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防火防爆技术

    防火防爆技术是工业安全技术的重要内容之一,为了保证安全生产,首先必须做好预防工作,消除可能引起燃烧爆炸的危险因素,这是最根本的解决方法。从理论上讲,使可燃物质不处于危险状态,或者消除一切着火源,这两个措施,只要控制其一,就可以防止火灾爆炸事故的发生,但在实践中,由于生产条件的限制或某些不可控因素的影响,仅采取一种措施是不够的。往往需要采取两方面的措施,以提高生产过程的安全程度。另外还应考虑其他辅助措施,以便在万一发生火灾爆炸事故时,减少危害程度,将损失减少到最低限度,这些都是在防火防爆工作中必须全面考虑的问题。
    各种工业生产,根据其特点都存在这样或那样的火灾和爆炸事故的危险性,为了使这种可能性不致转化成现实,把事故消灭在产生之前,除在思想上根除事故难免论的消极情绪外,从技术上来说应该把握住每一个环节,从设计工作开始,就采取各种措施,消除可能造成火灾爆炸事故的根源。下面归纳一些常用的一般措施。
    (1)控制可燃物和助燃物
    ①工艺过程中控制用量。在工艺过程中不用或少用易燃易爆物,这是一个“釜底抽薪”的办法。当然这只有在工艺上可行的条件下进行,如通过工艺或生产设备的改革,使用不燃溶剂或火灾爆炸危险性较小的难燃溶剂代替易燃溶剂。一般说沸点较高的物质(液体),不易形成爆炸浓度,如沸点在110℃以上的液体,在常温(18~20℃)下,通常不会形成爆炸浓度。
    ②加强密闭。为了防止易燃气体、蒸气和可燃性粉尘与空气形成爆炸性混合物,应设法使生产设备和容器尽可能密闭,对于具有压力的设备,更应注意它的密闭性。以防止气体或粉尘逸出与空气形成爆炸浓度;对真空设备,应防止空气流入设备内部达到爆炸极限。因此开口的容器、破损的铁桶、容积较大没有保护的玻璃瓶不允许储存易燃液体;不耐压的容器不能储存压缩气体和加压液体。
    对危险设备及系统应尽量采用法兰连接,但要保证安装检修方便;输送危险气体、液体的管道应采用无缝钢管,盛装腐蚀性液体介质的容器,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;如设备本身不能密封,可采用液封、负压操作,以防系统中有毒或可燃性气体溢入厂房。
    所有压缩机、液泵、导管、阀门、法兰接头等容易漏油、漏气部位应经常检查,填料如有损坏应立即调换,以防渗漏,设备在运转中也应经常检查气密情况,操作压力必须严格控制,不允许超压运行。
    ③搞好通风除尘。要使设备完全密封是有困难的,尽管已经考虑得很周到,但总会有部分蒸气、气体或粉尘泄漏到设备外。因此,必须采取另外的安全措施,使可燃物的含量达到最低,也就是说要保证易燃、易爆,有毒物质在厂房(含库房)里不超过最高容许浓度,这就要设置良好的通风除尘装置。
    通风按动力分为机械通风和自然通风。自然通风是依靠室外风力造成的风压和室内外温度差所造成的热压使空气流动。机械通风是依靠风机造成的压力使空气流动。
    通风按作用范围可分为局部通风和全面通风。局部通风是利用局部气流,使局部工作地点不受有害物的污染;全面通风是向厂房供给新鲜空气,同时从室内排除污染空气,使空气中有害物质的含量不超过最高容许浓度。
    事故通风,当生产设备发生偶然事故时,会突然散发大量有害气体或有爆炸危险气体的车间,应设置事故排风,以备急需时使用。
    对通风排气的要求,应依据下面两点考虑,即当仅是易燃易爆物质,其在车间内的容许浓度可以按爆炸极限考虑,一般应低于爆炸下限的1/4;对于既易燃易爆,又具有毒性的物质,应考虑到在有人操作的场所,其容许浓度只能从毒性的最高容许浓度来决定,因为一般情况下毒物的最高容许浓度比爆炸下限还要低得多。
    对存在粉尘爆炸的场所,其通风除尘设计应符合《采暖通风和空气调节设计规范》(GBJ 19-87)、《粉尘防爆安全规程》(GB 15577 1995)等的有关规定。
    ④惰性化。在可燃气体、蒸气或粉尘与空气的混合物中充人惰性气体,降低氧气、可燃物的体积分数,从而消除爆炸危险和阻止火焰的传播,这就是惰性化。
    对大多数可燃气体而言,最低氧气浓度约为10%(体积分数),对大多数粉尘而言,最低氧气浓度约8%(体积分数)。
    ⑤监测空气中易燃易爆物质的含量。测定厂房空气中生产设备系统内易燃气体、蒸气和粉尘浓度,是保证安全生产的重要手段之一。特别是在厂房或设备内部要动火检修时,要测定易燃气体、蒸气和粉尘是否超过卫生标准或爆炸极限。当有人进入设备时,还应监测含氧量,不论过高或过低均不相宜。
    在可燃有毒特质(气体、蒸气、粉尘)可能泄漏的区域设报警仪,这是监测空气中易燃易爆物质含量的重要措施。
    ⑥工艺参数的安全控制。在化工生产过程中,工艺参数主要是指温度、压力、流量、原料配比等。按工艺要求严格控制工艺参数在安全限度以内,是实现化工安全生产的基本条件,而对工艺参数的自动调节和控制则是保证生产安全的重要措施。
    (2)着火源及其控制 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、自动发热、电气火花、静电火花、雷击和光、热、射线等。对于这些着火源,在有火灾爆炸危险的生产场所都应引起充分的注意和采取严格的预防措施。
    ①明火及高温表面。明火是指敞开的火焰、火星等。敞开的火焰具有很高的温度和很大的热量,是引起火灾的主要的火源。常见的明火包括生产用火,生活用火。
    生产用火,如电焊和气焊,喷灯、加热炉、翻砂化铁炉、垃圾焚烧炉,非防爆型的电气设备、开关等。
    生活用火,如烟头、火柴、打火机、煤气灶、煤油炉等。
    为防止明火引起的火灾、爆炸事故,在进行电焊和气焊操作时,应严格遵守动火安全规程。在易燃易爆场所,不得使用蜡烛、火柴或普通灯具照明,应采用封闭式或防爆型电气照明。禁止吸烟和携入火柴、打火机等,只允许在指定地点吸烟。
    喷灯是一种轻便的加热工具,维修时经常使用,在有火灾爆炸危险场使用应按动火制度进行。
    烟囱飞火、汽车、拖拉机、柴油机等的排气管喷火等都可能引起可燃、易燃气体或蒸气的爆炸事故,故此类运输工具不得进入危险场所,烟囱应有足够高度,必要时装火星熄火器,在一定范围内不得堆放易燃易爆物品。
    高温表面,固体表面温度超过可燃物的燃点时,可燃物接触到该表面有可能一触即燃,另一种情况是可燃物接触高温表面长时间烘烤升温而着火。常见的高温表面:通电的白炽灯泡、电炉及其通电的镍铬丝表面,干燥器的高温部分,由机械摩擦导致发热的传动部分,高温管道表面,烟囱、烟道的高温部分等。此外,熔炉的炉渣及熔融金属也属此例。
    ②摩擦与撞击。摩擦与撞击往往成为引起火灾爆炸事故的原因。如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;磨床砂轮等摩擦及铁器工具相撞击或与混凝土地面撞击发生火花;导管或容器破裂,内部溶液和气体喷出时摩擦起火等。
    因此,在有火灾爆炸危险的场所,应采取防止火花生成的措施。
    a.机器上的轴承等转动部件,应保证有良好的润滑和及时加油,并经常清除附着的可燃污垢,机件摩擦部分,如搅拌机和通风机上的轴承,最好采用有色金属或用塑料制造的轴瓦。
    b.锤子、扳手等工具应用铍青铜或镀铜的钢制作。
    c.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。
    d.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。
    e.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)。
    f.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。
    g.防爆生产厂房,应禁止穿带铁钉的鞋,地面应采用不产生火花材料的地坪。
    h.吊装盛有可燃气体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。
    ③绝热压缩。气体在很高压力下突然压缩时,释放出来的热量来不及导出,温度骤然增高,能使可燃物质受热自燃,
    ④防止电气火花。电气设备或线路出现危险温度、电火花和电弧是引起可燃气体、蒸气和粉尘着火、爆炸的一个主要点火源。
    电气设备发生危险温度的原因是由于在运行过程中设备和线路的短路,接触电阻过大,超负荷和通风散热不良造成发热量增加,温度急剧上升,出现大大超过允许温度范围的危险温度,不仅能使绝缘材料,可燃物质和积落的可燃粉尘燃烧,而且能使金属熔化,酿成电气火灾。
    电气火花有两种:一是电气设备正常工作时产生的火花;二是电气设备和线路发生故障或误操作出现的火花。电火花一般具有较高温度,特别是电弧温度可达5000~6000℃,不仅能引起可燃物质燃烧,还能使金属熔化飞溅,构成新的火源。
    根据爆炸危险场所电气设备安全技术规程的有关规定,爆炸物质按它们的物态共分为三大类。Ⅰ类:矿井甲烷;Ⅱ类:工厂爆炸性气体、蒸气、薄雾;Ⅲ类:爆炸性粉尘、易燃纤维。
    爆炸性气体按其最大试验安全间隙和最小点燃电流比进行分组,矿井甲烷工级;工厂爆炸性气体分成三组,即ⅡA、ⅡB、ⅡC。
    爆炸粉尘(包括易燃纤维)按其物理性质分为ⅢA、ⅢB两级。
    为了防止电火花引起的火灾,应在具有燃烧、爆炸危险的场所,根据其危险等级选择合适的防爆电气设备或封闭式电气设备。
    要选用检验合格的产品,制定严格的操作规程及检查制度,建立经常性的维修制度,保证电气设备的正常运行。
    引入易燃易爆场所的电线应绝缘良好,并敷设在铁管内,防止因短路产生的电火花。
    ⑤消除静电。静电在工业生产上的应用日趋广泛,但静电也能带来危险,如静电火花放电,往往酿成火灾爆炸及事故,因此消除静电也就成为安全技术中的一个重要问题。
    物料之间摩擦会产生静电,聚积起来可达到很高的电压。静电放电时产生的火花能点燃可燃气体、可燃蒸气和粉尘与空气的混合物。
    防止静电危害的基本途径有:在工艺方面控制静电的发生量;或采用泄漏导走的方法,消除静电荷积聚;或另外利用设备生产出异性电荷,来中和生产过程中产生的静电电荷,使其呈中性。
    a.限制输送速度,降低物料移动中的摩擦速度或液体物料在管道中的流速等工作参数,可限制静电产生,对液体物料来说,控制流速是减少静电电荷产生的有效办法。为了不影响生产,将最大允许流速定为安全流速,使物料在输送中不超过安全流速的规定。不同管径的允许最大流速见表4-6。表4-6的规定是指单一品种纯净产品正常时在管道内的流动速度。当处于特殊情况时,应按表4-7中的规定。
    表4-6    不同管径的允许最大流速


    表4-7    特殊情况下的允许最大流速

    b.采用泄漏导走的措施
    (a)空气增湿。在工艺条件允许情况下,增加空气中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。增湿方法以可采用通风系统调湿,地面洒水及喷放水蒸气等。
    (b)加抗静电剂。在橡胶或塑料生产中可加入石墨、炭黑、金属粉末等材料制成防静电橡胶或塑料。在皮带上涂一层工业甘油(50%),由于吸潮、使皮带表面形成一层水膜,也可以达到防静电的目的。
    (c)静电接地。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,对非导体的静电荷是无法导走的。
    (d)静置存放。装料时液面电压峰值常出现在停泵后5~10s时间内,然后逐步衰减,因此停泵后不许马上检尺、取样。一般对容积小的槽车在装完后等2min可取样,对大容积储罐各国都有不同规定。英国、美国提出停油后半小时才能工作。我国石化系统规定的静止时间,可参照中国石化总公司制订的《易燃可燃液体防静电安全规程》实施。
    c.采用中和电荷的方法。这方面的方法主要是装静电消除器。静电消除器实际上也就是一种离子发生器。它是以产生离子来消除静电危害的一种设备。
    d.人体防静电。人体防静电包括接地、穿防静电鞋、防静电工作服以及加强静电安全操作等。
    (a)人体接地。防静电的场所入口处、外侧,应有裸露的金属接地物,如采用接地的金属门,扶手,支架等。在人体必须接地的场所,应装设金属接地棒,当手接触时即可导出人体静电。
    (b)在有静电危害的场所应注意着装,工作人员应穿戴防静电工作服、鞋和手套,不得穿用化纤衣物。
    (c)采用导电工作地面。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。国内一般要求为3×104Ω≤R≤106Ω。
    (d)安全操作。在工作中尽量不做与人体静电放电有影响的动作,如接近或接触带电体以及与地相绝缘的工作环境,在工作场所不穿脱衣服鞋帽、不梳头等;合理使用规定的劳保用品和工具;不得携带与工作无关的金属物品,也不许穿带钉子鞋等进入现场。
    ⑥防止雷电火花。雷电产生的火花温度之高,可熔化金属,是引起燃烧爆炸事故的祸根之一。防雷电火花的最主要措施是按规范安装避雷针,在数量上、质量上都应符合要求。

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