过程安全管理基本知识-防火防爆基础知识

过程安全管理基本知识——防火防爆基础知识一、燃烧的基本原理1.燃烧的定义和条件燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和(或)发烟现象。放热、发光和生成新物质是燃烧现象的三个特征。燃烧是一种氧化反应，燃烧必须同时具备可燃物、助燃物和点火源三个条件，称之为燃烧三要素。2.燃烧的类型根据燃烧的起因不同，燃烧可分为闪燃、着火和自燃三类。3.燃烧过程可燃物质聚集状态不同，受热后所发生的燃烧过程也不同。除结构简单的可燃气体外，大多数可燃物质的燃烧并非物质本身在燃烧，而是液体蒸气或物质受热分解出的气体在气相中燃烧。4.火灾的分类国家技术标准《火灾分类》(GB/T4968)将火灾分为以下几类：(1)A类火灾：固体物质火灾。这种物质通常具有有机物性质，一般在燃烧时能产生灼热的余烬。(2)B类火灾：液体或可熔化的固体物质火灾。(3)C类火灾：气体火灾。(4)D类火灾：金属火灾。(5)E类火灾：带电火灾。物体带电燃烧的火灾。(6)F类火灾：烹饪器具内的烹饪物(如动植物油脂)火灾。二、爆炸基本原理1.爆炸的概念爆炸是指一种极为迅速的物理或化学的能量释放过程。在此过程中，系统的内在势能转变为机械功及光和热的辐射等。爆炸时由于压力急剧上升而对周围物体产生破坏作用，爆炸的特点是具有破坏力、产生爆炸声和冲击波。2.爆炸的类型爆炸按起因可以分为物理性爆炸和化学性爆炸两大类。3.爆炸极限可燃气体、粉尘或可燃液体的蒸气与空气(氧气)形成的混合物遇火源发生爆炸的极限浓度称为爆炸极限。可燃性混合物在遇到点火源后可能蔓延爆炸的最低和最高浓度，分别称为该气体或蒸气、粉尘的爆炸下限和爆炸上限。在下限和上限之间的浓度范围称为爆炸范围。在外界条件不变的情况下，混合物的浓度低于下限或高于上限时，既不能发生爆炸也不能发生燃烧。可燃性气体或液体蒸气的爆炸极限范围越宽，爆炸下限越低，出现爆炸条件的机会也就越多，其爆炸危险性越大。可燃液体的爆炸极限还与液体所处的环境温度有关。由于液体的蒸发量会随着温度的变化而改变，当可燃液体受热蒸发出的蒸气浓度达到其爆炸浓度极限时，所对应的温度范围，叫做该可燃液体的爆炸温度极限。爆炸温度极限也同样具有上限和下限之分。可燃液体的爆炸温度下限也就是液体的闪点。爆炸温度上限，即液体在该温度下蒸发出等于爆炸浓度上限的蒸气浓度。同样，可燃液体爆炸温度上、下限值之间的范围越大，爆炸危险性就越大。4.常见工业爆炸事故类型(1)可燃气体与空气混合引起的爆炸事故；化工自动化控制仪表作业操作资格培训考枝教材(2)可燃液体蒸气与空气混合引起的爆炸事故；(3)可燃粉尘与空气混合引起的爆炸事故；(4)间接形成的可燃气体(蒸气)与空气混合引起的爆炸事故；(5)易燃可燃物与其他氧化剂的接触混合爆炸事故；(6)敏感物质的自身分解爆炸事故；(7)火药、炸药及其制品的爆炸事故；(8)锅炉及压力容器的爆炸事故，这类爆炸属于物理爆炸。三、电气火灾爆炸的预防1.电气火灾爆炸危险区域的划分电气火灾爆炸危险区域，指在危险化学品生产、使用、储存、经营过程中，可能产生燃烧或爆炸性混合物，可能引发火灾爆炸的危险场所。按场所中存在物质的物态不同，防爆标准将危险场所分为爆炸性气体环境和可燃性粉尘环境。又按场所危险物质存在时间长短，将两类危险环境分区：爆炸性气体环境分为0区、1区和2区；可燃性粉尘环境分为20区、21区和22区。《爆炸性气体环境用电气设备第14部分：危险场所分类》(GB3836.14),对爆炸性气体环境的规定：0区——爆炸性气体环境连续出现或频繁出现或长时间存在的场所。1区——在正常运行时，可能偶尔出现爆炸性气体环境的场所。2区——在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现，仅是短时间存在的场所。2.动力、照明及电气系统的防火防爆(1)正确选择使用电气设备，爆炸和火灾危险场所使用的电气设备，应根据危险区域等级、危险物质类别、电气设备种类和规定使用条件，选择相应的电气设备(Ⅱ类)类型：①隔爆型(标志d),有坚固的防爆外壳，可承受内部爆炸性混合物的爆炸压力，并阻止向外部空间传爆的电气设备。②增安型(标志e),又称防爆安全型，正常运行条件下不产生火花、电弧或危险温度的电气设备。③本质安全型(标志i),正常运行或在标准试验条件下，产生的火花或热效应不能点燃爆炸性混合物的电气设备。④正压型(标志p),称防爆通风充气型，即在外壳内充保护气体(空气或惰性气体),保持正压阻止外部爆炸性混合物进入的电气设备。⑤油浸型(标志o),即将全部或某些带电部分浸入绝缘油，使之不能引燃油面上方或外壳周围爆炸性混合物的电气设备。⑥充砂型(标志q),外壳内充填细颗粒材料，在规定的使用条件下，避免引燃壳外爆炸性混合物的电气设备。⑦无火花型(标志n),即正常运行条件下不产生火花或电弧、高温表面或灼热点，避免发生点燃故障的电气设备。⑧浇封型(标志m),把可能产生危险火花、电弧、能量密封起来的电气设备。(2)避免电气设备故障。避免短路、超载运行、接触电阻过大。严禁以铜或铁丝替代熔断丝，不得乱拉电线，不得接入过多或功率过大的电气设备。四、火灾爆炸危险物的控制防火防爆根本途径是防止反应的有机原料、产品与空气(氧气)形成爆炸性混合物与点火源同时存在。应加强可燃物的管理和控制，防止可燃物泄漏与空气混合，或防止空气进入设备内，在系统内形成爆炸性混合物。1.加强设备密闭密闭设备系统是防止可燃物质与空气形成爆炸性混合物的最有力措施之一。为保证设备的密闭性，应注意如下安全要求：(1)有燃烧爆炸危险的设备管道，少用法兰连接，尽量使用焊接。必须使用法兰的，应根据压力的要求，选用不同的法兰。密封圈的选用要符合温度、压力和介质的要求。(2)输送可燃物的管道应采用无缝钢管，盛装腐蚀性介质的容器底部尽量不装设阀门，腐蚀性液体应从顶部抽吸排出。(3)对正负压设备系统，要严格控制压力，防止超压。2.惰性气体保护在氧化反应体系中加人氮气、水蒸气等惰性气体，就会使爆炸极限变窄，当情性气体的浓度达到一定程度时，甚至可使混合物不发生爆炸。3.通风排气在有火灾爆炸的危险的场所内，尽管采取很多措施使设备密闭，但总会有部分可燃气体(蒸气)泄漏出来。采用通风排气可以降低场所内可燃物的浓度，是防止形成爆炸性混合物的一个重要措施。五、点火源的控制消除控制点火源是消除燃烧三要素同时存在，预防火灾和爆炸的最重要措施之一。氧化反应场所点火源主要有明火、高温表面、摩擦和撞击、化学反应热、电气火花、静电火花等。对这些火源要引起高度重视，并采取严格的控制措施。1.明火和高温表面化工反应区域为火灾爆炸危险场所，为禁火区。在此场所进行明火作业，应严格执行动火制度，采取预防措施，并加强监督检查，以确保安全作业。高温物料输送管线不应与可燃物、可燃建筑构件等接触；应防止可燃物散落在高温物体表面上；可燃物的排放口应远离高温物体表面；高温物体表面必要时可做隔热处理。当采用高温熔盐载热体时，应严格控制熔盐的配比，不得混入有机杂质，以防载热体在高温下燃烧爆炸。2.摩擦和撞击轴承缺油、润滑不匀时，会因摩擦而发热，引起附着可燃物着火。因此对轴承等转动部位要按规定进行检查及时加油，保持良好润滑，并及时清除附着可燃污垢。铁器相互撞击或撞击混凝土地面会产生火花，在氧化反应场所应避免使用铁器工具，禁止穿带铁钉子的鞋。装运盛装易燃易爆危险品的金属容器时，应禁止拖拉、抛掷、振动，以防相互撞击或与混凝土地面撞击产生火花。3.电气和静电火花在具有爆炸火灾的危险场所，如果电气设备不符合防爆规程的要求，则电气设备所产生的火花、电弧和高温可能导致火灾爆炸事故的发生。因此，在火灾爆炸危险环境，应根据电气设备使用环境的等级、电气设备的种类和使用条件选择电气设备和电气线路。应尽量少使用携带式电气设备，少装插销和局部照明灯。更换灯泡时应停电操作。在爆炸危险场所一般不应进行测量操作。在化工生产中物料泄漏喷出、摩擦搅拌、物料输送均可产生静电，静电火花可引起可燃性气体、蒸气的燃烧或爆炸。因此，在操作上适当安排加料顺序，控制物料输送、卸料、搅拌速度，减少静电产生。生产设备和管道应采用静电良导体，并应保证装置、设备和管道良好接地。现场操作人员禁止穿戴化纤、丝绸衣物，应穿戴防静电的工作服、鞋和手套。六、限制火灾爆炸蔓延扩散的措施限制火灾爆炸蔓延扩散是防止已发生的火灾爆炸扩展到其他部位，是防火防爆的一条重要措施。主要措施如下。1.阻火装置阻火装置是为了防止外部火焰或火星进入有燃烧爆炸危险的设备、管道、容器内，或阻止火焰在设备和管道之间扩展，防止火灾爆炸发生。常用阻火装置有阻火器、防回火装置、安全液封和火星熄灭器。(1)阻火器。阻火原理是根据火焰在管道中传播速度随着管径的减小而降低，当管径小到到某数值时，火焰不能传播，导致火焰熄灭。阻火器常用于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，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、设备、管道的排气管末端。阻火器有金属网型、波纹金属片型和砾石型。(2)防回火装置。其作用原理与阻火器相同，主要用于气焊或气割时，防止火焰进入容器并阻止火焰在管道中蔓延。(3)单向阀。单向阀也称为止逆阀、止回阀，仅允许液体向一个规定方向流动，遇有回流时即自行关闭，可防止高压窜入低压引起容器、设备和管道的爆裂，也可以作为可燃气体管线上的防止回火的安全装置。生产上常用的单向阀有升降式、摇板式及球式。2.阻火设施阻火设施是把火灾限定在一定范围内，阻断火势蔓延的安全构件或设施。常用的阻火设施有防火门、防火墙、防火堤、防火集流坑等。