾 爆炸监测仪表 5 5 1火灾检测仪表 火灾初起阶段 有大量烟雾产生 同时释放出很多热量 使环境温度升高 感温式仪表内有热敏元件 热敏元件通过对升高温度的感知发出火灾信息 感温探测器分三类 定温式探测器 差温探测器和差定温式 1 感温式火灾探测器 定温式火灾探测器的功能是探测环境温度升高的变化 当环境温度升高到规定的温度时 探测器即可发出报警信号 定温式火灾探测器中的核心部件是感温敏感元件 根据所使用的敏感元件的不同 又可分为双金属片型 易熔金属片型 热敏电阻型 热敏电缆型等多种类型 定温式火灾探测器原理 主要元件是一个被压合在一起的膨胀系数不同的双金属片 常温下为直形 受热后 因膨胀系数不同会产生弯曲 使触点闭合 当有火灾发生 环境温度升高时 双金属片弯曲 当温度升高到一定值时 使A B两触点闭合 从而产生报警信号 双金属片型定温式火灾探测器 用低熔点的易熔金属 如铅 铋 锡 镉等按一定的比例制成合金 可在60 70 左右时熔化 火灾发生时 环境温度升高 使低熔点的合金熔化 导致触点闭合 从而发出火灾报警信号 易熔金属型定温式火灾探测器 由热敏电阻分压器构成 U为定值 R1为普通电阻 Rt为热敏电阻 常温下R Rt阻值一定 B点电位一定 当发生火灾 环境温度升高使Rt阻值减小时 B点电位发生变化 当电位变化到一定的阈值时 在其他元器件的作用下 便可输出报警信号 热敏电阻型定温式火灾探测器 差温式火灾探测器的功能是探测环境温度升高速率的变化 当火灾发生时 引起环境温度的上升速率大大超过正常情况下的环境温升速率时 探测器即可发出火灾报警信号 根据其结构及工作原理的不同 差温式火灾探测器可分为金属膜盒式 机械式 热敏电阻式 电子式 空气管线等多种类型 有线型和点型两种结构 差温式火灾探测器 在空气室内有一个金属的弹性膜片 在正常环境温升的情况下 虽然空气室的空气会受热膨胀 但空气可以从毛细孔排出 因此膜片不动 与触点不会接触 当发生火灾 环境温升很快时 泄气孔来不及向外排泄空气 促使膜片向上运动 当温升达到一定速率时 空气室的空气即可推动膜片与触点闭合 从而产生报警 金属膜盒型差温火灾探测器 Rt1 Rt2均为热敏电阻 Rt1装在特制的隔热金属盒内 其电阻值对外界环境急剧温升变化不敏感 Rt2就安放在探测器的外壳上 其阻值对外界环境温升变化很敏感 常温下Rtl Rt2为定值 B点电位一定 当环境温度缓慢变化时 热敏电阻Rt1 Rt2的阻值会发生同样的变化 B点电位相对稳定 当发生火灾环境温升速率急剧增加时 Rt2的阻值会明显下降 而Rt1的阻值仍可基本不变 这样B点电位发生变化 当变化达到一定阈值时 便可在其他元器件的作用下发生报警信号 热敏电阻型差温火灾探测器 环境温度升高 空气管内的空气膨胀 压力升高 气体通过泄漏孔排出 当温度速率超过某值时 迅速膨胀的气体来不及排出 管内的气压升高 膜片膨胀 使电气触点闭合报警 空气管线型差温火灾探测器 定温式火灾探测器对环境要求较严格 有些场合不能应用 差温式火灾探测器只检测温升速率 都有误报和漏报情况的发生 差定温式火灾探测器 是前两种探测器以一定的方式结合在一起 同时具有定温和差温报警的功能 提高了探测器工作的可靠性 有效地防止了漏报 根据其结构及工作原理的不同 可分为金属膜盒式 双金属片式 热敏电阻式等多种类型 差定温式火灾探测器 金属膜盒型差定温火灾探测器 在原有的差温火灾探测的空气室内又增加了一个金属弹簧片和易熔合金块 金属弹簧片的一端固定 另一端被易挤合金块顶住 当环境温度达到标定值时 低熔点的合金块熔化 弹簧片弹起与上方的弹性膜片接触 并推动膜片B上移 与触点A相通 即可发出火灾报警信号 该种差定温火灾探测器的缺点是其定温探测部分的易熔金属块只能一次性使用 一旦发出定温报警信号 就不能自行复原 电子型差定温火灾探测器 两只NTC热敏电阻 参考电阻R2密封在探测器内部 R2 R3差温特性 R1 R3定温特性 当阈值电路A输入端电位达到闭值时 其输出信号促使双稳态电路B翻转 双金属片盒式可复位型差定温火灾探测器 定温部分为一双金属片 在标定的温度下可因弯曲度达到一定程度 从而通过推杆 推动金属膜片 使触点接通 而发出定温火灾报警信号 差温部分由吸热罩 金属膜片 泄气管组合成气室 气室内的压力随温度的升高而增大 金属膜片受挤向外变形 推动触点接通 而发出差温火灾报警信号 气室内设计的泄气管 可使环境温升速率在低于10 分时 因气室内的室气可以通过此管与大气相通 因而使气室内外压力保持平衡 从而避免了由子非火灾因素造成的环境低温升速率的变化 而出现的误报警的现象 感温式火灾探测器的灵敏度及特点 探测器达到动作温度 或温升速率 时发出报警信号所需时间的快慢 分为 级 级 级 用绿色 黄色和红色表示 级灵敏度 54 动作温度 62 标志绿色 级灵敏度 54 动作温度 70 标志黄色 级灵敏度 54 动作温度 78 标志红色差温探测器的灵敏度没有分级 结构简单 价格低廉 某些类型不配置电路也能工作 可靠性较感烟探测器高 对环境要求低 对初期火灾响应迟钝 火灾初期 物质处于阴燃阶段 产生大量烟雾是早期火灾的重要特征之一 感烟式探测器就是将探测部位烟雾浓度的变化转换为电信号实现报警目的的探测装置 有离子感烟式 光电感烟式 红外光束线型感烟式等几种类型 应用最广泛 2 感烟式火灾探测器 离子感烟式火灾探测器 采用辐射电离现象 将烟雾信息转换为电信号 完成报警任务 离子感烟式火灾探测器 通常由两个电离室 信号放大电路 开关转换电路 火灾模拟检查电路 故障自动监测电路组成 两个相串联的电离室 检测电离室和补偿电离室 放入两片源强为1 2微居的放射源 Am241 电离室是能使空气分子产生电离 并形成电离电流的设备 检测电离室的结构使烟雾粒子很容易进入 补偿电离室的结构让烟雾离子很难进入 镅241不断放射 射线 撞击空气分子电离成正 负离子 电极间加上电压后 离子在电场作用下定向运动 形成电流 电流大小受烟雾浓度的影响 浓度越大 电流越小 原因是 离子吸附烟雾粒子 运动速度减慢 烟雾减弱了 射线电离能力 无烟雾时 电离室导电能力一定 V1 V2和C点电位恒定 发生火灾烟雾时 检测电离室导电能力变小 Vc发生变化 发出报警信号 这种离子感烟报警器具有灵敏度高 安全 可靠的特点 但对环境要求较高 有些场合不能应用 根据其将烟雾信息转变为电信号的工作原理的不同 可以分为遮光式和散射光式两种类型 前一种方式目前较少采用 而后一种获得广泛应用 光电感烟式灭灾报警器 半导硅光电池等光电元件 在光照下 就可产生光电流 大小受光照强度的影响 利用这一原理可制作遮光式光电感烟火灾探测器进行火灾报警 在探测室内 红外发光元件 如红外发光二极管 与受光元件 如半导体硅光电池 同轴对向放置 当火灾产生烟雾进入检测室后 由于烟雾遮挡了发光元件发射出的光 使受光元件接收到的光量减少从而使其产生光电流的强度也有所降低 当光电流强度降低到一定值时 便发出报警信号 遮光式光电感烟火灾报警器 检测室内 发光元件与受光元件不同轴对向放置 正常情况下 受光元件受不到发光元件发射出的光 故不产生光电流 当火灾产生的烟雾进入检测室后 发光元件发出的光照射在烟雾粒子上 会产生光的漫反射现象 这种散射光照在受光元件上 就会产生相应强度的光电流 从而触发报警 散射光式光电感烟报警器 红外线感烟式火灾探测器 由对向安装的红外发射器和红外接收器组成 发射器发射周期性红外辐射脉冲 周期约为8毫秒 脉宽为15微秒左右 红外辐射经光学系统形成近似为平行光束穿过被保护区 在接收器处形成一个较大的弥散区 再经过光学系统聚焦后 由光电探测器接收 再经检波器检波后变为一定大小的直流电平 当烟雾出现在光束路径上时 对红外光吸收 遮挡和散射 使到达接收器的红外辐射通量减弱 检波器输出的直流电平发生变化 便可向报警控制器发出报警信号 这种红外光感烟火灾探测器有可靠性高 成本低的特点 但需经常保持清洁 否则会引起误报 激光感烟式火灾探测器 激光感烟火灾探测器的工作原理与红外光感烟火灾探测器十分相似 只是光源不是红外线发光管而是半导体激光发生器 激光发生器在激光脉冲调制电源的激发下 发出激光束 经过光学系统后 由光电接收器转换为电信号 当烟雾遮挡激光束时 接收到的激光强度有所减弱 就可以发出火灾报警信号 激光感烟探测器要比红外光感烟探测器的警戒距离大得多 这是由激光的基本性质所决定的 但这种探测器造价比较高 对火焰中特定波段中的电磁辐射 红外 可见和紫外谱带 敏感的火灾探测器 响应波长低于400nm辐射能通量的紫外探测器 响应波长高于700nm辐射能通量的红外探测器 对快速发生的火灾或爆炸能够及时响应 是对这类火灾早期通报火警的理想探测器 3 感光式火灾探测器 紫外线火焰探测器 紫外线火焰探测器是用来探测波长在4000埃 1埃 10 10米 以下的紫外辐射光的 此种探测器的特点是反应速度快 抗干扰能力强 耐高温 适用于工业企业中对各种易燃易爆场合的火灾探测报警 紫外光敏管玻壳内 充氢气和氦气 并设置两根电极 加上工作电压 200 300伏 当紫外光敏管接收到紫外光辐射时 电极发射出电子 电子被极间电场加速后又与壳内气体分子相互碰撞 致使气体分子大量电离 雪崩放电过程 此时 紫外光敏管由截止状态转变为导通状态 紫外光越强 产生的导电电流也就越大 促使电子线路的开关开闭 紫外光敏管的极间进行反复充发电 因此产生了一系列的电脉冲 其频率与紫外线的强度成正比 将此脉冲电信号经电子线路处理后 即可得到与紫外线辐射强度成正比的直流电压 当此电压超过规定的阈值电压时 就可触发报警控制器发出火灾报警信号 红外线感光式火灾探测器 红外线火焰探测器一般是用来探测波长在70000埃以上的红外辐射光的 为了扩大探测器的视场角 在探测器内可以120度间隔角安装3个红外光敏元件 并将它们并联地接到电路中 这种探测器的特点是比紫外线火焰探测器的探测区域大 探测距离远 并且在烟雾弥漫的火场仍可对火焰报警 这是因为红外光波长长 绕射性强 探测器前方的红外滤光透镜只让一定波长范围内的红外光通过 而滤除掉红外线以外的光谱成分 锗片可以更好地滤除掉可见光 经滤光后的红外光照射在探测器内的红外光敏元件上 硫化铅或硫化镐光电池等 它们可以将红外光信号转变为相应强度的电信号 经电路放大和处理之后 即可用来触发报警 为了避免非火焰的红外线辐射使探测器产生误报 电路中往往采用一个频率选择放大器 它只对火焰发出的具有一定频率的红外光辐射所产生的信号予以放大 感光式火灾探测器的特点 对物质燃烧火焰的光谱 强度和火焰闪烁频率敏感的探测器 响应速度快 适用突然起火无烟的易燃易爆场所 不受环境影响 可在户外使用 性能稳定 可靠 探测方位准确 属被动型 爆炸事故发展三个阶段 1 爆炸混合物的形成与爆燃开始 2 爆炸范围扩大与爆炸威力升级 3 爆炸力造成灾害性破坏 由于爆炸的进行速度极快 一旦爆炸发生我们是无法阻止的 也很难控制其爆炸范围和灾害性破坏的规模 我们所能做的事 就是采取防爆措施防止爆炸发生 5 5 2可燃气体探测器 在工业设施中 通常的爆炸事故是在具备一定的可燃物 氧气和火源这三个要素的条件下出现的 生产环境分析 空气是固定存在的 也是工人呼吸所必需 是不能改变的 各种火源由采用防爆设备和防火防爆安全制度所控制 一般情况下也比较稳定 必须严加检查 管理 在可燃物中 发生事故最频繁的是可燃气体和蒸气 它们不仅能燃烧 而且也能转化为爆炸 所以厂区和车间里可燃气体或蒸气的偶然泄漏和积聚程度 就成了现场爆炸危险性的主要监控指标 因此 在生产和使用爆炸性气体的现场必须使用防爆监控仪表监视爆炸性气体的泄漏和其在空气中的含量 在动火时 更需要用这类仪表监控 工厂和煤矿常用的可燃气探测仪表的原理有热催化 热导 气敏等三种 按此三种原理制造的探测器能直接输出电信号 并可与自动化装置 如报警器 控制器等配套使用 1 催化燃烧型可燃气体探测器 在铂丝催化元件表面覆盖一层氧化铝 给铂丝通电使催化剂表面温度达300 可燃性气体产生 接触式无焰燃烧 产生的热量使铂丝的温度升高 引起电阻值发生变化 将探测到的可燃气体的浓度转变成为相应强度的电信号 达到一定浓度时 即可触发报警 原理 图中R1为检测元件 安装在工作气室中 R2为参比元件 R3和R4为固定桥臂电阻 R5为零位调节电位器 E为电源 检测时 将气样通入工作气室 气样在检测元件上放出燃烧热 由灵敏电流计M指示出气样的相对浓度 这种仪表的满刻度值通常等于可燃的爆炸下限浓度 检测电路原理 2 热导原理 利用被测气体与纯净空气导热性的差异 不同浓度气体导热性的差异和金属氧化物表面燃烧的特性 将被测气体浓度转换成热丝温度或电阻的变化达到测定气体浓度的目的 热导原理的检测电路与催化原理的电路相同 见图6 15 原理 热导探测器工作原理图1 参考池腔 2 进样器 3 色谱柱 4 测量池腔 3 气敏半导体型可燃气体探测器 氧化锌 Zn0 或二氧化锡 SnO2 中添加Pt 铂 Pa 镤 稀土元素或过渡族元素 在高温下烧结成多晶体 在适当工作温度下 250 300 遇可燃气体泄漏时 阻值将会减小 将探测到的可燃气体的浓度转变成为相应强度的电信号 达到一定浓度时 即可触发报警 原理 GS为气敏检测元件 由电源E1加热到200一300 气样经扩散到达检测元件 使得检测元件电阻下降 与气样浓度对应的信号电流在微安表M上指示出来 E2是测量检测元件电阻用的电源 检测电路原理 这三种原理的测量仪表 各有其优缺点和适用范围 使用时要根据情况加以选择 1 在爆炸下限浓度范围内进行测量时 采用催化原理具有测定结果精度高 线相关性好 抗干扰能力强等优点 2 当可燃气浓度较高 超过下限浓度时 使用热导原理能定量准确 3 进行微量检测时 应用气敏原理灵够度高 线性关系好 尽管人们不希望看到事故的出现 并且采取了种种预防措施 但是爆炸事故总是难免 因此 研究当爆炸发生后如何在初期加以抑制 如何及时泄压以减小设备损害程度 如何采取隔离措施以免殃及邻近设施及环境就是十分必要的了 这些措施通称为灾害局限化或防止爆炸灾害扩大的措施 5 6防止爆炸灾害扩大 爆炸过程进行得很快 1 100 1 1000秒 极难以防范 但是鉴于爆炸事故的后果严重 人们仍致力于研究在初期就能加以控制的措施 抑爆的基本出发点就是利用抑爆剂在爆炸的初始阶段约束和限制爆炸燃烧的范围 这样就可防止容器内出现高压 使其免遭破坏 并可使设备附近的人员免受伤害 显面易见 这是一种首先应该考虑的措施 实际业已证明抑爆是一种有效的防护措施 但是由于设备维护量大 在工业上的推广还比较缓慢 5 6 1抑爆 抑制油罐内气体爆炸的图例 爆炸抑制装置主要由检测器和抑制器组成 检测器检测器的功能是检测出爆炸反应的起始时间并发出信号 检测爆炸起始时间的方法主要的是检测压力上升速率或静压的方法 检测压力上升速率的方法是利用带有小孔的隔板 普通条件下的压力变化会通过带孔的隔板而被吸收 消除当压力上升速率达到某规定值以上时则产生压差并作用到隔板上 通过电路使抑制器动作 这种检测器的压力上升速率的动作范围一般为0 035 0 07MPa s 1 抑制器抑制器的主要功能是释放出抑制剂以抑制爆炸反应 从抑制器发散出来的抑制剂成微粒喷雾状态 需要有很高的速度 因此 抑制剂的发散一般利用炸药的爆炸 使抑制剂以每秒180米左右的速度发散出去 制原理与通常的灭火原理 冷却 惰性化 被覆等 相同 可用作抑制剂的有液体 气体等多种物质 但要综合考虑抑制效果和毒性等因素后确定 主要的有 水 一溴一氯甲烷 一溴三氯甲烷 二溴四氯乙烷 其中以二溴四氯乙烷用得最多 抑制器有破裂式抑制器和加压式抑制器两种型式 可根据爆炸的特性和使用装置的条件加以选用 破裂式抑制器是一个装满抑制剂的薄壁容器 里面装有少量炸药 其结构原理是由于检测器的作用 炸药被电点火装置起爆 爆炸使容器破裂并发散出抑制剂 可设计不同形状的容器和不同位置的起爆装置而使抑制剂的散发形状不同 加压式抑制器也叫高速发散灭火装置 容器的打开靠装入的炸药的爆炸 而抑制剂的发散靠氮气等气体的压力 该种抑制器的发散速度较前者为慢 因此只适用于爆炸压力上升速度为中等程度的可燃物 它可与破裂式抑制器结合起来使用 利用以上抑制器将最大爆炸压力控制在0 007 0 014MPa则认为是理想的 爆炸泄压是在爆炸初始阶段或爆炸扩展时采取的使本来密闭的装置暂时或持久地朝无危险的方向敞开的一切措施 泄压可区分为设备泄压和建筑物泄压两种 设备泄压主要用来保护容器和装置 并使人员不受伤害 建筑物泄压则主要保护建筑物 在其中工作的人员得不到保护 因此 人员是应该严禁入内的 5 6 2泄压 设备泄压装置可分为一次性使用装置 如爆破膜 和重复使用的装置 如防爆瓣阀 为防止火灾 爆炸发生 阻止其扩展蔓延和减少其破坏作用 需要采用安全阻火装置 阻火装置包括安全液封 水封井 阻火器 防火闸门以及火星熄灭器等 它们可以防止火焰或火星作为火源窜入有燃烧爆炸危险的设备 管道或容器 也可以阻止火焰在设备和管道间扩展 5 6 3安全阻火 安全液封的基本原理是进出气管之间由液体隔断 液封两侧的任何一侧着火 火焰都将在液封处被熄灭 从而阻止火焰蔓延 它一般装设在压力低于0 02MPa 表压 的气体管线与设备之间 安全液封常用水作为液封介质 安全液封 常用的安全液封有开敞式和封闭式两种 水封井是安全液封的一种 设置在工厂中有可燃气体 易燃液体或油污排出的污水管网上 通常设置在车间污水出水口 装置与装置之间 厂区下水道出口处 若下水管道很长 可每隔250m设一水封井 这样可以防止燃烧 爆炸沿污水管网蔓延扩展 水封井结构见图 为了保持水封效果 水封高度不宜小于250mm 水封井 在容易引起燃烧爆炸的高热设备 燃烧室 高温氧化炉 高温反应器和输送可燃气体 易燃液体蒸气的管线之间 以及易燃液体 可燃气体的容器 管道 设备的排气管上 多用阻火器进行阻火 阻火器的灭火原理 当火焰通过狭小孔隙时 由于热损失突然增大 以致燃烧不能继续下去而熄灭 影响阻火器性能的因素是阻火层的厚度及其孔隙或通道的大小 阻火