气体防护技术

,气 体 防 护 技 术,第一节 煤 气 一、工业生产中常用煤气及其成分 二、煤气的理化性能 三、煤气危害、预防及事故处理 四、煤气设施的使用、维护与检修第二节 氧 气 一、氧气的性质 二、氧气在工业中的应用 三、氧气的危害 四、氧气危害的控制,第三节 氮 气 一、氮气的性质 二、氮气在钢铁工业中的应用 三、氮气的危害 四、氮气危害的控制第四节 氢 气 一、氢气的性质和危害 二、氢气的用途 三、氢气危害的控制,第一节 煤气,一、工业生产中常用的煤气及其成分 工业生产中常用的煤气及其成分如表3所示。表3 常见煤气及其成分,二、煤气的理化性能,（一）焦炉煤气和高炉煤气的理化性能 1、净化后的焦炉煤气是无色、有臭味、有毒的易燃易爆气体，比重0.3623，热值1680018900kJ/m3，着火温度550650，爆炸极限4.5% 35.8%，理论燃烧温度2150 左右。焦炉煤气中的CO含量较高炉煤气少，但也会造成中毒事故。 2、高炉煤气高炉煤气是无色、无味、剧毒的易燃易爆气体，比重0.9 1.1，热值3349 4187kJ/m3，理论燃烧温度1500 左右，着火温度730 左右，爆炸极限30.8% 89.5%，含N2和CO2之和近70%，会致人喘息（因氧含量很低）和窒息。,（二）煤气中单一气体理化性能 任何一种煤气都是由一些单一气体混合而成，其中可燃气体成分有CO、H2、CH4、H2S和碳氢化合物CmHn，不可燃气体成分有CO2、N2和少量O2，此外还含有粉尘微粒及微量杂质。 1、一氧化碳（CO）：无色、无臭、分子量28.01，密度1.25kg/m3,相对密度0.97，自燃点608.89，遇明火或热会爆炸，爆炸极限12.574.2%，毒性极强。 2、二氧化碳（CO2）：无色、无臭、不可燃，大气中含有0.03%，能溶于水（生成碳酸H2CO3），分子量44，密度1.977kg/m3,高浓度时会刺激呼吸系统，引起呼吸加快、困难，并有窒息、中毒的危险。 3、氢气（H2）：无色、无臭，分子量2.016，密度0.0899kg/m3，难溶于水，着火温度580590 ，爆炸极限4.075.0%。,4、氮气（N2）：无色、无臭，分子量28，密度1.25kg/m3，化学性质不活泼，不燃烧，空气中含量增加时会造成缺氧窒息。 5、氧气（O2）：无色、无味、助燃，空气中含有21%，分子量32，密度1.429kg/m3。 6、甲烷（CH4）：无色、有微量葱臭味，分子量16.04，密度0.715kg/m3，难溶于水，与空气混合可形成爆炸气体，爆炸极限5.315.0%，着火温度650750，火焰为微弱亮光，空气中浓度达25%30%时易中毒。 7、硫化氢（H2S）：无色、有恶臭味、可燃，分子量34.08，密度1.539kg/m3，相对密度1.189，能溶于水和乙醇，自燃点260 ,遇热、明火或氧化剂易着火，爆炸极限4.345%，毒性极强。 煤气中腐蚀性成分主要有硫化氢、二氧化碳和硫化物。H2S、CO2在水中呈酸性，因此为减轻煤气对管道的腐蚀，必须降低煤气中的水分。,三、煤气危害、预防及事故处理 （一）煤气中毒 1、煤气中毒的表现 急性中毒发病较急，症状严重、通常分轻、中、重三级。 轻度中毒：血液碳氧血红蛋白浓度小于30%。中毒者出现头痛、头昏、头沉重、恶心、呕吐、全身疲乏等；有的出现轻度至中度意识障碍，但不会昏迷。中毒者离开中毒场所，经过治疗或不经过任何治疗，数小时后或次日即可好转。 中度中毒：血液碳氧血红蛋白浓度为30%50%。中毒者除上述症状加重外，面部呈樱桃红色，呼吸困难，心律加快，意识障碍表现为浅至中度昏迷，经抢救可恢复，且无明显并发症。 重度中毒：血液碳氧血红蛋白浓度高于50%。患者深度昏迷或有意识障碍，且具有下列症状之一：脑水肿；休克或严重的心肌损害；肺水肿；呼吸衰竭；上消化道出血；脑局灶损害，如锥体系或锥体外系损害体征。重度中毒死亡率高，存活者也常有后遗症。,2、煤气中毒事故案例 其一，不懂煤气安全知识，中毒死亡3人 1971年7月10日，某钢铁厂300m3高炉检修料钟拉杆，休风后，该炉炉长叫一名钳工进料斗检修，不到5分钟，该钳工中毒倒在料斗中，炉长向下呼喊，一名炉前工听到喊声后，就告诉了看水班长，自己迅速上炉顶，发现炉长也中毒倒在料斗中，他立即抢救炉长，刚把炉长背到料斗口，自己也中毒倒下；等到看水班长来到炉顶后，立即把炉长背出料斗，然后跑下去找人，结果钳工和炉前工中毒死亡，炉长经抢救无效，死亡。 事故原因：不懂煤气安全知识，没有安全措施，盲目进入煤气区域，造成中毒；不懂救护常识，致使事故一再扩大。,其二，手孔冒煤气28人中毒 1975年5月8日，某炼铁厂2#高炉热风炉点炉前没有详细检查，由于燃烧器的一个手孔没有封闭而大量冒煤气，使炉前工、信号室操作工、配管工等多人中毒，抢救过程中，救护人员及医生也发生中毒，共中毒28人，其中12人住院。 事故原因：点炉前未做详细全面检查，留下了漏洞，造成冒煤气事故；发生事故后，救护人员缺乏救护常识，不戴呼吸器进行抢救，使事故扩大。,3、煤气中毒事故的预防 （1）加强煤气安全管理，对于煤气作业人员，应进行生产操作及安全技术培训考核，合格后方准上岗工作。制定严格的岗位责任制，并确保实施。 （2）从生产设施的密闭入手，提高一氧化碳生产系统的自动化程度，防止和减少一氧化碳在生产环境中形成危及人身健康的浓度。 （3）加强对生产环境的一氧化碳浓度监测和警报。一氧化碳最高浓度不允许超过30mg/m3。 （4）设备或管道检修时，首先要把设备或管道内煤气吹扫干净；新建或大修后的煤气设备及管道要进行强度和密封性试验。,（5）在煤气区域工作，须2人以上，并要通知煤气防护站人员定期作CO含量分析。一旦发生煤气泄漏，则要站在上风侧监视，严禁任何人进入危险区，同时立即通知有关单位处理。 （6）建立煤气中毒事故的抢救和急救体制，配备必要的防护器具和急救器材，进入高浓度一氧化碳环境中工作时，一定要戴好防毒面具，并有足够的监护和抢救措施。 预防煤气中毒事故最有效的手段是防止煤气泄漏，包括提高煤气设施备品备件质量，认真做好煤气设备、管道的安装、检修和严密性试验，保证水封，轴封、阀门等能根据生产要求切断煤气，加强设备、管道防腐蚀，保证煤气管道支架可靠，排水疏水良好等。,4、煤气中毒事故抢救 中毒事故现场抢救时，救护人员必须在做好个人自身煤气防护的前提下再去救助他人。抢救措施包括： （1）使中毒患者迅速脱离现场，如在室内应移至室外或通风良好的安全场所。 （2）抢救煤气中毒者时，应根据其中毒轻重程度采取相应的处理措施。 对于轻度中毒者，如出现头痛、恶心、眩晕、呕吐等，吸入新鲜空气或进行适当的补氧，其症状即可迅速消除。 对于中度中毒者，如出现意识模糊，口吐白沫等症状，应立即进行现场输氧，待其恢复知觉、呼吸正常后，再送附近卫生站治疗。如有高压氧舱可进舱治疗。,对重度中毒者，如出现失去知觉、呼吸停止等症状时，应立即施行人工呼吸或强制苏生；在恢复知觉之前，不准用车送往较远的医院；中毒者身上没有出现尸斑或经医务人员允许，不得停止急救。 （3）在抢救中毒人员同时，应对事故现场进行控制，严禁火种和其他人员进入，保持现场空气流通，室内应开窗通风，将有害气体排出与稀释，难以进行自然通风的场所，应采用人工强制通风。 （4）严格检查事故现场，找出泄漏点进行修复。,（二）煤气火灾 1、煤气火灾事故案例 其一，盲板与法兰摩擦撞击引起火灾 1960年4月27日，某炼铁厂在煤气管道上用起重工具起吊抽1.6m直径的盲板时，突然一声巨响，着了火，烧伤12人，当场死亡1人。 事故原因：盲板一面受力，紧贴另一面法兰。起重时，盲板与法兰摩擦撞击产生火花，引燃煤气。 其二，未隔热煤气撞在裸露蒸汽管上引起火灾 1971年12月，某厂在堵高炉煤气和焦炉煤气连通管盲板作业中，发生着火，使用各种灭火方法，历时10小时才将火扑灭，严重影响生产。 事故原因：堵盲板作业处，有高压裸露蒸汽管道，没有采取隔热措施，作业中冒出的煤气撞在裸露蒸汽管上，引发火灾。,2、煤气火灾事故预防 （1）保证煤气设施的严密性，发现煤气泄漏及时处理。应经常检查阀芯、法兰、膨胀器、焊缝口、计量导管、铸铁管接头、排水槽、煤气柜与活塞间、风机轴头、蝶阀轴头等。 （2）煤气设施要良好的接地装置，对接地线要定期检查测试。 （3）严格执行煤气设施煤气区域动火作业的管理制度，应事先办理动火证，应有防火措施，并经安全部门检查确认，按规定的要求、时间、地点动火。 （4）应尽量避免带煤气（指作业时有煤气泄出）作业，如必须进行则应在降低压力的状况下进行，并必须使用铜制工具。 （5）带煤气作业地点附近的裸露高温管道，应做隔热处理。 （6）煤气设施附近不准堆放易燃易爆物品。,3、煤气火灾事故处理 煤气设施着火时，处理正确，能迅速灭火；若处理错误，则可能造成爆炸事故。灭火时，应设法降低煤气压力和局部停止使用煤气；往着火的设施内通入大量的蒸汽或氮气；保护周围设施不被烧红或烧坏。 （1）由于设施不严密而轻微泄漏引起的着火，可用湿泥、湿麻袋等堵住着火处，待火熄灭后再按有关规定补 好泄漏处。 （2）煤气管道着火，管道直径在100mm以下者可直接切断煤气灭火；管道直径大于100mm者应逐渐降低煤气压力，但煤气压力不得低于4998pa(510mmH2O)。煤气压力下降后引起的管道着火，可用黄泥、湿麻袋、石棉布等堵灭、捂灭，也可用蒸汽或灭火器扑灭。在通风不良的场所，煤气压力降低以前不要灭火，否则，灭火后煤气仍大量泄漏，会形成爆炸性气体，遇烧红的设施或火花，可能引起爆炸。,（3）煤气设施内沉积物（如萘、焦油、硫化铁等）着火时，可将设施的人孔、放散管等一切与大气相通的附属孔关闭，使其隔绝空气自然灭火；同时应通入蒸汽或氮气。灭火后，切断煤气来源，再按有关规定处理。但灭火后不要立即停送蒸汽或氮气，以防设施内沉积物自燃引起爆炸。 （4）煤气设施已烧红，不得用水骤然冷却，以防煤气设施急剧收缩造成变形断裂而泄漏出煤气。 （5）煤气阀、水封、压力表、蒸汽或氮气管头等，应有专人控制操作。 （6）火警解除后恢复通气前，应仔细检查，保证管道设施完好并进行置换操作后才允许通气。,应该注意的是，如果扑灭了火焰，煤气不经过燃烧直接外泄，则危险区域的作业人员可能会发生中毒事故，应由事故单位、消防队和煤气防护站共同组成临时指挥机构，以便统一指挥；应设立警戒范围，灭火人员要作好自我防护准备；对已被烧伤的病人，不可盲目处理创面，应由医务人员处理，并及时送医院诊治。,（三）煤气爆炸 1、煤气爆炸事故案例 其一，加热炉爆炸造成死亡事故 1970年10月20日上午七时，某厂班长和组员上班后取煤气加热炉已经处理完的废料，同时又装了一炉进行热处理，约七时三十分开始点炉，二人先从下面煤气咀处点火，因有块铁板挡着，点不着，把点着的包装纸放在炉内料顶上，去开煤气阀，班长接着将炉门关上停了约一分钟，班长说：“没点着”，组员说“点着了”。班长随后到大门外看烟囱是否冒烟，刚走不到二米远，轰一声煤气加热炉爆炸了，班长回头看时，组员被击倒在大门口东下角处，因头部受伤过重，当即死亡。 事故原因：第一次在煤气咀处点火时，煤气阀已开了，由于铁板挡住才没点着，火源放在炉内，又去开大煤气阀，炉门同时关闭，只有2平方米的小加热炉完全具备了爆炸的条件。,其二，400煤气管道爆炸 1982年，锻压厂主厂房内设有的400煤气管道发生爆炸，此次爆炸事故将煤气管道炸断十余米，将炸断的断管崩飞出20余米，并炸坏闸阀3只，设备损失价值2000元之多，还影响生产三天，虽未造成人身伤亡，但其性质甚为恶劣。 事故原因：厂领导对煤气知识甚是缺乏，对其危害性更是认识不足，所以在停用煤气后管道内的残余煤气未处理干净的情况下，就急于叫工人在管道上动火检修，为此造成了这次煤气爆炸。,2、煤气爆炸事故预防 煤气发生爆炸除了煤气与空气混合必须达到一定浓度（爆炸极限范围）外，还必须有一定的温度（着火温度）。因此，避免这两个条件同时出现，即可防止爆炸事故。 （1）对煤气爆炸危险源和危险区域进行辩识、判断、分级，并采取相应预防措施。 （2）容易泄漏煤气的场所，应禁止一切火种进入，并设置自动报警器，对自动警报器还要定期调校。 （3）设置的各类电器照明设备应为防爆型的。 （4）设置防爆膜与防爆阀，相关的建筑物应有符合规定的泄爆面积。,3、煤气爆炸事故处理 煤气设施一旦发生爆炸，不仅损坏设施本身，还有可能伤人，而且可能发生煤气中毒、着火事故，或者产生第二次爆炸。抢救爆炸事故应首先救人，救护人员进入有残余煤气区域时应戴防毒面具，抢救组织者应采取有效措施防止事故扩大。 （1）对已经爆炸的煤气设施，应立即切断其煤气来源，迅速把煤气处理干净，防止第二次爆炸。 （2）对出事地点应加强警戒，以防发生煤气中毒事故。 （3）在爆炸地点40m以内禁止火源，以防发生煤气着火事故。 （4）迅速查明爆炸原因，在查明原因之前，不准送煤气。,四、煤气设施的使用、维护与检修 （一）煤气设施使用 应注意以下问题： 1、检查烧嘴阀门能否开关灵活，关时能否关闭严密，开关标志是否正确，以防止开关标志颠倒而引发事故； 2、炉窑机组点火前，要使炉膛、烟道保持一定负压，并确认炉膛、烟道内无爆炸性气体，再在烧嘴放置引火炬，然后缓缓送入煤气，严禁先给煤气后点火。燃烧不正常或着火后又熄灭，应立即关闭煤气阀门，查明原因，消除故障隐患、排除炉内残存煤气再按规定程序重新点火；送煤气前已烘炉的炉子，其炉膛温度超过800时，可不点火而直接送煤气，但应监视其是否燃烧。 3、强制送风的炉子，点火时应先开鼓风机但不送风，待点火送煤气燃着后，再逐步增大供风量和煤气量；停煤气时，应先关闭所有的烧嘴，然后停鼓风机。,4、停炉时，在切断支管总阀之前，须关严各个烧嘴阀门，只有在充入置换介质（一般用氮气或蒸汽）并在支管阀门后安装盲板（或其他可靠隔断煤气装置），并彻底置换出残存煤气之后，才能认为完成了停煤气作业。在进入管道或煤气设备、燃用设备前，还应作一氧化碳含量测定或小动物试验，确认合格后才可进入；应严格执行操作牌制度；煤气防护人员应在现场监护。 5、用煤气时要经常注意煤气是否完全燃烧，发现异常应予调整或对自动控制系统进行检修； 6、对所辖范围内的煤气设施有无煤气泄漏、供应压力等参数是否正常、系统有无阻塞、有无积水等，都应经常予以检查，发现问题及时处理，或联系煤气供应单位、调度指挥单位给予解决。,（二）煤气设施维护与检修 煤气设施维护与检修应注意以下问题： 1、煤气设施操作，除特殊情况外均应保持正压状态，在设备停止生产，保持正压又有困难时，应可靠地切断煤气来源，并将设备内残余煤气吹扫干净。 2、煤气设施停煤气检修时，必须可靠地切断煤气来源并将内部煤气吹净。长期检修或停用的煤气设施，必须打开上、下人孔和放散管等，保持设施内部的自然通风。 3、进入煤气设备内工作时，应事先取空气样作一氧化碳含量分析。一氧化碳含量不超过30mg/m3时，可较长时间工作；一氧化碳含量50mg/m3，连续工作时间不得超过1h；100mg/m3时，连续工作时间不超过30min；200mg/m3时，连续工作时间不得超过1520min。工作人员前后两次进入设备内工作的时间间隔至少2h以上；进入煤气设备内部工作时，安全分析取样时间不得早于动火或进塔前半小时，检修动火工作中每隔2h必须重新分析，工作中断后恢复工作前半小时也要重新分析； 取,样应有代表性，防止死角。当煤气比重大于空气时，取中、下部各一气样；煤气比重小于空气时，取中、上部各一气样。允许进入煤气设备内工作时，应采取防护措施并设专职监护人。 4、带煤气作业或在煤气设备上动火，必须要有作业方案和安全措施，并要取得煤气防护站或安全主管部门的书面批准。作业前应对工作人员进行详细的讲解和分配任务，提出注意事项，检查作业人员防护用品穿戴情况，要穿不带铁钉的鞋。作业时应有煤气防护站人员在场监护，作业应使用不产生火星的工具，如铜器或涂有很厚润滑油的铁工具，并应备有防毒器具及消防器材。工作场所应备有必要的联系信号、煤气压力表以及风向标志等，距作业点10m以外才可安设投光器，距工作场所40m内禁止有火源，并应采取防止着火的措施，非工作人员要离开煤气作业现场。作业结束应清点人数。不得在具有高温源的炉窑建、构筑物内进行带煤气作业；否则，必须采取可靠的安全措施。,5、如无特殊措施，或作业人员不具备较高素质情况下，一般禁止在负压情况下动火。通常要求设备或管道内的煤气压力应不低于约210-4MPa；如果带煤气动火，同时还要求煤气压力低于约310 -3MPa。动火部位要可靠接地，在动火部位要装压力表或与附近仪表室联系，以测量设备或管道内的煤气压力；如果不带煤气作业，则要求动火时采取措施防止管壁或设备外壳被烧穿。煤气区作业只准用电焊。 在备用的煤气设备或管道内动火时，首先要可靠地切断煤气来源，并用蒸汽吹扫。动火前要将动火处1.52m以内的焦油、沉积物铲干净或通上蒸汽。经一氧化碳含量分析合格后，还应进行含氧量分析，只有含氧量18%，方可动火。,6、加压机或抽气机前的煤气设施应定期检验壁厚，若壁厚小于安全限度，必须采取措施才能继续使用。 7、打开煤气加压机、脱硫、净化和贮存等煤气系统设备和管道时，必须采取防止硫化物等自燃的措施。 8、检修电除尘器，要办理检修许可证，采取安全停电的措施。静电除尘器检查或检修前，一定要断开电源，使电晕极接地放电，除尘器外壳应与电晕极连接。检修时，电除电器与整流室应有联系信号。 9、进入煤气设备内部工作，所用照明电压不得超过12V。,第二节 氧气一、氧气的性质 氧在自然界广泛存在。它们游离态存在于空气中，容积比例为20.93%；它们化合态存在于水、各种矿物和岩石以及一切动、植物体内。 氧是无色、无味、无嗅的气体。分子式为O2，分子量为31.9988。比空气重，标准状态下密度为1.429kg/m3。沸点为-182.98，液氧系天蓝色、透明、易流动液体。熔点为-218.4，固态氧为蓝色结晶。氧能溶于水，0时水中能溶氧的体积是4.9%。氧具有磁感性。 氧具有极大的化学活性。纯氧中进行的氧化反应异常激烈，同时放出大量热，达到极高的温度。,二、氧气在工业中的应用 1、钢铁工业中用于转炉顶底吹炼钢、高炉富氧鼓风、电炉吹氧炼钢、钢坯自动火焰清理、废钢切割加工、烧出钢（铁、渣）口、检修用氧等。 2、化肥工业中用氧气作重油、煤粉的气化剂和原料气的氧化剂。 3、有色冶金工业中用于吹氧炼铜、炼铝、提铅等。 4、国防工业中，液氧加液氢是现代火箭的优质燃料。 5、化学工业中用作有机化工生产的氧化剂，如制酸用氧、纸浆漂白、加氧造气、吹氧生产黄磷、用氧裂解原油等。 6、其它。如医疗上用氧，用氧净化污水，高原作业用氧等。,三、氧气的危害 氧气的危害主要源于其极强的化学活性。一切可燃物品都可以在氧环境里燃烧。氢、乙炔、煤气、天然气等按一定比例与氧（或空气）混合后遇激发能源容易引起爆炸。还应指出，这些危害会随着氧气的纯度提高、压力增大而增加。如氢气在空气中爆炸极限是4.074.5%，在氧气中则是4.094.0%；又如铸铁甚至碳素钢等在空气中不能被烧着的物品在氧气中也能燃烧，许多油脂与压缩氧气接触还可能发生自燃。 液态氧气温度大大低于常温，其极容易气化，而液氧气化后体积将扩大800倍，因此，液氧在运输、贮存过程中还可能引起物理爆炸事故。,下面是一些典型事故案例。 其一，辽宁抚顺石化公司洗涤剂化工厂，1997年5月16日，6000m3/h制氧机发生一起严重的空分爆炸事故。主冷及上塔炸毁，厂房墙板塌落，钢结构框架倾斜，冲击波影响达500m远，炸死职工3人，重伤3人，轻伤100余人，一块钢板飞出400多米远，将邻厂一名职工砸死，经济损失达400余万元。事故原因是：空分装置附近有一套化工装置因故停车，放散大量甲烷等碳氢化合物，被位于下风向的空分装置全部吸收，造成液氧中碳氢化合物严重超标，过饱和析出，冲击引爆。液氧中乙炔及碳氢化合物的安全监测不落实，1991年设备投产初期每天坚持检测，后改为一周一次，再后一周都难检测一次。1%液氧连续排放也未进行。职工安全意识不强，技术素质低下。附近化工装置因故停车大量排放甲烷等碳氢化合物，也未引起注意，因而导致这次事故的发生。,其二，武钢二炼钢厂，1982年5月11日9时55分，2#转炉检修，该厂检修车间青年焊工徐某，进入固定烟罩内，用电焊补焊氮封口水套时，突然起火被烧死，抡救者烧伤一人。经检查，虽然转炉吹氧管已提上去，但由于阀门关不严，泄漏大量氧气，施焊区氧气浓度过大所致。这说明采用优质氧气阀门和加强其维护管理的重要，在氧气区域施焊，特别是不能通风的地方，必须先化验氧气浓度和加强通风，氧气含量小于23%O2方准许动火。,其三， 1985年10月28日，天津钢厂二炼钢新扩建的Dg250氧气管道，在开启闸板阀送氧时，发生一起燃爆恶性事故；当场死亡9人，闸阀下部及阀后45m、阀前近1m管道全部烧熔，切断氧气来源后才熄火。事故调查发现，设计、施工、操作、管理上均存在一系列违章现象，非常典型，教训惨重。设计上：阀门选用了禁忌的闸板阀；管件选型与制作不合理，采用了虾米腰弯头，法兰与管道采用套焊，焊接处有凹台，焊缝不平整、不连续，残留焊渣；异径管采用纵向多条焊缝拼成，未焊透，内部有沟槽，宽窄、高低不一；闸阀前后均为普通碳素钢管；管道无安全接地装置；放散阀设在厂房内。施工上：新安装氧气管道未进行除锈，严重违章；没严格脱脂，施焊未用氩弧焊打底，质量差，焊渣未清除，局部未焊透，所有焊缝未经探伤检查；氧气管道投用前未,进行严格吹扫，事故后检查还发现不少氧化铁、焊渣及异物，甚至取出一个长190mm的钳子毛坯；压力表未选用氧气专用表，丝扣联接处还发现油脂痕迹。操作管理上：送氧没有完善可靠的方案，没有防范措施，是盲目送氧；Dg250闸板阀，在阀前氧气压力1.6MPa、阀后氧气压力为0的大压差下开启，氧气流速过大；氧气干管顶端的放散阀处于开启状态送氧，造成不能升压，氧气长时间处在大压差高流速运行，造成温升。此次事故是由上述多方面因素造成的，但管道中存在大量铁锈、焊渣、异物等固体杂质及氧气带动这些杂质在闸阀阀板与阀底之间高速流动是事故的根本原因。经计算氧气流速接近当地音速324m/s。管道中的铁锈等杂质随着高速氧气流与阀门及管道壁发生强烈摩擦、碰撞，使其内部局部过热达到燃点，引起燃烧爆炸。,其四， 1989年4月，宝钢能源部一台水浴式液氧蒸发器在正常运行中，氧气出口集合管发生爆裂，裂口长度1.2m，最宽处0.5m，将水池上部所盖瓦楞铁皮冲翻并移位5m，现场无人，未造成伤害。氧气出口集合管裂口与裂纹均发生在外表面气水分界面处，内表面与其它部位均无裂纹。金相检查，裂纹沿晶界分布，表面呈龟裂状，属典型应力腐蚀破坏。分析主要原因有二：一是该集合管所用材质是奥氏体不锈钢，对氯离子的腐蚀作用很敏感，要求水浴氯离子浓度一般应低于2010-6，而实际用的自来水氯离子浓度高于4010-6。二是出口集合管，按设计要求应是全浸入水中，实际上其上部露出水面约80100mm，由于大气与水的传热 特性存在较大差异，集合管处于非同一环境下工作，产生温度应力破坏。这两个原因中前者是最主要的，这是一起应力腐蚀造成的典型物理性爆炸事故。,四、氧气危害的控制 （一）氧气生产过程中的危害控制 1、制氧站应在工厂常年风频方向的上风侧，距乙炔发生站300m以上。制氧站吸风口附近严禁存放乙炔发生器或乱倒电石渣。全低压空分、吸风口处空气中乙炔极限含量为0.510-6。制氧站应符合建筑设计防火规范的有关要求。 2、对于与小型制氧机配套的活塞式空压机和膨胀机，要严格控制气缸润滑油量和排气温度，勤排放油水，防止油气进入空分，防止高温积炭并带入空分。要加强压缩空气中油的分离与过滤，精馏塔、吸附器及换热器，应根据需要定期排放、吹刷和清洗。带油严重者应缩短周期。 3、按要求设置液空吸附器、液氧吸附器和循环液氧泵。各类吸附器均须定期再生，活化使用。循环液氧泵要精心维护、长期连续使用。,4、定期进行液空、液氧中乙炔等碳氢化合物和油脂等含量的分析，并测定总碳量，严格控制在规定范围内（10010-6）。一般每天需化验液氧中乙炔含量，情况异常时应增加化验次数。在国内小于或等于300m3/h制气机，乙炔含量一般规定不超过110-6；国内全低压大型制氧机，不超过0.110-6。 5、空分装置较长时间的临时停车，开车前要排放部分液氧以防止乙炔局部浓缩积聚，开车时引爆。 6、提高空分主冷液氧的液面高度，对主冷板式单元采取全浸式操作，防止液氧蒸发界面乙炔析出引爆。 7、空分操作应稳定，防止工况波动，温度、压力、流量、液面尽可能保持稳定，避免产生摩擦、冲击等引发爆炸。 8、控制好可逆式换热器或蓄冷器的阻力，中部温度及冷端温差，保证足够返流气量，保证自清除效果，防止二氧化碳进入精溜塔内。,9、空分配套的加热风机要选型适当（不宜用罗茨风机），设备完好，防止润滑油在大加热和吸附器再生时带入空分。 10、空分冷箱及盛有液氧、液空的容器，要求防雷接地良好，接地电阻小于10。 11、空分基础不得用木材等可燃材料作绝热层。 12、液氧、液氮、液空的排放宜采用高空气化排放。若采用管道或地沟排放应在排放处设置明显的警示标志。 13、空分加热必须用无油干燥空气或氮气进行，防止油、水进入空分，引起燃爆或冻结事故；使用氮气时须挂警示牌，以防窒息事故；加热冷箱内珠光砂时，应防止珠光砂坍塌伤人事故。 14、空分装置周围，禁放油脂等可燃物，禁明火，并使用防爆电器。 15、室内空分装置应注意空气中含氧量的检测，大于23%应严禁动火作业。,16、空分装置各容器、管道的安全阀，必须定期校验；大型空分装置的冷箱应设置正、负安全阀、防爆板及压力表，并定期校验，灵活好使。 17、空分装置停车时，应立即关闭氧、氮产品的送出阀，并及时通知有关岗位，防止不纯气体送到用户，引起事故。 18、氧气放散塔应高于周围建、构筑物，防止氧气排放时下沉引起火灾。氧气、氮气、空气的排放，不应共用一个放散塔。 19、制氧现场，特别是氧气放散可能沉积的区域，除非有效确认空气中含氧量低于23%，否则严禁动火和行驶、停放各类机动车辆。 20、透平氧压机宜设氮气灭火系统。 21、氧气厂的计算机室、主控室等要害部位及控制中心宜设置烟、温探测报警装置，预防火灾发生。 22、厂内应按规定设置消防通道和消防给水设施，并配备灭火器。,（二）氧气及液氧贮存、运输（输送）过程中的控制措施 1、液氧贮罐应远离火源（半径30m范围内不允许明火或电火花，必须用防爆电器）、热源及可燃物源，并与铁路、公路、建筑物保持一定的安全距离。 2、液氧贮罐的内、外筒均应通过强度试验与气密性试验，保证性能良好，绝热效果应符合安全要求，并严禁超压和超装。 3、液氧贮罐的压力表、液面计、真空计、安全阀及报警系统，均应定期校验，保证准确、灵敏、好使。 4、液氧贮罐应每周分析液氧中乙炔含量一次，控制在0.110-6以下。 5、液氧严禁用明火或电热气化。水浴气化器水位应不低于规定值，水温一般控制在60左右，水浴用水的氯离子浓度应小于2010-6。气化器应设出口温度过低报警（与液氧泵）联锁,停车保护装置。气化器（含空气换热液氧气化器）出口氧气温度应确保高于0。 6、液氧排放口附近严禁放置易燃易爆物质及其它杂物。液氧排放口附近地面，不应使用含有易燃易爆的材料（如沥青）建造。严禁使用没有经过脱脂处理的容器盛装液氧。 7、液氧槽车除要达到汽车安全技术要求外，还必须符合压力容器安全技术监察规程、液化气槽车管理使用规程、液化气体汽车罐车安全监察规程、低温液体贮运设备使用安全规则中的有关规定。 8、液氧槽车应装配有安全阀、压力表、液面计、防爆片、导静电等完善的安全装置，并定期校验（一般一年一次），确保准确、灵敏、可靠。,9、液氧槽车首次灌装前必须进行预处理，确认脱脂干净，未装其它可燃物品，然后用干燥氮气吹扫置换，消除水分，并充分预冷。液氧槽车充装系数不超过90%。 10、灌装液氧时应防止外溢，要有专人监护，灌装时槽车要熄火，接头、软管应专用，严禁油脂污染；带压状态下严禁松、紧、敲击软管接头。槽车内液氧不宜长期贮存。 11、液氧槽车行驶时应避开闹市区和人口稠密地方，并限速行驶。必须通过闹市区或人口稠密地方时，不准停靠。液氧槽车行驶时应随时监视槽内压力，严禁超压，必要时在安全地方放氧泄压。槽车内装有液氧时不宜修理汽车，更不能动火。,12、液氧槽车漆色标志应符合安全规定。严禁混装。液氧槽车还应监视保温层真空度，真空度下降（表面结霜）应及时处理，严重时停用。 13、氧气贮罐必须远离火源、冶金炉、高温源，与可燃气、液贮器和管道隔离，与铁路、公路和建筑物保持一定的安全距离。 14、氧气贮罐的选材、壁厚、焊接工艺设计及焊接施工、焊接质量探伤检查都必须符合安全要求。 15、氧气贮罐投入使用前必须清除内部全部杂物，并严格除锈脱脂，且强度试验、气密试验合格。贮罐颜色及色环应符合安全要求。 16、氧气贮罐使用中严禁超压，安全阀应定期校验，灵敏好使。 17、氧气管道、管件的选材、制造、安装架设（或敷设）、强度试验、气密试验、吹扫、管道漆色等都应符合氧气及相关气体安全技术规程的规定。,18、管道氧气用户应采取干燥氧气输送，氧压机冷却器漏水要及时处理，防止氧气管道内壁生锈，引发燃爆事故。管道系统中的氧气过滤器应定期清扫，清除铁锈与异物。 19、气瓶充装前须经专业人员检查，发现有下列情况之一的应进行处理，否则严禁充装。 （1）漆色、字样和所装气体不符或漆色、字样脱落不能识别气瓶种类的； （2）安全部件不全、损坏或不符合规定的； （3）瓶内没有余压的（留有0.5MPa以上的余压）； （4）钢印标记不全或不能识别的； （5）超过检验期限的； （6）瓶体经外观检查有缺陷，不能保证安全使用的； （7）瓶体和瓶阀沾有油脂或发生变形的；,20、充装气瓶时，应遵守下列规定： （1）设置充装超压报警装置； （2）压力表、安全阀应定期校验，保持准确、灵敏； （3）充气速度不得大于8m3/h，且充装时间不少于30min； （4）缓慢开关阀门，充装场所各部位均应禁油，严禁烟火； （5）氧气充装台所用工具、接头、阀门均应采用铜质材料； （6）充装时所用密封材料由不燃和不产生火花的材料制作； （7）严禁在压力状态下修理或拧动气瓶的零部件； （8）充装间或氧气瓶着火时，应立即切断氧气来源； （9）充装时不准漏气； （10）同批充装气瓶数量不准随意减少，也不准在充装中途插入空瓶充装； （11）气瓶充装过程中，应经常检查瓶壁温度，异常者立即停止充装； （12）氧气和氢气必须采用防错装接头充装夹具，防止混充混装；氧气和氮气不准使用同一充装线，防止氧气与氮气混装； （13）充装间与气体压缩机间应有可靠的充装联系信号，在充装间应设有压缩机紧急停车按钮； （14）用电解法制取的氢气、氧气，必需定时测定氢、氧纯度，当氢中含氧或氧中含氢的体积比超过0.5%时，严禁充装。,21、气瓶运输时应注意以下安全问题： （1）运输工具上应有明显标志，以引起各方注意； （2）必须旋紧瓶帽，轻装、轻卸； （3）吊装时，严禁用电磁起重机和链绳，以防突然失电、链绳滑脱而引发事故。 （4）瓶内气体相互接触能燃烧、爆炸、产生毒物的气瓶，不得同车（厢）运输；易燃、易爆、腐蚀性物品（含带油污物品）或与瓶内气体能起化学反应的物品不得与气瓶一起运输。 （5）气瓶装在车上应妥善固定。横放时，头部应朝向同一侧垛高不得超过车厢高度，且不超过5层；立放时，车厢高度应在瓶高的2/3以上。 （6）运输气瓶的车、船，尤其是运输可燃、易爆、有毒气体的车辆，不得在繁华市区、危险场所、重要机关附近停靠；车船停靠时，司机与押运人员不得同时离开，加强监护。 （7）气瓶不应以肩扛、背负、拖拉或易摔跌方式搬运。,22、气瓶贮存时，应注意以下安全问题： （1）气瓶应贮放于专用仓库，一般不应混放。气瓶仓库应符合建筑设计防火规范的有关规定。 （2）仓库内不得有地沟、暗道，防止气体泄漏后积聚。严禁用煤炉、电炉等明火采暖（尤其是氧气库和可燃气体库）。 （3）空瓶与实瓶应分开放置，并设有明显标志。气瓶应放置整齐，配戴好瓶帽，留有安全通道，还应防止气瓶倒瓶或滚动引起事故。 （4）炎热夏季，要注意瓶库温度，必要时设法降温，防止升温超压。 （5）氧气及可燃气瓶库，必须防雷接地良好，室内电器应为防爆型。,（三）氧气使用及氧气设施维修应采取的控制措施 1、炼铁高炉使用富氧时，在连接鼓风管处的氧气管道上应设逆上阀和快速切断阀，吹氧压力能遥控。正常送氧时，氧气压力应大于冷风压力0.1MPa，否则停止供氧，以防止冷风或高炉煤气等可燃气体窜入氧气管道，引发燃爆事故。冷风中含氧量过高，热风系统漏风，风口被堵时，应停止加氧，避免富气空气外泄引发燃烧事故。当供风系统检修时，应关闭氧气阀门，并加堵盲板，防止动火时造成事故。,2、炼钢过程中吹氧应注意以下安全要求： （1）氧气减压装置应设置必要的流量、压力监测和自动控制系统以及安全联锁、快速切断保护系统。当氧气运行参数波动变化时能适时调整，以保证正常生产；当氧气流速过快时，能自动切断气源，防止氧气带动锈渣或固体颗粒高速流动、冲击，引发燃爆事故。 （2）氧气压力低于规定值，氧枪应能自动提枪并发出声光信号，以免因吹氧效果下降，化学反应减缓，炉温降低，发生粘枪事故。当氧枪插入炉口或提出炉口一定距离时，氧气切断阀应能联锁自动开启或关闭，实现正常吹氧或断氧，防止氧气大量外泄引起事故。 （3）氧气阀门站至氧枪软管接头的氧气管，应采用不锈钢管，并应在软管接头前设置长1.5m以上的铜管。氧气软管应采用不锈钢体，氧枪软管接头应有防脱落措施。,（4）转炉煤气回收，应设一氧化碳和氧含量连续测定和自动控制系统，回收煤气的氧含量不应超过2%。 （5）转炉修炉、停炉时，各传动系统应断电，氧气、煤气、氮气管道应堵盲板隔离。 （6）火源不应接近氧气阀门站。人员进入氧气阀门站不应穿带钉鞋。油污或其他易燃物不应接触氧气阀及管道。 （7）氧气放散阀及放散管口应避开热源和散发火花点，防止放散管内积存炉渣、粉尘等杂质，引发火灾。 （8）新氧枪投用前，应对冷却管层进行水压试验（试验压力为工作压力的2.5倍），并对连接软管、管道、管件进行脱脂除油，烘干去水。 （9）吹氧炼钢时，应加强氧气压力表、流量计、冷却水压力表、出水口温度计等的灵敏、有效性检查，发现问题及时处理。,3、氧气瓶使用中应注意以下安全问题： （1）气瓶使用单位不得擅自更改气瓶的钢印和颜色标记。 （2）气瓶使用前应进行安全状况检查，对盛装气体进行确认，防止因错用引发事故。 （3）气瓶不得靠近热源，距明火10m以外。严禁用温度超过40的热源对气瓶加热。瓶阀冻结时，不准用明火烘烤。 （4）严禁敲击、碰撞气瓶。严禁在气瓶上进行电焊、打火引弧。 （5）瓶内气体不得用尽，剩余压力应不小于0.5MPa。 （6）使用氧气瓶时，手及工具要禁油污。与氧气瓶连接的接头、管道、阀门、减压装置等，应采用铜基合金制造。 （7）氧气瓶减压装置前后应设压力表，气流速度不得大于规定值。用氧气量较大时，可采用汇流排。汇流排上应有向室外排放的放散管及阀门。汇流排充装管应采用紫铜管或氧气专用金属管。,（8）输送氧气的胶管必须使用专用耐压胶管。胶管在使用中应严防损坏、热烧伤、化学腐蚀。 （9）在可能造成回流的使用场所，使用设备上必须配置防止倒灌的装置。 （10）使用氢氧站生产的钢瓶氧气，一定要注意氧气纯度确认。使用中如发现纯度不够应将气放净，而不要关阀检查。 （11）在氧气生产区域及氧气设备、管道上动火时，环境及设备、管道内氧气浓度必须控制在23%以下。在空分装置周围动火时，不准排放液氧、液空，暂停动火后再次动火前及连续动火作业超过4小时，需重新取样分析空气中含氧量。 （12）氧运转设备检修前都应将电源、水源、气源切实切断，挂上“正在检修”的警示牌。检修完毕，经检查确认人员都已处于安全位置，方准送电、送水、送气。,（四）综合安全管理措施 1、贯彻“安全第一，预防为主”的方针，设置安全管理机构，配备专职安全管理人员，主动开展危险预测预控。 2、氧气设备专业制造厂须持有相应的制造许可证，并对其出厂的氧气设备、零部件的质量与安全负责，须出具安全、质量保证书和产品合格证，并出具安装、操作、维修等完整的技术文件。氧气管道设计单位应取得相应设计资格证，并对所设计的氧气管道安全技术性能负责。 3、氧气设备、设施管道的施工、检修单位应持有上级主管部门认可的相应资格，按图施工（或按经上级批准的变更设计施工），并对施工、检修质量负责。 4、与氧气生产、使用有关的建设单位应做好新建、改建、扩建工程项目的“三同时”管理，并按国家有关规定进行有关安全评价。,5、氧气生产、使用单位应建立健全安全生产责任制和安全管理规章制度，制订并落实各岗位安全操作规程。 6、有关企业应加强职工的安全生产技术和劳动纪律教育，经考试合格后上岗。特种作业人员应持证上岗。 7、建立并完善、落实安全检查和隐患整改制度。 8、严禁携带火种进入厂内禁火区。每次动火作业前必须办理“动火许可证”。 9、主要机电设备应实行挂牌操作制度，重要作业应有专人监护，设备检修应填写检修卡，检修前应先停电、停水、停气，并挂牌确认。 10、氧气生产和使用单位应根据安全要求编制并实施事故应急救援预案。,第三节 氮气,一、氮气的性质 氮气广泛存在于大气和一切生物中，空气中含量（体积百分比）为78.03%。 常温、常压下，氮气是无色、无味的气体。分子式为N2，分子量为28。比空气轻，密度为1.251kg/m3（标准状态）。沸点为-195.8，液氮为无色透明易于流动的液体。熔点-210.1 ，固态为雪状物质。氮为双原子分子，二个原子间结合牢固，化学性质不活泼，呈惰性。高温下能直接与氧和氢化合。,二、氮气在钢铁工业中的应用 1、转炉氧枪、汇总料斗及溜槽氮封，煤气回收系统氮封（防止煤气外溢）。 2、以氮代氩，炉外精炼。 3、高炉无料钟高压炉顶氮封及吹刷，作为高炉喷吹烟煤粉的安全动力气源。 4、轧钢厂（主要是冷轧厂、硅钢片厂等）连续退火炉、罩式炉等各种类型退火炉及镀锌炉等保护气体用氮。 5、机械总厂热处理中心零部件热处理用氮作保护气。 6、可燃易爆介质管道、容器安全置换用氮。 7、仪表气源用氮。,8、关键部位事故水箱（如连续铸锭结晶器事故供水）充压用氮。当释放事故用水时，压力氮气充入增压，不使水箱抽瘪。 9、设备安全试压用氮（不怕设备有油污等易燃物），设备充氮保护。 10、冷轧辊用液氮作表面处理。 11、干熄焦工艺用氮及安全用氮。 12、氧站稀有气体生产中，液氮作安全的低温冷源。 13、其他用途，如油库灭火、油罐等氮封（隔绝空气）、关键气动设备动力源、吸附器再生等。,三、氮气的危害 1、氮气窒息 氮气本身对人体并无危害，但空气中氮气含量增加会减少氧含量，使人呼吸困难，空气含氧量进一步降低，会导致人员伤害甚至死亡（如表1）。表1 空气中含氧量与窒息症状之关系,以下，列举几个氮气窒息的事故案例。 其一，酒钢氧气厂有一条氮气管道从一操作室经过。20多年没有认识到这是一个危险因素。约三年前一个寒冷的冬夜，两个女工在室内值班，因天气寒冷，她们关闭门窗，后因氮气管道泄漏，在室内聚积，两女工死于操作室内。 其二，太原化工厂六六六工段，1959年8月17日，停中和槽用氮气置换后，值班长戴过滤式面具进入槽内清理，排除堵塞故障，被氮气窒息昏倒，另一名工人戴过滤式面具进槽内抢救，也被窒息昏倒。待防护站人员赶到，戴氧气呼吸器进入槽内才将二人救出，但因窒息时间过长，抢救无效死亡。,其三，刘家峡化肥厂造气车间，1980年1月30日，中温变换炉更换触煤时，一名电焊工进炉焊接，班长在炉外监护，因充氮阀内漏，又未堵盲板，也未化验监察，系统氮气窜入，使电焊工窒息昏