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第四章防火防爆技术 化工生产中使用的原料 生产中的中间体和产品很多都是易燃 易爆的物质 而化工生产过程又多为高温 高压 若设计不合理 制造不合理 操作不当或者管理不善 容易发生火灾爆炸事故 造成人员伤亡和财产损失 本章学习目的 本章学习物质燃烧和爆炸的基本知识 以及如何对易燃易爆物质进行安全的工业化生产 使自己在今后的生活和工作中减少和防止各种事故的发生 保护自己和他人人身安全及财产 第一节燃烧与爆炸的基础知识 一 燃烧的基础知识1 燃烧是一种复杂的物理化学过程 燃烧过程具有发光 发热 生成新物质的三个特征 2 燃烧的条件 必须在可燃物质 助燃物质 点火源这三个基本条件同时具备时才能发生 所有物质分为可燃物质 难燃物质和不可燃物质 可燃物质 指在火源作用下能被点燃 并且当点火源移去后能继续燃烧直至燃尽的物质 难燃物质 指在火源作用下能被点燃 当点火源移去后不能维持继续燃烧物质 不可燃物质 指正常情况下不能被点燃的物质 所以 可燃物质是防火防爆的主要研究对象 助燃物质 凡是具有较强的氧化能力 能与可燃物质发生反应并引起燃烧的物质 如空气 氧气 氟等 点火源 凡能引起可燃物质燃烧的能源 常见的有明火 点火花 枳热物体等 是生产中可控因素 3 导致燃烧的三要素 三要素是可燃物 助燃物 点火源 三者缺一不可 但三要素同时存在 是否能燃烧 还要看数值上的要求 当达不到一些基本数值要求 也不能燃烧 所以三要素是燃烧的必要条件 知识点 对于已经进行着燃烧 若消除三要素中的一个条件或者其数量有足够的减少 燃烧便会终止 这是灭火的基本原理 4 燃烧的过程 可燃物质的燃烧都有一个过程 这个过程随可燃物质的状态不同其燃烧过程也不同 气体最易燃烧 只要达到其氧化分解所需的热量便能迅速燃烧 可燃液体燃烧并不是液相与空气直接燃烧 而是先蒸发为蒸汽 蒸汽再于空气混合而燃烧 可燃固体二类 1 简单物质 受热时熔化 蒸发与空气混合物燃烧 2 复杂物质 则先受热分解出可燃气体和蒸汽 然后与空气混合而燃烧 并留下若干固体残渣 所以 根据可燃物质燃烧状态不同 燃烧有气相和固相两种情况 气相燃烧是指在进行燃烧反应过程中 可燃物和助燃物均为气体 这种燃烧的特点是有火焰产生的 它是一种最基本的燃烧 固相燃烧是指在燃烧过程中 可燃物质为固态 这种燃烧亦称为表面燃烧 特征是燃烧时没有火焰产生 只呈现光和热 有些特殊物质燃烧既有气相燃烧 也有固相燃烧 如煤 5 燃烧的类型 根据燃烧的起因不同 燃烧可分为闪燃 着火 自燃三类 1 闪燃 可燃液体的蒸发 包括可升华固体的蒸气 与空气混合后 遇到明火而引起瞬间 延续时间少于5S 燃烧 闪点 液体能发生闪燃的最低温度 称为该液体的闪点 知识点 闪燃往往是着火的先兆 可燃液体的闪点越低 越易着火 火灾危险性越大 能蒸发出蒸气的固体 也会发生闪燃现象 如石蜡 萘等 2 着火与燃点 着火 可燃物质在有足够助燃物 如充足的空气 氧气 的情况下 有点火源作用引起的持续燃烧现象 燃点 着火点 使可燃物质发生持续燃烧的最低温度 知识点 燃点越低 越容易着火 3 可燃液体的闪点与燃点的区别 A 在燃点时燃烧不仅是蒸气 而且液体 即液体已达到燃烧温度 可提供保持稳定燃烧蒸气 B 在闪点时移去火源后 闪燃就熄灭 而在燃点时则能继续燃烧 知识点 应用 控制可燃物质的温度在燃点以下是预防发生火灾的措施之一 用冷却法灭火 其原理就是将燃烧物质的温度降低到燃点以下 使燃烧停止 4 自燃 可燃物质受热升温而不需明火作用就能自行着火燃烧的现象 自然点 可燃物质发生自燃的最低温度 知识点 自燃点越低 则火灾危险性越大 二 爆炸的基本知识 爆炸是物质在瞬间以机械功的形式释放出大量气体和能量的现象 爆炸的外在主要特征 压力急剧升高 本质特征 1 爆炸性强 2 敏感度高 1 爆炸的分类 1 按照爆炸能量来源的不同分类 A 物理性爆炸 是由物理因素 如温度 体积 压力 变化而引起的爆炸现象 特征 爆炸前后物质化学成分不改变 如锅炉 煤气瓶 B 化学性爆炸 使物质在短时间内完成化学反应 同时产生大量气体和能量而引起的爆炸现象 特征 爆炸前后 物质的性质和化学成分均发生了根本的变化 2 按照爆炸的瞬时燃烧速度分类 1 轻爆 指物质爆炸时的燃烧速度为每秒零点几米到数米 特点 无多大破坏力 声响也不大 2 爆炸 指物质爆炸时的燃烧速度为每秒十几米到数百米 特点 爆炸时爆炸点压力剧增 有较大的破坏力 有震耳的声响 3 爆轰 指物质爆炸时的燃烧速度为每秒一千米到数千米以上的爆炸过程 特点 突然引起极高的压力 并产生超音速的冲击波 能引起该处的其他爆炸性气体混合物发生爆炸 2 化学性爆炸物质 按爆炸时所进行的化学反应 化学性爆炸物质可分为以下几种 1 简单分解的爆炸物这类物质爆炸时分解为元素 并在分解过程中产生热量 如乙炔酮 碘化氮等 这类物质不稳定 在受到摩擦 撞击 甚至轻微震动可能发生爆炸 2 复杂分解的爆炸物 这类物质包括各种含氧炸药 其危险性较简单分解的爆炸物稍低 含氧炸药在发生爆炸时拌有燃烧反应 燃烧所需的氧由物质本身分解供给 如硝化棉 苦味酸等 3 可燃物混合物指由可燃物质与助燃物质组成的爆炸物质 所有可燃气体 蒸汽和可燃粉尘与空气 氧气 组成的混合物均为这类 知识点 通常称可燃性混合物为有爆炸危险物质 只有在适当条件下 才会成为危险的物质 条件是 可燃物质的浓度 氧化剂的浓度以及点火能量等 3 爆炸极限 1 可燃气体 蒸汽或可燃粉尘与空气组成的混合物 并不是在任何浓度下都会燃烧或爆炸 而且必须在一定的范围内才能发生燃烧和爆炸 混合的比例不同 爆炸的危险程度也不同 所以 可燃混合物有一个发生燃烧和爆炸的范围 既有一个最低含量和最高含量 混合物中的可燃物只有在这两个含量之间 才会有燃爆危险 爆炸上限 空气中可燃性气体 蒸气或薄雾的浓度 高于该浓度就不能形成爆炸性气体环境 爆炸下限 空气中可燃性气体 蒸气或雾的浓度 低于该浓度就不能形成爆炸性气体环境 可燃物质 可燃气体 蒸气和粉尘 与空气 或氧气 必须在一定的浓度范围内均匀混合 形成预混气 遇着火源才会发生爆炸 这个浓度范围称为爆炸极限 或爆炸浓度极限 可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度 分别称为爆炸下限和爆炸上限 这两者有时亦称为着火下限和着火上限 在低于爆炸下限和高于爆炸上限浓度时 既不爆炸 也不着火 这是由于前者的可燃物浓度不够 过量空气的冷却作用 阻止了火焰的蔓延 而后者则是空气不足 导致火焰不能蔓延的缘故 当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时 具有最大的爆炸威力 即根据完全燃烧反应方程式计算的浓度比例 爆炸极限 H2是4 75 CH4是5 15 CO是12 5 74 液化石油气1 7 9 7 爆炸极限的单位气体或蒸气的爆炸极限的单位 是以在混合物中所占体积的百分比 来表示的 如氢与空气混合物的爆炸极限为4 75 可燃粉尘的爆炸极限是以混合物中所占体积的质量比g m3来表示的 例如铝粉的爆炸极限为40g m3 知识点 可燃物质混合物的爆炸下限越低 爆炸极限范围越宽 其爆炸的危险性越大 注意 但在爆炸上限的混合物决不是安全的 因为 一旦补充进空气就具有了危险性 2 影响爆炸的因素 平时所查到的数据是在常温常压下的爆炸极限 爆炸极限会随着温度 压力及其他因素发生变化时 发生变化 知识点如下 A 温度 一般情况下 爆炸性混合物的原始温度越高 爆炸极限范围越大 所以 温度升高会使爆炸的危险性增大 B 压力 一般情况下 压力越高 爆炸极限范围越大 尤其爆炸上限显著提高 所以 减压操作 有利于减少爆炸的危险性 C 惰性介质 一般情况 加入可以缩小爆炸极限范围 当其浓度高到一定数值时可使混合物不发生爆炸 D 杂物 影响复杂 有时少量混入 会引起剧烈爆炸 如 H2S混入 少量 会降低水煤气在空气混合物中的燃点 更易爆炸 E 容器 大小有关 越小 混合物的爆炸极限范围则越低 临界直径或最大灭火间距 指容器直径或火焰通道小到一定数值时 火焰不能蔓延 可消除爆炸危险 这时容器直径为临界直径 F 氧含量 混合物中含氧量增加 爆炸极限范围扩大 尤其是爆炸上限显著提高 G 点火源 它的能量 热表面的面积 点火源与混合物的作用时间等均对爆炸极限有影响 各种爆炸性混合物都有一个最低引爆能量 即点火能量 它是混合物爆炸危险性的一项重要参数 知识点 爆炸性混合物的点火能量越小 其燃烧爆炸性越大 4 粉尘爆炸 1 粉尘爆炸是粉尘粒子表面和氧作用的结果 形成过程 当粉尘表面达到一定温度时 由于热分解或干馏作用 粉尘表面释放出可燃气体 这些气体与空气形成爆炸性混合物 而发生爆炸 实质 粉尘爆炸是气体爆炸 粉尘表面温度升高的原因是热辐射的作用 2 影响因素 知识点 A 物质化学反应 燃烧热越大的粉尘越易引起爆炸 氧化速度越大的粉尘越易引起爆炸 越易带静电的粉尘越易引起爆炸 粉尘所含的挥发度越大越易引起爆炸 B 粉尘颗粒大小 比表面积越大 化学活性越强 燃点越低 粉尘爆炸下限越小 爆炸危险性越大 爆炸粒径范围在 0 1 100um左右 C 粉尘的悬浮性 粉尘悬浮性越好 在空气中停留时间越长 爆炸危险性越大 悬浮性与颗粒大小 密度 形态等因素有关 D 空气中粉尘的浓度 表示mg m3粉尘爆炸也有一定的浓度范围 即爆炸上下限 一般只表示下限 爆炸极限范围越宽 其爆炸的危险性越大 第二节火灾爆炸危险性分析 一 产生和贮存的火灾爆炸危险性分类分为五类 甲 乙 丙 丁 戊 具体各类特征与建筑设计防火规范 GBJ16 中生产的火灾危险性的五类一样 知识点 上述分类是确定建筑物的耐火等级 布置工艺 选择电气设备类型以及采取防火防爆措施的重要依据 二 爆炸和火灾危险场所的区域划分 类别1特征 有可燃气体或易燃液体蒸气爆炸危险场所 分级 0区特征 正常情况下 能形成爆炸性混合物的场所 1区特征 正常情况下 不能形成爆炸性混合物的场所 但在不正常情况下 能形成爆炸性混合物的场所 2区特征 不正常情况下 整个空间形成爆炸性混合物可能性较小的场所 类别2特征 有可燃粉尘或可燃纤维爆炸危险场所 分级 10区特征 正常情况下 能形成爆炸性混合物的场所 11区特征 正常情况下 仅在不正常情况下 才能形成爆炸性混合物的场所 类别3特征 有火灾危险性的场所 分级 21区特征 在生产过程中 生产 使用 贮存和输送闪点高于场所环境温度的可燃液体 22区特征 在数量上和配置上能引起火灾危险的场所 23区特征 在生产过程中 不可能形成爆炸性混合物的可燃粉尘和可燃纤维 在数量上和配置上能引起火灾危险的场所 有固体可燃物质在数量上和配置上能引起火灾危险的场所 II类危险场所的分级如下表 II类危险场所的等级场所特征0区在正常情况下 爆炸性气体混合物连续地短时频繁地出现或长时间存在的场所1区在正常情况下 爆炸性气体混合物有可能出现的场所2区在正常情况下 爆炸性气体混合物不能出现 仅在不正常情况下偶尔短时间出现的场所 粉尘危险场所分级如下表 20区在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现 其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部21区在正常运行过程中可能出现的粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区的场所 22区在异常情况下 可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在 或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所 注意 正常情况指正常的开车 停车 运转等管道正常泄漏 不正常情况指装置损坏 误操作 及装置上拆卸 检修 维护不当泄漏等 第三节点火源的控制 化工生产中点火源主要包括 明火 高温表面 电气火花 静电火花 冲击与摩擦 化学反应热 光线及射线等 对点火源的控制是防止燃烧和爆炸的重要环节 一 明火 有加热用火 维修用火 烟囱飞火 机动车尾气火 烟头等 二 高温表面 有加热装置 高温物料输送管线 机泵 照明灯具的外壳或表面等都有很高的温度 要注意通风 散热 并有隔离物阻止可燃物落在上面 引燃着火 如白枳灯表面温度 灯泡功率 W灯泡表面温度灯泡功率 W灯泡表面温度4050 60100170 22060130 180150150 23075140 200200160 300 三 电气火花及电弧 电火花 是电极间的击穿放电 分工作火花和事故火花 电弧 是大量的电火花汇集的结果 温度可达3600 6000度 电气火花和电弧不仅能引起结缘材料燃烧 而且可以引起金属融化飞溅 构成危险的火源 防爆电气设备类型 类型标志类型标志隔爆型d充油型o增安型e充沙型q正压型p特殊型s本质安全型ia ib无火花型n 防爆电气设备 在规定条件下 不会引起周围爆炸性环境点燃的电气设备 最高表面温度 电气设备在规定范围内最不利运行条件下工作时 可能引起周围爆炸性环境点燃的电气设备任何部件或电气设备任何表面所达到的最高温度 极限温度 电气设备或其部件所容许的最高温度 粉尘防爆电气设备 按规定条件设计制造使用时不会引起周围粉尘爆炸性混合物爆炸的电气设备 正压型电气设备 具有正压外壳的电气设备 防爆电机的型式主要有 隔爆型 d 增安型 e 无火花型 w 正压型 n 和粉尘防爆型 A B两种型式 等 防爆电气设备按GB3836标准要求 防爆电气设备在标志中除了标出类型外 还标出适合的分级分组 防爆电气标志一般四部分组成 以字母或数字表示 防爆型式 设备类别 气体组别 温度组别 1防爆型式 根据所采取的防爆措施 可把防爆电气设备分为隔爆型 增安型 本质安全型 正压型 油浸型 充砂型 浇封型 n型 特殊型 粉尘防爆型等 它们的标识如下所示 防爆型式防爆型式标志防爆型式防爆型式标志隔爆型 充砂型Exq增安型 浇封型Exm正压型 型Ex 本安型 a特殊型Ex 油浸型 粉尘防爆型DIPADIPB 2设备类别 爆炸性气体环境用电气设备分为 I类 煤矿井下用电气设备 II类 除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备 II类隔爆型 d 和本质安全型 i 电气设备又分为IIA IIB 和IIC类 可燃性粉尘环境用电气设备分为 A型尘密设备 B型尘密设备 A型防尘设备 B型防尘设备 3气体组别 爆炸性气体混合物的传爆能力 标志着其爆炸危险程度的高低 爆炸性混合物的传爆能力越大 其危险性越高 爆炸性混合物的传爆能力可用最大试验安全间隙表示 同时 爆炸性气体 液体蒸气 薄雾被点燃的难易程度也标志着其爆炸危险程度的高低 它用最小点燃电流比表示 II类隔爆型电气设备或本质安全型电气设备 按其适用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃电流比 进一步分为IIA IIB和IIC类 如表2所示 表2爆炸性气体混合物的组别与最大试验安全间隙或最小点燃电流比之间的关系气体组别最大试验安全间隙 最小点燃电流比 MESG mm MICRIIAMESG 0 9MICR 0 8IIB0 9 MESG 0 50 8 MICR 0 45IIC0 5 MESG0 45 MICR 4温度组别 爆炸性气体混合物的引燃温度是能被点燃的温度极限值 电气设备按其最高表面温度分为T1 T6组 使得对应的T1 T6组的电气设备的最高表面温度不能超过对应的温度组别的允许值 温度组别 设备表面温度和可燃性气体或蒸气的引燃温度之间的关系如表3所示 表3温度组别 设备表面温度和可燃性气体或蒸气的引燃温度之间的关系 温度级别设备的最高表面温度可燃性物质的点燃温度IEC EN GB3836 T T1450T 450T2300450 T 300T3200300 T 200T4135200 T 135T5100135 T 100T685100 T 8 5防爆标志举例说明 为了更进一步地明确防爆标志的表示方法 对气体防爆电气设备举例如下 如电气设备为I类隔爆型 防爆标志为ExdI 如电气设备为II类隔爆型 气体组别为B组 温度组别为T3 则防爆标志为 ExdIIBT3 如电气设备为II类本质安全型ia 气体组别为A组 温度组别为T5 则防爆标志为 ExiaIIAT5 对I类特殊型 ExsI 对使用于矿井中除沼气外 正常情况下还有II类气体组别为B组 温度组别为T3的可燃性气体的隔爆型电气设备 则防爆标志为 ExdI IIBT3 防爆电气设备选型 1 隔爆型电气设备 有一个隔爆外壳 是运用缝隙隔爆原理 使设备外壳内部产生的爆炸火焰不能传播到外壳的外部 特点 安全性较高 可用于除0区之外的各级危险场所 2 增安型电气设备 是在正常运行下不产生电弧 火花或危险温度的电气设备 特点 可用于1区或2区危险场所 价格适中 可广泛使用 3 正压型电气设备 具有保护外壳 壳内充有保护气体 其压力高于周围爆炸性气体的压力 能阻止外部爆炸性气体进入设备内部引起爆炸 特点 可用于1区 2区危险场所 4 本质安全型电气设备 由本质安全电路构成的电气设备 特点 ia级可用于0区危险场所 ib级可用于除0区外的危险场所 5 充油型电气设备 是应用隔爆原理将电气设备全部或一部分浸没在绝缘油面以下 使得产生的电火花和电弧不会点燃油面以上及容器外壳外部的燃爆型介质 特点 运行中经常产生电火花以及有活动部件的电气设备可以采用这种防爆形式 用于除0区之外的危险场所 6 充沙型电气设备 应用隔爆原理将可能产生火花的电气部件用沙粒充填覆盖 利用沙粒间隙的熄火作用 使电气设备的火花或过热温度不致引燃周围环境中的爆炸性物质 特点 用于除0区之外的危险场所 7 无火花型电气设备 在正常运行是不会产生火花 电弧及高温表面的电气设备 特点 只用于2区危险场所 由于生产中2区占大部分 所以此电气设备使用最广泛 8 特殊性 在特殊场合使用 爆炸性气体环境用防爆电机分类 I 煤矿用防爆电机II 工厂用防爆电机 爆炸性粉尘环境用防爆电机 按其外壳分为 尘密外壳和防尘外壳两类 I类防爆电机不分温度组别 其允许的最高表面温度为150 表面可能堆积粉尘时 或450 采取措施防止堆积粉尘时 II类防爆电机按其允许最高表面温度分T1 T6六个温度组别 如下表 组别引燃温度 设备允许最高表面温度 TI450 t450T2300 t 450300T3200 t 300200T4135 t 200135T5100 t 135 100T685 t 10085 级别 因I类防爆电机是煤矿井下使用的 而煤矿井下的爆炸性气体主要是甲烷 所以I类设备不分级 II类电气设备按其适用于爆炸性气体混合物最大试验间隙或最小点燃电流分为A B C三级 如下表 级别最大试验安全间隙 MESG min 最小点燃电流 MICR IIA 0 9 0 8IIB0 5 MESG 0 90 45 MICR 0 8IIC 0 5 0 45 防爆电机选型原则 3 1首先要查明应用场所是气体爆炸还是粉尘爆炸危险场所 3 2气体爆炸危险场所 根据危险程度分区来选择防爆电机 3 3根据场所中所含引燃温度最低的爆炸性混合物的温度组别来选择对应温度组别的防爆电机 3 4隔爆型防爆电机使用场所可以是I类 也可以是II类 增安型 正压型 无火花型电机只能用于II类场所 3 5隔爆型电机应根据场所中最危险爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙的级别来选择不低于此级别的电机 3 6选用增安型 正压型防爆电机时 应配备相应的保护装置 否则不能保证防爆安全性 3 7选用防爆电机必须是经国家质量主管部门授权的防爆电气产品质量检验机构检验 并颁发有防爆合格证的产品 四 静电 静电能够引起火灾爆炸的根本原因 在于经典放电火花具有一定的能量 是由于许多爆炸性蒸气 气体和空气混合物点燃的最小能量约为0 009 7mJ 放电能量只有小于它四分之一时才能认为安全 静电的产生 静电可以积累 对物料 装置 器材 构筑物以及人体所产生的都可以积累 静电防护有 消除或控制静电的产生和积累 主要有 工艺控制法 泄漏法 中和法 1 工艺控制法 采取选用适当材料 改进设备和系统的结构 限制流体的速度以及净化输送物料 防止混入杂质等措施 控制静电产生和积累的条件 使其不会达到危险程度 2 泄漏法 采取增湿 导体接地 采用抗静电添加剂和导电性地面等措施 促使静电电荷从结缘体哂纳感自行消散 如塑料管内用铜丝 导电地坪涂料等 3 中和法 在静电电荷密集的地方 设法产生带电离子 使该处静电电荷被中和 从而消除结缘体上的静电 注意 防静电接地的每处接地电阻不宜超过规定的数值 五 摩擦与撞击 原因 摩擦受热而起火 撞击产生火花 生产时注意 1 设备应保持良好的润滑 2 搬运可燃物严禁撞击 3 防止铁器落入搅拌缸 反应器中而产生火花 4 防爆场所严禁穿带钉的鞋 5 禁止使用铁制工具 一般多用钢和铝制品 第四节火灾爆炸危险物质的加工处理 化工生产中既然存在火灾爆炸危险物质 总有合理 科学的办法来控制它 来为社会服务 下面介绍可以采取的安全措施 这也是我们作为未来科技人员所要做的工作 一 用难燃物或不燃物质代替可燃物质 选择危险较小的液体时 沸点及蒸气压很重要 知识点 沸点在110 以上液体 常温下 18 20 不能形成爆炸浓度 例 醋酸戊酯20 蒸汽压6mmHg则其浓度C MPV 760 RT 130 6 1000 760 0 08 293 44g m3查表知醋酸戊酯的爆炸浓度范围为119 541g m3 所以 在常温下浓度仅为爆炸下限的三分之一 较安全 二 根据物质危险特性采取措施 1 对本身具有自燃能力的油酯以及遇空气自燃 遇水燃烧爆炸的物质 应采取隔绝空气 防水 防潮或通风 散热 降温等措施 2 相互接触能引起燃烧爆炸的物质不能混存 3 遇酸 碱有分解爆炸的物质应防止与酸碱接触 4 对机械作用比较敏感的物质要轻拿轻放 5 根据物质的物性 贮存时要考虑 包装的耐压强度 材料 如有些物质要存放在黑暗处或棕色瓶内 6 根据闪点 爆炸范围 扩散性采取相应防火防爆措施 三 密闭与通风措施 1 设备密闭的作用 为了防止易燃气体 蒸气和可燃性粉尘与空气构成爆炸性混合物 应设法使设备密闭 1 有压设备 密闭是为了气体或粉尘逸出 2 负压设备 防止空气进入和系统中有毒或爆炸性气体逸出生产场所 3 为了保证密闭 设备及管道尽量少用阀兰连接 4 输送危险气体 液体的管道应采取无缝管 5 盛装腐蚀性介质的容器底部尽可能不装开关和阀门 腐蚀性液体应从顶部抽吸排出 6 如设备本身密闭 可采用液封 2 通风装置 通风作用 降低车间空气中可燃物的含量 由于设备完全密封有困难 难免有气体逸出 为超作工人和环境的安全 要采取通风 通风方式 1 自然方式 2 机械方式 有排风和送风二种形式 四 惰性介质保护 作用 降低系统中氧浓度 惰性介质有 氮气 二氧化碳 水蒸汽 烟道气等 可以用于下列操作或系统中起保护作用 1 易燃固体物质的粉碎 研磨 筛分 混合以及粉状物料的输送时 可以惰性介质的保护 2 可燃气体混合物在处理过程中可加入惰性介质的保护 3 具有着火爆炸危险的工艺装置 贮罐 管线等配线惰性介质 4 采用惰性介质 氮气 压送易燃液体 5 爆炸性危险场所中 非防爆电器 仪表等的充氮保护以及防腐蚀等 6 有着火危险的设备的停车检修处理 7 危险物料泄露时间惰性介质稀释 注意 1 因根据产生情况 物料危险性 采取不同的惰性介质和不同装置 2 使用惰性气体时必须注意防止使人窒息的危险 第五节工艺参数的安全控制 化工生产中工艺参数主要包括 温度 压力 流量 物料配比等 一 温度控制化工生产中温度是一个主要参数之一 由于不同化学反应都有自己最适宜的反应温度 因化学反应速率与温度密切相关 如温度超高 化学变化 反应剧烈 造成压力升高 导致爆炸 也有可能产生付反应 产生新的危险物质 物理变化 冲料 烫伤 燃烧 爆炸 气体膨胀 爆炸 等 如温度过低 化学变化 反应停止或减慢 而一旦恢复温度 剧烈反应 极易产生燃烧爆炸 物理变化 物料冻结 堵塞管线 甚至破裂 泄漏产生燃烧爆炸 生产操作中应注意以下几个方面 1 控制反应温度在合理范围 化学反应有吸热和放热 需通过热交换来控制温度 2 防止搅拌中断 搅拌作用 加速热量的传递 使反应物料温度均匀 防止局部过热 反应物质均匀 3 正确选择传热介质 化工生产中常用的传热介质有 水蒸汽 热水 过热水 碳氢化合物 如矿物油 二苯醚 熔盐 汞 烟道气 熔融金属等 选择依据 1 避免使用和反应物料性质相抵触的介质作为传热介质 2 防止传热面结疤 结疤 影响传热效率 甚至物料分解爆炸 防止结疤 换热气内的流体宜采用较高流速 不仅可以提高传热效率 而且可以减少污垢沉结 防止结疤 二 投料控制 指投料速度 配比 顺序 原料纯度 投料量的控制 1 投料速度 主要考虑传热速度 2 配比 不正确 会引起系列反应 不利主反应进行 往往带来危险 3 顺序 有严格规定 不能颠倒 4 原料纯度 有些杂质 会大大促进反应 5 投料量 反应容器一般投料量在容器总体积的1 3 2 3之间 太高和太低都有影响 三 溢料和泄漏的控制 1 溢料危害 毒性物料易中毒 窒息 易燃物 易燃烧爆炸高温物 易灼伤 产生原因 投料太快 加热速度太快 有杂质 后期聚合物黏度高 产生气泡 2 泄漏 危害同上 产生原因 设备损坏 人为操作错误 反应失控等 采取措施 重要阀门采用二级控制 可设置远距离遥控断路阀 危险管线阀门用醒目标志防误操作 阀门加锁等 四 自动控制和安全保护措施 1 自动控制 自动操作 计算机控制 巡查 2 安全保护装置 1 信号报警装置 自动报警 人工报警等 只能提醒操作者 不能自动排除 需操作者排除或撤离 2 保险装置 自动保护 能自动消除不正常状态 如安全阀 防爆片等 3 安全连锁装置 是对操作顺序有特定的要求 防止误操作的一种安全装置 第六节火灾及爆炸蔓延的控制 目的 发生事故 能使事故控制在最小范围 使损失最小化 预防 在设计时就应考虑安全 设计控制内容 1 防火间距 厂区与周围 厂房间 反应釜间 塔体间 设备间 仓库之间及仓库与生产区间等 2 防火隔离 防火门 防火墙 防火堤 挡油 液 堤 3 其他措施 分区隔离 露天布置 远距离操作 4 防火与防爆的安全装置 1 阻止装置 作用 防止外部火焰窜入有火灾爆炸危险的设备 管道 容器或阻止火焰在设备或管道间蔓延 类型有阻火器 安全液封 单向阀 阻火闸门等 A 阻火器 工作原理是使火焰在管道中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 用途 容易引起火灾爆炸的高热设备和输送可燃气体 易燃液体蒸气的管道之间 以及可燃气体 易燃液体蒸气的排气管上 类型 金属网 砾石 波纹金属片 有波纹式阻火器 管道阻火器 网型阻火器 砾石阻火器 燃气阻火器 法兰氧气阻火器 丝口阻火器 乙炔阻火器 抽屉式阻火器系列等产品材质 铸铁 铸钢 不锈钢304 304L 316 316LDN15 DN300 2 安全液封 工作原理 液体封在进出口之间 一旦液封的一侧着火 火焰都将在液封处被熄灭 从而阻止火焰蔓延 用途 装在气体管道与生产设备或气柜之间 类型敞开式和密闭式 安全液封的使用安全要求 A 使用安全液封时 应随时注意水位不得低于水位阀门标定的位置 但水也不应过高 否则除了可燃气体通过困难外 水还可能随着可燃气体一道进入出气管 安全液封应保持垂直位置 每次事故后 要检查 补足水 B 冬季使用安全液封 在工作完毕后 应把水全部排除 洗净 以免冻结 为了防冻 可加少许食盐 降低冰点 如结冰不能用明火烤 应用热火溶解 C 经常检查逆止阀的气密性 防止有粘性污物粘牢 影响通气 液封高度根据静力学基本方程可得 上式说明液柱高度可以表示压差 如利用图1 2 8所示的液柱高度控制器内压力不变或者防止气体泄漏 通常多用于气液分离 避免气体泄漏 如图所示 则将其称之为液封装置 而将这一措施称之为液封 液封在化工生产中被广泛应用 如图2 为了控制器内气体压力不超过给定的数值 常常使用安全液封装置 或称水封装置 其目的是确保设备的安全 若气体压力超过给定值 气体则从液封装置排出 液封还可达到防止气体泄漏的目的 而且它的密封效果极佳 甚至比阀门还要严密 例如煤气柜通常用水来封住 以防止煤气泄漏 3 单向阀又称止逆阀 止回阀 作用 仅允许流体向一定方向流动 遇有回流即自动关闭 用途 防止高压物料窜入低压系统 也可作防止回火装置 例 液化器调压阀就是单向阀一种 类型 升降式单向阀 摇板式单向阀 球式单向阀 4 阻火闸门是为了防止火焰沿通风管道蔓延而设置的阻火装置 2 防爆泄压装置 包括 安全阀 防爆片 防爆门 放空管 作用 系统内一旦发生爆炸或压力聚增时 可以通过这些设施释放能量 以减少巨大压力对设备的破坏或爆炸事故的发生 1 安全阀 作用 是为了防止设备或容器内非正常压力过高引起物理性爆炸而设置的 当设备或容器内压力升高超过一定的限度时安全阀能自动开启 排放部分气体 当压力降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 防止设备和容器破裂和爆炸类型 弹簧式 杠杆式 选型 工作温度高而压力不高的设备宜选用杠杆式 高压设备宜选弹簧式 A48H A48Y带扳手全启式安全阀 AHN42F平行式安全回流阀 A37H双联弹簧式安全阀 HFA48Y高温高压安全阀 设置安全阀注意事项 1 压力容器的安全阀直接安装在容器本体上 容器有气 液两相物料时 安全阀应装于气相部分 防止排出液相物料而发生事故 2 一般安全阀可就地放气 放气口应高于操作人员1m以上且不应朝向15m以内的明火或易燃物 室内设备容器的安全阀放气口应引出房顶 并高出房顶2m以上 3 安全阀用于泄放可燃及有毒气体时 应将排泄管接入事故贮槽 污油灌或其他容器 用于泄放与空气混合能自燃的气体时 应接入密闭的放气塔或火炬 4 当安全阀的入口处有隔断阀时 隔断阀应为敞开状态 5 安全阀的选型 规格 排放压力的设定应合理 防爆片 又称为防爆膜 爆破片 要装在受压设备或容器上 通过法兰连接 原理 当设备或容器内因化学爆炸或其他原因产生过高压力时 防爆片作为人为的设计 在薄弱环节自行破裂 高压流体既通过防爆片从放气管排出 使爆炸压力难以急剧升高 以而保护设备或容器免遭更大的破坏 使在场的人员不致遭受致命的伤亡 使用场合 存在燃烧危险或异常反应使压力骤增的场合 这种场合弹簧安全阀由于惯性而不适用 不允许介质有任何泄漏场合 内部物料易因沉淀 结晶 聚合等形式形成黏附物 妨碍安全阀正常工作的场合 用途 凡有重大爆炸危险性的设备 容器 及管道 例如气体氧化塔 进焦爆炸的气体管道 乙炔收集口 都应安装 防爆片的安全可靠性质取决于 防爆片的材料 厚度和泄压面积 防爆片的爆破压力一般不超过系统操作压力的1 25倍 如低 不能正常用了 太高 不破裂 不能保证安全 3 防爆门 是一般设置在燃油 燃气或燃烧煤粉的燃烧室外壁上 以防止燃烧爆炸时设备遭到破坏 防爆门总面积不低于燃烧室净面积的250cm2 m3 应设置在人不常到的地方 高于地面2m 有向下翻开和向上翻开式 4 放气管 在某些及其危险的设备上 为防止可能出现的超温 超压而引起爆炸的基本事故的发生 可设置自动或手动的放气管等紧急排放危险物料 使用在贮槽 反应器 分水器上等 使反应在常压下进行 第七节消防安全 中华人民共和国消防法 是1998年4月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第二次会议通过 消防报警 119 免费电话 消防救火是免费的 救火的原理是减少燃烧的三个基本条件中的一个 可燃物 助燃物 点火源 或量的减少 二 灭火原理和方法 灭火方法主要有 窒息灭火法 冷却灭火法 隔离灭火法和化学抑制灭火法1 窒息灭火法 阻止空气进入燃烧区或用惰性气体稀释空气 使燃烧因得不到足够的氧气而熄灭的灭火方法 物理法用此方法注意的几个问题 适用燃烧空间较小容易堵塞封闭的房间 如贮运设备内发生的火灾 而且燃烧区域内应没有氧化剂的存在 利用水淹灭火 要考虑物质与水是否发生反应 采用此法 要完全灭掉后才能打开不然要 死灰复燃 灭火措施有 用石棉布 浸湿的棉被 帆布 沙土等不燃或难燃材料覆盖燃烧物或封闭空洞 用水蒸气 惰性气体进入燃烧区域内 利用建筑物上原来的门 窗以及生产 贮运设备上的盖 阀门 封闭燃烧区 在万不得已且条件许可情况下 采取用水淹没的方法灭火 2 冷却灭火法 物理法 用冷却剂将可燃物质的温度降低到燃点以下 终止燃烧的灭火方法 最常用 水灭火 3 隔离灭火法 物理法 即将燃烧物质与附近未燃的可燃物质隔离开或疏散开 使燃烧因缺少可燃物质而停止 可灭 固体 液体 气体的火灾 常用措施有 将可燃 易燃 物质和氧化剂从燃烧区域移到安全点 关闭阀门 阻止可燃气体 液体流入燃烧区 用泡沫覆盖已燃烧的易燃液体表面 把燃烧区与液面隔开 阻止可燃烧蒸汽进入燃烧区 拆除与燃烧物相连的易燃 可燃建筑物 用水流或用爆炸方式封