防火与防爆安全装置

防火与防爆安全装置防火与防爆安全装置 为能迅速地扑灭生产过程中发生的火灾 必须按照现代的 防火技术水平 生产工艺过程的特点 着火物质的性质 灭火 物质的性质及取用是否便利等原则来选择灭火剂 否则 其灭 火效果很差 甚至适得其反 目前 化工企业常用的灭火物质 有水灭火介质 灭火泡沫剂 惰性气体 不燃性挥发液 化学 性干粉 固态物质等 一一 水灭火介质水灭火介质 水是人类使用最早并且最普遍的灭火剂 它的主要优点是 灭火性强 价格低廉 取用方便 水的吸热量比其他物质大 加热 1kg 水 使温度升高 1 需要 4186 8j 的热量 如果灭 火时水的初温为 1o 那么 1l 水达到沸点 100 时需 376 8k 防火与防爆安全装置主要有阻火装置 泄压装置和指示装置等 一一 阻火装置阻火装置 阻火装置的作用是防止火焰窜入设备 容器与管道内或阻 止火焰在设备和管道内扩散 阻火装置工作原理是在可燃气体进出口两侧之间设置阻火 介质 当一侧着火时 火焰的传播被阻而不会烧向另一侧 常 用的阻火装置有安全液封 阻火器和单向阀 1 安全液封 这类阻火装置以液体作为阻火介质 目前 广泛使用安全水封 它以水作为阻火介质 一般装置在气体管 线与生产设备之间 常用的安全水封有敞开式和封闭式两种 使用安全要求 1 使用安全水封时 应随时注意水位不得低于水位计 或水 位截门 所标定的位置 但水位也不应过高 否则除了可燃气体 通过困难外 水还可能随可燃气体一道进入出气管 每次发生 火焰倒燃后 应随时检查水位并补足 安全水封应保持垂直位 置 2 冬季使用安全水封时 在工作完毕后应把水全部排出 洗净 以免冻结 如发现冻结现象 只能用热水或蒸汽加热解 冻 严禁用明火或红铁烘烤 为了防冻 可在水中加入少量食 盐以降低冰点 溶液内含食盐量为 13 6 时 冰点为 10 4 溶液中含食盐量为 22 4 时 冰点为 21 2 3 使用封闭式安全水封时 由于可燃气体 尤其是碳氢化合 物 中可能带有粘性油质的杂质 使用一段时间后容易糊在阀和 阀座等处 所以需要经常检查逆止阀的气密性 2 阻火器 这类阻火装置的工作原理是 火焰在管中以蔓 延的速度随着管径的减小而减小 最后可以达到一个火焰不蔓 延的临界直径 这一现象按照链式反应理论的解释是 管子直 径减小 器壁对游离基的吸附作用的程度增加 用热损失的观 点来分析 当管径小到某个极限值时 管壁的热损失大于反应 热 从而使火焰熄灭 阻火器是根据上述原理制成的 即在管 路上连接一个内装细孔金属网或砾石的圆筒 可以阻止火焰从 圆筒的一侧蔓延到另一侧 影响阻火器性能的因素是阻火层的厚度及其孔隙直径和通 道的大小 3 单向阀 单向阀亦称逆止阀 其作用是仅允许可燃气体 或液体向一个方向流动 遇有倒流时即自行关闭 从而避免在 燃气或燃油系统中发生流体倒流 避免高压窜入低压造成容器 管道的爆裂或发生回火时火焰的倒袭和蔓延等事故 在工业生产上 通常在系统中流体的进口与出口之间 在 与燃气或燃油管道及设备相连接的辅助管线上 高压与低压系 统之间的低压系统上或压缩机与油泵的出口管线上安置单向阀 二二 泄压装置泄压装置 泄压装置包括安全阀和爆破片 1 安全阀 安全阀的作用是为了防止设备和容器内压力过高而爆炸 包括防止物理性爆炸 如锅炉与压力容器 蒸馏塔等的爆炸 和化 学性爆炸 如乙炔发生器的乙炔受压分解爆炸 当容器和设备内 的压力升高超过安全规定的限度时 安全阀即自动开启 泄出 部分介质 降低压力至安全范围内再自动关闭 从而实现设备 和容器内压力的自动控制 防止设备和容器的破坏 设置安全阀时应注意下列几点 1 压力容器的安全阀最好直接装设在容器本体上 液化气 体容器上的安全阀应安装于气相部分 防止排出液态物料 发 生事故 2 安全阀用于排泄可燃气体时 如直接排入大气 则必须 引致远离明火或易燃物 而且是通风良好的地方 排放管必须 逐段用导线接地以消除静电的作用 如果可燃气体的温度高于 它的燃点 应考虑防火措施或将气体冷却后排入大气 3 安全阀用于泄放可燃液体时 宜将排泄管接入事故储槽 污油罐或其他容器 用于泄放高温油气或易燃 可燃液体等遇 空气可能立即着火的物质时 宜接入密闭系统的放空塔或事故 储槽 4 室内的设备 如蒸馏塔 可燃气体压缩机的安全阀 放空 口 宜引出房项 并高于房顶 2m 以上 2 爆破片 爆破片又称防爆膜 泄压膜 是一种断裂型的安全泄压装 置 爆破片的重要作用 一是当设备发生化学性爆炸时 保护设备免遭破坏 其工 作原理是根据爆炸发展的特点 在设备或容器的适当部位设置 一定大小面积的脆性材料 如铝箔片 构成薄弱环节 当爆炸刚 发生时 这些薄弱环节在较小的爆炸压力作用下 首先遭受破 坏 立即将大量气体和热量释放出去 爆炸压力以及温度很难 再继续升高 从而保护设备或容器的主体免遭更大损坏 使在 场的生产人员不致遭受致命的伤亡 二是如果压力容器的介质 不洁净 易于结晶或聚合 这些杂质或洁净体有可能堵塞安全 阀 使得阀门不能按规定的压力开启 失去了安全阀的作用 在此情况下 就只得用爆破片作为泄压装置 此外 对于工作介质为剧毒气体或在可燃气体 蒸气 里含有 剧毒气体的压力容器 其泄压装置也应采用爆破片 而不宜用 安全阀 以免环境污染 因为 对于安全阀来说 微量的泄漏 是难免的 爆破片的安全可靠性决定于爆破片的厚度 泄压面 积和膜片材料的选择 安装于室内的设备 其工作介质为可燃易爆物质或含有剧 毒物质时 应在爆破片上接导爆筒 并使其通向室外安全地点 防止爆破片破裂后 大量可燃 易爆物质和剧毒物质在室内扩 散 扩大火灾爆炸和中毒事故 设备的工作介质具有腐蚀性时 应在膜片上涂上聚四氟乙烯防腐剂 应当指出 爆破片的可靠 性必须经过爆膜试验鉴定 凡有重大爆炸危险性的设备 容器 及管道 都应安装爆破片 如气体氧化塔 球磨机 乙炔发生器 等 3 指示装置 用于指示系统的压力 温度和水位的装置称为指示装置 它使操作者能随时观察了解系统的状态 以便及时加以控制和 妥善处理 常用的指示装置有压力表 温度计和水位计 或水位 龙头 j 的热量 再变成水蒸气则需要 2260 okj 热量 所以 1l 水总共能吸收 2636 8kj 的热量 这是水的冷却作用 同时 当水与燃烧物质接触时 会形成 蒸汽幕 能够防止空气进入 燃烧区 并能稀释燃烧区中氧的含量 使燃烧强度逐渐减弱 当水蒸气在燃烧区的浓度超过 30 时 即可将火熄灭 当水溶 性可燃液体发生火灾时 在允许用水扑救的条件下 水可降低 可燃液体浓度及燃烧区内可燃蒸气的浓度 此外 在扑救过程 中用高压水流强烈冲击燃烧物和火焰 这种机械作用可冲散燃 烧物并使燃烧强度显著减弱 水用于灭火的缺点是具有导电能 力 不宜扑灭带电设备的火灾 不能扑救遇水燃烧物质和非水 溶性燃烧液体的火灾 此外 水与高温盐液接触会发生爆炸 比水轻的易燃液体能浮在水面燃烧并蔓延等 这些都是利用水 作为灭火剂时应注意的问题 二二 泡沫灭火剂泡沫灭火剂 泡沫是由液体的薄膜包裹气体而成的小气泡群 用水作为 泡沫的液膜气体可以是空气或二氧化碳 由空气构成的泡沫称 为空气机械泡沫或空气泡沫 由二氧化碳构成的泡沫称为化学 泡沫 泡沫的灭火机理是利用水的冷却作用和泡沫层隔绝空气的 窒熄作用 燃烧物表面形成的泡沫覆盖层 可使燃烧物表面与 空气隔绝 由于泡沫层封闭了燃烧物表面 可以遮断火焰的热 辐射 阻止燃烧物本身和附近可燃物质的蒸发 泡沫析出的液 体可对燃烧表面进行冷却 而且 泡沫受热蒸发产生的水蒸气 能降低氧的浓度 这类灭火剂对可燃性液体的火灾最适用 是 油田 炼油厂 石油化工 发电厂 油库以及其他单位油罐区 的重要灭火剂 也可用于普通火灾 灭火用的泡沫必须具有以 下特性 1 泡沫的比重小于油的比重 微泡要具有凝聚性和附着性 2 液膜的强度对热应具有一定的稳定性和流动性 3 泡沫对机械或风应具有一定的稳定性和持久性 化学泡沫是利用硫酸铝和碳酸氢钠的水溶液作用 产生 c0 泡沫 其反应式如下 6nahc03 al2 so4 3 18h20 6c02 2a1 oh 3 3na2so4 18h20 碳酸氢钠和泡沫稳定剂都溶于水中 和硫酸铝的水溶液起 反应 并由于化学反应而形成泡沫 所以称之为化学泡沫 对 于扑灭汽油 柴油等易燃液体的火灾较为有效 不过 由于化 学泡沫灭火设备较为复杂 投资大 维护费用高 近来多采用 灭火设备简单 操作方便的空气泡沫 空气泡沫灭火剂可分为普通蛋白泡沫灭火剂 氟蛋白泡沫 灭火剂等类型 普通蛋白泡沫是将水解蛋白和稳泡剂的水溶液用发泡机械 鼓入空气 并猛烈地搅拌使之相互混合而形成充满空气的微小 稠密的膜状泡泡群 这种泡沫能有效地扑灭短类液体火焰 氟 蛋白泡沫液是在普通蛋白泡沫中加入 1 的 fcs 溶液 由氟表面 活性剂 异丙醇和水三者组成 比例为 1 1 1 配制而成 有 较高的稳定性 较好的流动性和防油防水等能力 可用于油罐 液下喷射灭火 氟蛋白泡沫弥补了普通蛋白泡沫流动性较差 易被油类污染等缺点 氟蛋白泡沫通过油层时 使油不能在泡 沫内扩散而被分割成小油滴 这些小油滴被未污染的泡沫包裹 浮在液面后 形成一个包含有小油滴的不燃烧但能封闭油品蒸 气的泡沫层 在泡沫层内即使含汽油量达 25 也不会燃烧 而普通蛋白泡沫层内含 10 的汽油时 即开始燃烧 这说明氟 蛋白泡沫有较高的灭火性能 氟蛋白的另一个特点是能与干粉 配合扑灭烃类液体火灾 对于醇 酮 醚等水溶性有机溶剂 如果使用普通蛋白泡 沫灭火剂 则泡沫膜中的水分会被水溶性溶剂吸收而消灭掉 针对水溶性可燃液体对泡沫具有破坏作用的特点 研制出了抗 溶性泡沫灭火剂 这种灭火剂是在普通蛋白泡沫中添加有机酸 金属络合盐而制成 有机酸络合盐与泡沫中的水接触 会析出 有机酸金属皂 在泡沫壁上形成连续的固体薄膜 该薄膜能有 效地防止水溶性有机溶剂吸收水分 从而保护了泡沫 使泡沫 能持久地覆盖在溶剂表面上 因而其灭火效果较好 但不宜 扑 救如乙醛 沸点 20 2 等沸点很低的水溶性有机溶剂 三三 二氧化碳灭火剂二氧化碳灭火剂 二氧化碳灭火剂的主要作用是稀释空气中的氧浓度 使其 达到燃烧的最低需氧量以下 火即自动熄灭 二氧化碳灭火剂 是将二氧化碳以液态的形式加压充装于灭火机中 因液态二氧 化碳极易挥发成气体 挥发后的体积扩大 760 倍 当它从灭火 机里喷出时 由于气体吸收热量的关系 马上变成于冰 此种 霜状干冰喷向着火处 立即气化 而把燃烧处包围起来 起了 隔绝和稀释氧的作用 当二氧化碳占空气的浓度为 30 50 时 燃烧就会停止 其灭火效率很高 由于二氧化碳不导电 所以可用于扑灭电气设备着火 对 于不能用水灭火的遇水燃烧物质 使用二氧化碳扑救也最为适 宜 因为二氧化碳能不留痕迹地把火焰熄灭 在可燃团体粉碎 干燥过程中发生起火以及精密机械设备等着火时 都可用二氧 化碳灭火剂扑救 其缺点是冷却作用不好 火焰熄灭后 温度 可能仍在燃点以上 有发生复燃的可能 故不适用于空旷地域 的灭火 二氧化碳灭火剂不能扑救碱金属和碱土金属的火灾 因二氧化碳与这些金属在高温下会起分解作用 游离出碳粒子 有发生爆炸的危险 如 2mg co2 2mgo c 另外 二氧化碳能 够使人窒息 以上这些是应用二氧化碳灭火剂时应注意的问题 四四 四氯化碳灭火剂四氯化碳灭火剂 四氯化碳的灭火机理为蒸发稀释氧浓度 四氯化碳为无色 透明液体 不助燃 不自燃 不导电 沸点低 76 8 其灭 火作用主要是利用它的这些性能 当四氯化碳落到着火区时 迅速蒸发 由于其蒸气重 约为空气的 5 5 倍 就密集在火源 四处包围着正在燃烧的物质 起到了隔绝空气的作用 若空气 中含有 10 容积的四氯化碳蒸气 则燃烧着的火焰就迅速熄灭 故四氯化碳是一种阻燃能力很强的灭火剂 特别适用于带电设 备的灭火 四氯化碳有一定的腐蚀性 用于灭火时其纯度应在 99 以 上 不能混有水分及二硫化碳等杂质 否则更容易侵蚀金属 另外 当四氯化碳受热到 250 c 以上时 能与水蒸气发生作用 生成盐酸和光气 如与赤热金属 尤其是铁 相遇则生成的光气更 多 与电石 乙炔气相遇也会发生化学变化 放出光气 光气 是剧毒的气体 空气中最高允许浓度仅为 0 0005mg l 同时 四氯化碳本身亦有毒性 空气中最高允许浓度为 25mg l 所 以 禁止用来扑灭电石和钾 钠 铝 镁等的火灾 五五 干粉灭火剂干粉灭火剂 干粉是细微的固体微粒 其作用主要是抑制燃烧 常用的 干粉有碳酸氢钠 碳酸氢钾 磷酸二氢铵尿素干粉等 碳酸氢钠干粉的成分是碳酸氢钠占 93 滑石粉占 5 硬脂酸镁占 0 5 2 后两种成分是加重剂和防潮剂 从 干粉灭火机喷出的灭火粉沫 覆盖在固体的燃烧物上 能构成 阻碍燃烧的隔离层 而且 此种固体粉沫灭火剂遇水时放出水 蒸气及二氧化碳 其反应式如下 6nahc03 3na2co3 3h20 3c02 q 钠盐在燃烧区吸收大量的热 起到冷却和稀释可燃气体的 作用 同时 干粉灭火剂与燃烧区的氢化合物起