点火源与引爆能幻灯片

1、1,第五章 点火源与引爆能,2,第一节 点火源的控制,为预防火灾或爆炸灾害，对点火能源的控制是一个重要问题。 引起火灾爆炸事故的能源主要有以下几个方面，即明火、高温表面、摩擦和碰撞、绝热压缩、自行发热、电气火花、静电火花、雷击和光热射线等,3,一、明火及高温表面,工厂中的明火是指生产过程中的加热用火和维修用火，这就是所谓的生产用火； 另外还有则是非生产用火，如取暖用火、焚烧、吸烟等与生产无关的明火,4,一、明火及高温表面,对于易燃液体的加热应尽量避免采用明火。 一般温度加热时可采用蒸气或过热水； 较高温度时也可采用其他载热体加热，但热载体的加热温度必须低于其安全使用温度。 加热载体：水蒸气、热

2、水（100C）、高温有机物（400C，甘油、萘、乙二醇、联苯与二苯醚混合物、二甲苯基甲烷、矿物油、有机硅）、无机熔盐（最常用NaNO2、NaNO3、KNO3）、液态金属、烟道气,5,在存在火灾爆炸危险的场地，如厂房、仓库、油库等，不得使用火柴、蜡烛或普通灯具照明，应使用防爆灯具； 喷灯的使用应按动火制度进行； 汽车、拖拉机不允许进入（排气管喷火）；烟囱应有足够的高度（火星熄灭器）； 应设立警惕标志，严禁吸烟。 高温表面不与可燃物基础，远离可燃物排放口,一、明火及高温表面,6,一、明火及高温表面,对化工企业来说动火的含义应该明确，凡是动用明火或可能产生火花的作业都属于动火范围，应办理动火审批手续

3、,7,设立固定动火区应符合的条件,固定动火区距易燃易爆设备、贮罐、仓库、堆场等应符合国家防火规范的防火间距要求； 区内可燃气体含量在可燃气允许含量以下； 在生产装置正常放空时可燃气不致扩散到动火区； 室内动火区，应与防爆生产现场隔开，不准有门窗串通，允许开的门窗要向外开，道路要畅； 周围10米以内不得存放易燃易爆物； 区内备有足够的灭火器具,8,动火作业,禁火区动火，必须填写书面申请单，经审查批准。 手续不齐，没有批准的动火证，操作工可拒绝作业。 领导不采取必要措施、不办理动火申请手续，强迫工人冒险作业，是违法行为，必须对由此面造成的后果负全部责任,9,一、明火及高温表面,对化学危险品的生产设

4、备，管道维修动火前必须进行清洗、扫线、置换。 此外对附近的地面、阴沟也要用水冲洗,10,动火分析,在动火前必须进行动火分析，一般不要早于动火前半小时。 如动火中断半小时以上，应重做分析。 化工企业的动火标准是，爆炸下限4的，动火地点可燃物浓度0.2为合格； 爆炸下限4的，则现场可燃物含量0.5为合格。 国外动火分析合格标准有的取爆炸下限的1/10,11,二、摩擦与撞击,摩擦与冲击往往成为引起火灾爆炸事故的原因。 如在纺织厂，由于棉花中的钉子、石头等在打棉机里摩擦，而使棉花着火； 机器上轴承等摩擦发热起火；金属零件、铁钉等落入粉碎机、反应器、提升机等设备内，由于铁器和机件的撞击起火,12,防止火

5、花生成的措施,机器上的轴承等转动部件，应保证有良好的润滑及时加油，并经常清除附着的可燃污垢，机件摩擦部分最好采用有色金属或塑料 锤子、扳手等工具应用镀青铜或镀铜的钢制作 为防止金属零件等落入设备或粉碎机里，在设备进料前应装磁力离析器，不宜使用磁力离析器的如特危险的硫、碳化钙等的破碎，应采用惰气保护,13,防止火花生成的措施,输送气体或液体的管道，应定期进行耐压试验，防止破裂或接口松脱喷射起火 凡是撞击或摩擦的两部分都应采用不同的金属制成(如铜与钢)，通风机冀应采用铜铝合金等不发生火花的材料制做 搬运金属容器，严禁在地上抛掷或拖拉，在容器可能碰撞部位覆盖不发生火花的材料,14,防止火花生成的措施

6、,防爆生产厂房，应禁止穿带铁钉的鞋，地面应铺不发火材料地坪 吊装盛有可燃气和液体的金属容器用吊车，应经常重点检查，以防吊绳断裂、吊钩松滑造成坠落冲击发火 在处理燃点较低或起爆能量较小的物质如二硫化碳、乙醚、乙醛、汽油、环氧乙烷、乙炔等时，特别要注意不要发生摩擦和冲击,15,三、绝热压缩,绝热压缩的点燃现象，在柴油机中广为应用。 在爆炸性物质的处理中，如果其中含有微小气泡时，有可能受到绝热压缩，导致意想不到的爆炸事故,16,四、电火源,电火源的种类 电热 电火花,17,电热,Q=I2Rt 包括工作电热和事故电热。 另有磁滞损耗和涡流损耗产生的磁路电热,18,工作电热,电炉、电锅、电熨斗、电热毯等

7、电热电器工作时电阻丝（镍铬合金）表面温度可高达800，在爆炸危险环境中应禁止使用。 照明灯具（尤其白炽灯）的外壳易产生高温，容易引起火灾，在爆炸危险环境，应采用安全的防爆灯具。 电气设备受到损害时，如油管堵塞、通风管堵塞、安全位置不好等造成的散热不良、破坏发热和散热之间的平衡，会造成设备局部过热，易引发火灾,19,事故电热,短路 绝缘损害、检修或安装时线路连接不当可能会导致短路，使得电流及放热急剧上升，可能引发事故。 过载 超过线路或设备的容量而造成的，原因包括：设计不合理、使用不当、带故障运行等。 接触不良 不可拆卸的接头连接不牢、焊接不良、接头处有杂质； 可拆卸的接头连接不牢或由于震动而松

8、动； 活动触头接触压力不够或接触表面粗糙不平易造成过热,20,电火花,电火花是电极间的击穿放电。可分为工作火花和事故火花。根据放电原理，又可分为：高电压火花放电、弧光放电、接点上的微弱火花。 高电压火花放电：一般400V以上，如静电放电。是由于高压电极间的空气绝缘层被破坏，会产生电晕放电、火花放电等现象,21,弧光放电,弧光放电：在开闭回路、断开配线、接触不良、短路、漏电、打碎灯泡等情况下在极短时间内发生的放电。 两个电极在一定电压下由气态带电粒子，如电子或离子，维持导电的现象。激发试样产生光谱。 当电源提供较大功率的电能时，若极间电压不高（约几十伏），两极间气体或金属蒸气中可持续通过较强的电

9、流（几安至几十安）,并发出强烈的光辉，产生高温（几千至上万度），这就是电弧放电。电弧是一种常见的热等离子体,22,接点上的微弱火花,在自动控制中用的继电器接点上，或电动机整流子、滑环等器件上产生的火花,23,电火花,一般电气设备很难避免电火花的产生，因此在有爆炸危险的场所必须根据物质的危险性选择正确的防爆电气设备。 特别注意：普通冰箱是不防爆的,24,爆炸性物质的分类,I类：矿井甲烷； 类：工厂爆炸性气体、蒸气、薄雾； 类：爆炸性粉尘、易燃纤维,25,爆炸性气体分级,分级标准：最大试验安全间隙、最小点燃电流。 矿井甲烷为级； 工厂爆炸性气体分成三级，即A、B、C； 这些物质按其引燃温度的不同又

10、分为T1、T2、T3、T4、T5、T6六组,26,M,27,爆炸性粉尘分级,爆炸性粉尘（包括易燃纤维）按其物理性质分为A、B两级； 按自燃温度分为T1-1、T1-2、T1-3三组,28,29,气体爆炸危险环境的分区,0级区域（简称0区）：在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地、短时间频繁地出现或长时间存在的场所。 1级区域（简称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级区域（简称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而短时间出现的场所,30,粉尘爆炸危险环境的分区,10级区域：在正常情况下，爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物，可能连续地、短时间内频

11、繁地出现或长时间存在的场所。 11级区域：在正常情况下，爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物不能出现，仅在不正常的情况下偶而短时间出现的场所,31,防爆电气设备的分类,本质安全型（i） 防爆特殊型（s） 隔爆型（d） 增安型（e） 正压型（P） 充油型（o） 充砂型（q） 无火花型（n,0级区域：ia级及特别0区设计的电气设备,1级区域：本质安全科为ib级，s级需特殊为1区设计的电气设备,所有的都可以用于2级区域,32,本质安全型（i,在正常运行或标准试验条件下所产生的火花或热效应均不能点燃爆炸型混合物的电路电气设备。 即产生的能量低于爆炸物质的最小点火能量,33,隔爆型（d,具有隔爆外壳，即使

12、内部有爆炸型混合物进入并引起爆炸，也不致引起外部爆炸型混合物的爆炸。 是根据最大不传爆间隙的原理设置的。 具有牢固的外壳，能承受1.5倍实际爆炸压力而不变形。 设备连续运转，其上升的温度不能引燃爆炸性混合物,34,增安型（e,也叫防爆安全型。 不会产生点燃爆炸型混合物的火花或达到危险的温度,35,正压型（P,具有保护外壳。 壳内充有惰性保护气体，且压力高于周围爆炸性混合物的压力，以避免外部爆炸性混合物进入壳内发生爆炸,36,充油型（o,将可能产生火花、电弧或危险温度的部件浸在油中，起到熄弧、绝缘、散热、防腐的作用，从而不能点燃油面以上和外壳周围的爆炸性混合物,37,充砂型（q,设备外壳内填充细

13、砂颗粒材料，使得外壳内产生的电弧、火焰传播，壳壁或颗粒材料表面产生的过热温度均不能点燃周围的爆炸性混合物,38,防爆特殊性（s,上述类型以外的防爆电气设备,39,无火花型（n,正常运行条件下不产生火花或电弧，也不产生能点燃周围爆炸性混合物的高温表面或灼热点,40,防爆电气设备的防爆标志及选型,电气设备I类隔爆型，标志为dI； 类隔爆型B级T3组其标志为dBT3； 类本质安全型Ia级B级T5组，其标志为iaBT5。 主体为增安型，其他部件为隔爆型B级T4组，则其标志为edBT4,41,第二节 静电及其控制,工业中，常见的静电产生的情况有： 通过管道抽吸不导电的液体、 混合不能互溶的液体、 用空气

14、输送固体和泄漏的蒸气与没有接地的导体接触,42,第二节 静电及其控制,工厂中，对于可能存在可燃性蒸气的操作，电荷积累超过0.1mJ就被认为是危险的。 该电量的静电很容易产生，在地毯上行走所产生的静电积累平均为20mJ，电压超过了几千伏,43,一、静电的产生,根据双电层概念，在两物质紧密接触后分离，当其接触间距达到或小于2510-8cm时，在其接触的界面上会产生电子的转移，失去电子的物质带正电，得到电子的物质带负电。 电子的转移是靠“逸出功”来实现的,44,逸出功,就是一个自由电子从金属内转移到金属外所需做的功，也称为功函数，用来表示，单位为电子伏特（eV）。 一般金属的功函数在35eV之间,4

15、5,逸出功,逸出功高者带负电（获得电子），低者带正电（失去电子）。 A、B两金属板由于逸出功不同，当紧密接触分离后就带上了静电荷,46,静电带电序列表,表中偏（+）端的功函数低，偏（-）端的功函数高，亦即是说处于前者的物质带正电，后者带负电,47,二、静电的积聚及其影响因素,一）静电的积聚 接触和摩擦带电：两种逸出功不同的材料接触或摩擦导致电荷重新分配，分离后分别带上不同电荷。 双层带电：电荷分离发生在固-液、气-液或液-液界面上，其中液体的流动带走一种电荷，将另一种电荷留在界面（如管壁）上,48,静电的积累,感应带电：导电物质，一端接触带静电荷物体，感应使得另一端也带静电荷。 输送带电：带电

16、的液体液滴或固体颗粒被置于绝缘的物体上时，会使绝缘物体带电,49,二）静电积聚的影响因素,1. 电阻率 在研究固体带静电时，用表面电阻率 研究液体带静电时，则用体电阻率 电阻率高的物体其导电性差，电子难以流失，自身也不易获得电子； 电阻率低的物质，导电性能好，电子获得和流失均较容易,50,1. 电阻率,电阻率在10111015cm者，极易积聚静电，危害较大，是防静电的重点：如汽油、煤油、苯、乙醚等。 至于电阻率大于1015cm者，不易产生静电，但若一旦产生静电，也较难消除。 原油、重油电阻率较低，一般静电问题不严重。但掺水后容易由于沉降产生流动电势带静电,51,52,2. 介电常数,介电常数也

17、称电容率，它同电阻率一起决定着静电产生的结果和状态。 当流体的相对介电常数超过20，不论是管道连续输送还是贮运，当有接地装置时都不会产生静电积聚,53,3. 静电消散的半衰期t1/2,静电愈不容易泄漏，危险性愈大。 通常取带电体上静电电量泄漏到原来一半所需要的时间叫静电消散半衰期。 半衰期是判断静电积聚的重要参数，静电半衰期t1/20.012s的，可以认为其静电的积聚是安全的,54,55,三、静电放电,火花放电 是两种金属物体间的放电,56,传播电极放电,接地导电体接近由导电体做衬里的带电绝缘体时的放电。 这些放电都具有较高的能量，能引燃可燃性气体和粉尘,57,尖端放电,是发生在粉尘堆圆锥表面

18、上的一种电极型放电。 高电阻率的粉尘（1010m） 粗糙颗粒的粉尘（直径1mm） 具有高电荷质量比的粉尘 充装速度大于0.5kg/s,58,电刷放电,是有着相对尖点的导电体（半径为0.1100mm）与另外一个导电体或带电的绝缘体表面之间的放电。 来自导电体的放电以像刷子的形状发光。 放电强度没有点对点的火花放电强度强，不大可能引燃粉尘。 然而，电刷放电能引燃可燃性气体,59,电弧放电,是来自粉尘上方空气中的云团放电。 由实验得知，类似闪电的放电，在体积小于60m3的容器或直径小于3m的塔中是不会发生的,60,电晕放电,同电刷放电类似。电极导体有尖点。 来自这种电极的放电具有足够的能量能引燃最敏

19、感的气体,61,四、流动电流,流动电流IS是流动的液体或固体将电子由一个表面转移至另一个表面所产生的电子流动。 当液体或固体流经管道（金属或玻璃）时，静电在流动的物质上产生。 该电流同电路中的电流类似,62,松弛时间,松弛时间是电荷被泄漏驱散所需要的时间,电导率,r相对介电常数,0为真空绝对介电常数，0=8.85*10(-12)F/m, 为介电常数，（=r0,63,五、静电电压差,图6-4 流体流动导致的加料管线上电荷的聚积,64,从金属管线接地至玻璃管末端的电压，由以下公式计算,65,66,例6-1,如图6-5中所示，计算的装料喷嘴和接地储罐间形成的电压。另外，计算存储在喷嘴中的能量和积累在

20、液体中的能量。分析说明在以下两个流速条件下的潜在危害。（1）31gpm（加仑/分钟）；（2）150gpm。已知软管长度为20ft（英尺）；软管直径为2in（英寸）；液体导电率为10-8-1/cm；介电常数为25.7；密度为0.88g/cm3。（注意单位的换算,67,68,六、电荷平衡,拥有数个进、出口管线的容器,69,六、电荷平衡,对于这类系统，需要用电荷平衡来建立电荷和积累的能量的时间函数。 通过考虑流入的电流、流出的液体所携带的电荷，以及由于松弛所导致的电荷损失，来建立电荷平衡,70,七、静电的危害,1、引起火灾爆炸 静电引起火灾爆炸的原因是静电放电火花能量达到周围可燃物的最小点火能量而引

21、起。 火花放电的能量是物体上的积聚的电量、物体的电容和物体电压的函数,71,作业,当向槽车中装苯时产生静电，测得静电压为1000V，电容为1.010-8F，如发生静电放电，问放电能量能否引起苯的燃烧或爆炸,72,静电火花引起火灾爆炸事故必须具备下列条件,要具备产生静电的条件。 要具备产生火花放电的电位。 有能产生火花放电的条件。 放电火花有足够能量。 现场环境有易燃易爆混合物,73,图6-8 最小引燃能与静电放电能量的比较,74,电击伤害,生产过程中产生的静电所引起的电击一般不致直接使人致命 但由此造成二次事故，如电击使人坠落或摔倒，或引起工作人员精神紧张，妨碍工作，甚至产生其他危害，是不能忽

22、视的,75,76,妨碍生产,由于静电力的存在，影响粉体的过滤和输送； 使纤维缠结、吸附尘土； 静电火花使胶片感光，降低质量； 使电子自动仪器受干扰，甚至使无线电通讯受到破坏等,77,易于形成高静电位的单元操作,高电阻率液体如二硫化碳、苯、汽油等在管道输送或自容器转注时。 压缩或液化气体，自喷嘴或裂缝喷出，尤其当含有杂质（包括乳化液或悬浮固体）时。 某些粉体在管道中输送时。 高电阻物料在搅拌、过滤、压碎、研磨、过筛时。 传动带传动、皮带输送时。 二物料压紧、剥离，胶片涂片时等,78,八、静电的控制,一）从工艺上控制静电产生 1. 合理设计与选材 利用静电序列表，尽可能选用相互摩擦或接触的两种物质

23、的带电序列位置接近，以降低静电产生； 使物料与不同材料制成的设备相接触，产生不同电性的静电以消除物料所带静电,79,1. 合理设计与选材,在有火灾爆炸危险场所，设备管道尽可能光滑平整无棱角，管径无骤变； 皮带传动应用导电皮带，运转速度要慢，要防止过载打滑、脱落，防止皮带与皮带罩相互摩擦； 输送高电阻率液体应自底部注入或自器壁缓缓流入器内； 尽量减少过滤器，并安装在管路的起端,80,2. 松弛,当将液体通过位于容器上部的管道抽吸到容器中时，分离过程产生流动电流是电荷积累的基础。 在管道刚要进入储罐处，通过增加一个放大截面的管道，可能会相当大地减少静电危害。 该控制提供了通过松弛来减少电荷的积累时

24、间,81,2. 松弛,在实际情况中，发现控制时间等于或大于所计算得到的松弛时间的1.5倍，该时间对于消除电荷积累来说足够了。 因此，“两倍松弛时间”准则提供的安全系数为4,82,3. 控制流速,对于液体物料的输送，通过控制流速可限制静电的产生。 烃类油管管径与流速应满足如下关系 0.64 原中石化总公司规定，铁路罐（槽）车浸没装油速度应满足下式关系： 汽车罐（槽）车浸没装油速度应满足 的关系,83,4. 控制杂质和水分,在油品输送过程中，当油料带有水分时，必须将流速限制在1m/s以下，否则，将会产生危险的静电,84,5. 控制温度,当不同温度油品混和时，由于温差，出现扰动也会产生静电,85,二

25、）泄漏导走静电,1. 空气增湿 在工艺条件允许的情况下，增加空气相对湿度可以降低静电非导体的绝缘性。 一般相对湿度在80时几乎不带静电，在70时就能减少带静电的危险,86,2. 加抗静电剂,加入抗静电剂使静电非导体增加吸湿性或导电性，从而改变物质的电阻率，加速静电荷的泄漏。 在传动带上涂一层工业甘油（50），由于吸湿使皮带表面形成一层水膜，也可达到防静电目的,87,3. 静电接地或连接,静电接地是将带电物体的电荷通过接地导线迅速引入大地，避免出现高电位，这是消除对地电位差的一个基本措施。 但它只能消除带电导体表面的自由电荷，对非导体的静电荷，效果是不大的,88,应静电接地的一般对象,生产或加工

26、易燃液体和可燃气体的设备及有关贮罐、气柜、输送管道、闸门、通风管及以金属丝网、过滤器等； 输送可燃性粉尘的管道和生产设备如混合器、过滤器、压缩气、干燥器、吸收装置、磨筛等； 注油或有机溶剂设备和油槽车，包括注油栈桥、铁轨机、油桶、磅秤、加油管、漏斗、容器及装卸油的船舶等,89,3. 静电接地或连接,为防止感应带电，凡有火灾爆炸危险场所，对平行管道间距小于10cm时，每隔10m应有跨线； 金属梁柱、构架与管道、金属设备、平台也应相互连接并接地,90,3. 静电接地或连接,连接和接地将整个系统的电压减少到地面水平，或者零电压。 这也消除了系统各部分之间积累的电荷，消除了潜在的静电火花,91,图6-

27、9 储罐和容器的连接和接地方法,92,图6-9 储罐和容器的连接和接地方法,93,图6-9 储罐和容器的连接和接地方法,94,图6-10 阀门、管道和法兰的连接方法,95,3. 静电接地或连接,玻璃和塑料衬里的容器，通过衬垫或金属探针接地。 当操作具有低导电性的液体时，该技术无效。 这种情况下，充装管线应延伸到容器的底部，以帮助消除来自充装操作中分离过程导致的电荷（和聚集）。 另外，充装速度应该足够低，以便使由流动电流产生的电荷最少,96,图6-11 玻璃衬里容器接地,97,图6-12 插入管是为了避免自由下落和静电电荷的积聚,98,4. 浸渍管,延伸的管线，有时也叫做浸渍腿，或浸渍管，减少了

28、当液体被允许自由下落时的静电积聚。 然而当使用浸渍管时，必须十分小心，要防止充装停止时，液体因虹吸而倒流出来,99,5. 静置存放,装料时液面电压峰值常出现在停泵后510s时间内，然后逐步衰减，其过程随油品不同而异，因此停泵后不许马上检测、取样,100,三）采用中和电荷的方法,这类方法主要是装静电消除器(也叫静电中和器)。 静电中和器就是能产生相反电荷离子的装置。 由于产生了相反电荷离子，物体上的静电荷得到相反符号电荷的中和，从而消除静电的危害,101,四）人体防静电,1. 人体防静电措施 在工作时穿防静电工作鞋，电阻应小于1108； 禁止穿羊毛或化纤厚袜； 穿防静电工作服或手套和帽子，不穿厚毛衣，可穿棉制品服装,102,1. 人体防静电措施,在人体必须接地的场所，应有金属接地棒，当手接触时即可导走人体静电。 坐着工作，可在手腕上佩带接地腕带等,103,2. 导电工作地面,产生静电场所的工作地面应是静电的导体，其泄漏电阻既要小到防止人体积聚静电，又要考虑不会由于误触动力电导致人体伤害。 导电性地面通常指电阻率在106m以下的材料制成的地面,104,2. 导电工作地面,定时洒