火灾爆炸预防基本原则
(1)防止和限制可燃可爆系统的形成
【注】该条原则也是防止爆炸的一般原则,具体内容如下:
- 控制混合气体中可燃物含量在爆炸极限以外。
- 使用惰性气体取代空气。
- 使氧气浓度处于其极限值以下。
- 控制、监视混合气体各组分浓度。
- 装设报警装置和设施。
(2)尽可能消除或隔离各类点火源(最基本措施)
(3)阻止和限制火灾爆炸的蔓延扩展
点火源及其控制
(一)明火
(1)加热用火
- 加热易燃物料时,要尽量避免采用明火设备。宜采用热水或其他介质间接加热,如蒸汽或密闭电气加热等加热设备,不得采用电炉、火炉、煤炉等直接加热。
- 明火加热设备,应远离可能泄漏易燃气体或蒸气的工艺设备和储罐区,并应布置在其上风向或侧风向。有飞溅火花的加热装置,应布置在上述装置侧风向。
- 工作结束时,应及时清理,不得留下火种。
(2)维修焊割用火
- 在输送、盛装易燃物料的设备、管道上,或在可燃可爆区域动火时,应将系统和环境进行彻底清洗或清理。如该系统与其他设备连通时,应将相连的管道拆下断开或加堵盲板,再进行清洗。
- 然后用惰性气体吹扫置换,气体分析合格后方可动焊。可燃气体应符合:
- ① 爆炸下限≥4%的可燃气或蒸气,浓度应小于0.5%。
- ② 爆炸下限<4%的可燃气或蒸气,浓度应小于0.2%。
- 动火现场应配备必要的消防器材,并将可燃物品清理干净。
- 气焊作业时,应将乙炔发生器放置在安全地点,以防回火爆炸伤人或将易燃物引燃。
- 电杆线破残应及时更换或修理,不得利用与易燃易爆生产设备有联系的金属构件作焊接地线,以防止在电路接触不良的地方产生高温或电火花。
(3)其他要求
- 化工厂内的火炬与甲、乙、丙生产装置、油罐和隔油池应保持100m的防火间距。
- 在有火灾和爆炸危险的场所应注意:
- 不得使用明火或普通照明灯具照明。
- 汽车或拖拉机进入时,排气管上应安装火花熄灭器。
- 应在醒目的位置张贴警示标记。
- 明火与有火灾爆炸危险厂房应保证足够的安全距离。
(二)摩擦和撞击
- 在易燃易爆场所,工人应禁止穿钉鞋,不得使用铁器制品。
- 搬运储存可燃物体和易燃液体的金属容器时,应当用专门的运输工具,禁止在地面上滚动、拖拉或抛掷,并防止容器的互相撞击,以免产生火花,引起燃烧或容器爆裂。
- 在有爆炸危险的生产中,机件的运转部分应该用两种材料制作,其中之一是不发生火花的有色金属(如铜、铝)。
- 易发生火花的金属制作的机械设备,应当使其在真空中或惰性气体中操作。
- 输送可燃气体或易燃液体的管道应做耐压试验和气密性检查。
- 地面应铺沥青、菱苦土等较软的材料。
(三)电气设备
(四)静电和雷电放电
(五)化学能和太阳能
(1)化学能
- 电石、金属钠、五硫化磷均可与水作用分解放出易燃气体。
- 硝化棉、赛璐珞受热能放出氧化氮(催化作用),引起爆炸。
(2)太阳能
- 直射太阳管通过凸透镜、圆形玻璃瓶会形成高温焦点。
- 有爆炸危险的厂房和仓库采取遮阳措施,窗户采用磨砂玻璃。
惰性气体保护
(1)采取的惰性气体(或阻燃气体)主要有氮气、二氧化碳、水蒸气、烟道气等。
- 水蒸气不适用于高温和电气环境。
- 采用烟道气应经过冷却,并除去氧及残余的可燃组分。
- 氮气等惰性气体在使用前应经过气体分析,含氧量不得超过2%。
(2)以下情况通常需考虑采用惰性介质保护:
- 可燃固体的粉碎、筛选及粉末输送,采用惰性气体覆盖。
- 处理可燃易燃物料系统,进料前用惰性气体置换。
- 将惰性气体通过管线与火灾爆炸危险设备、储罐等连接(气体灭火)。
- 易燃液体利用惰性气体充压输送。
- 有爆炸危险的生产场所,电气、仪表采用充氮正压保护。
- 易燃易爆系统检修动火前,用惰性气体进行吹扫置换。
- 易燃易爆气体泄漏时,采用惰性气体冲淡。
(3)惰性气体需用量取决于允许最高含氧量(氧限值),其公式如下:
X=(21-w0)V/(w0-w0′)
X——惰性气体需用量,L;w0——氧限值,%;w0‘——惰性气体含氧量,%;V——设备容积(即空气容积,含氧21%),L
系统密闭和正压操作
如果盛装可燃易爆介质的设备或系统气密性不良,就会造成可燃易爆介质逸出,在其周围空间形成爆 炸性混合物;当设备或系统处于负压状态时空气就会渗入,使其内部形成爆炸性混合物。
(1)验收新设备、设备修理后及在使用过程中,必须用水压试验检查密闭性,测定其否漏气并进行气体分析。此外,可于接缝处涂抹肥皂液进行充气检测。
(2)无味气体(氢、甲烷等)的检测可在其中加入显味剂(硫醇、氨)。
(3)当设备内充满易爆物质时,要采用正压操作。
(4)设备内压力不能高于或低于额定数值。通常设置压力报警器,压力失常时及时报警。
(5)爆炸危险度大的可燃气体或可燃粉尘(如乙炔、氢气、镁粉等)以及危险设备和系统,在连接处应尽量采用焊接接头,减少法兰连接;必须使用法兰连接时,尽量选用止口连接面型。
厂房通风
(1)用通风的方式使可燃气体、蒸气或粉尘的浓度不致达到危险的程度,一般应控制在爆炸下限1/5以下。
(2)比空气重的可燃气体或蒸气,车间或厂房的下部亦应设通风口。
(3)从车间排出含有可燃物质的空气时,应设防爆的通风系统,鼓风机叶片应采用碰撞不会发生火花的材料制造,通风管设置防火阀。
以不燃溶剂代替可燃溶剂
以不燃或难燃的材料代替可燃或易燃材料,是根本措施。
使用汽油、丙酮、乙醇等易燃溶剂的生产,可以用四氯化碳、三氯乙烷等溶剂代替。
防火防爆安全装置
(一)阻火隔爆装置
(1)阻火隔爆技术按作用机理分为:
① 机械隔爆:依靠某些固体或液体阻隔火焰的传播
【例如】工业阻火器、主动式和被动式隔爆装置。
② 化学抑爆:通过释放某些化学物质来抑制火焰的传播
(2)工业阻火器
- 工业阻火器依靠本身的物理特性来阻隔火焰。分为机械阻火器、液封和料封阻火器。
- 工业阻火器常用于阻止爆炸初期火焰的蔓延,一些具有复合结构的机械阻火器也可阻止爆轰火焰的传播。
- 工业阻火器在工业生产中时刻都起作用,对流体阻力较大。
- 工业阻火器对于纯气体介质才是有效的,对气体中含有杂质(如粉尘、易凝物等)的输送管道,应当选用主动、被动式隔爆装置为宜。
(2)主/被动式隔爆装置
- 该类装置是靠装置某一元件动作阻隔火焰。
- 主动式隔爆装置:由一灵敏的传感器探测爆炸信号,经放大后输出给执行机构,控制隔爆装置喷洒抑爆剂或关闭阀门。
- 被动式隔爆装置:主要有自动断路阀,管道换向隔爆等形式,是由爆炸波推动隔爆装置的阀门或闸门来阻隔火焰。
- 主动式、被动式隔爆装置只是在爆炸发生时才起作用,不动作时对流体阻力小。气体中含杂质的管道,应选用主动式、被动式隔爆装置。
(3)其他阻火隔爆装置
单向阀(止回阀或止逆阀) | 避免在燃气或燃油系统中发生液体倒流、高压窜入低压造成容器管道的爆裂、发生回火时火焰倒吸和蔓延等。 |
阻火阀门 | 阻止火焰沿通风管道或生产管道蔓延而设置的阻火装置。 |
火星熄灭器(防火罩、防火帽) | 1)烟气由管径较小的管道进入管径较大的火星熄灭器中,气流由小容积进入大容积,致使流速减慢、压力降低,火星沉降。 2)设置网格等障碍物将较大的火星挡住。 3)设置旋转叶轮改变烟气流向,增加路程,加速火星熄灭或沉降。 4)用喷水或通水蒸气的方法熄灭火星。 |
(4)化学抑制防爆
- 由高灵敏度的爆炸探测器探测爆炸发生瞬间的危险信号,通过控制器启动抑爆装置,迅速将抑爆剂喷入被保护的设备中。该系统由爆炸探测器、爆炸抑制器和控制器组成。
- 化学抑爆技术可以避免有毒或易燃易爆物料、明火等窜出设备,对设备强度的要求较低。
- 抑爆剂有化学粉末、水、卤代烷和混合抑爆剂等。
- 化学抑爆的适用范围
- 化学抑爆可用于装有气相氧化剂中可能发生爆燃的气体、油雾或粉尘的任何密闭设备。
- 泄爆易产生二次爆炸。
- 无法开设泄爆口的设备。
- 所处位置不利于泄爆的设备。
(二)防爆泄压装置
(1)安全阀
- 安全阀按其结构和工作原理分为杠杆式、弹簧式和脉冲式安全阀。
- ① 杆杠式:对振动敏感,因振动易泄漏,不适于持续运行的系统;限于中、低压系统;适于温度较高的系统。
- ② 弹簧式:对振动敏感性小,可用于移动式的压力容器;高温影响弹簧力,不适于高温系统。
- ③ 脉冲式:结构复杂,只使用于安全泄放量很大的系统;用于高压系统。
- 安全阀按其气体排放方式分为全封闭、半封闭和敞开式安全阀。
- ① 全封闭式安全阀:主要用于存有有毒或易燃气体的系统。
- ② 半封闭式安全阀:多用于存有对环境无害气体的系统。
- ③ 敞开式安全阀:多用于存有压缩空气、水蒸气的系统。
- 设置安全阀应注意的事项:
- 新装安全阀,应有产品合格证;安装前应由安装单位继续复校后加铅封,并出具安全阀校验报告。
- 当安全阀的入口处装有隔断阀时,隔断阀必须保持常开状态并加铅封。
- 压力容器的安全阀最好直接装设在容器本体上,液化气体容器上的安全阀应安装于气相部分,防止排出液体物料,发生事故。
- 安全阀用于排泄可燃气体,直接排入大气,则必须引至远离明火或易燃物,而且通风良好的地方,排放管必须逐段用导线接地以消除静电作用。如果可燃气体的温度高于它的自燃点,应考虑防火措施或将气体冷却后再排入大气。
- 安全阀用于泄放可燃液体时,宜将排泄管接入事故储槽、污油罐或其他容器;用于泄放高温油气或易燃、可燃气体等遇空气可能立即着火的物质时,宜接入密闭系统的放空塔或事故储槽。
- 蒸馏塔、可燃气体压缩机的安全阀、放空口宜引出房顶,并高于房顶2m以上。
(2)爆破片
- 爆破片的使用是一次性的,若被破坏,需重新安装。
- 容器介质不洁净、易于结晶或聚合,只能用爆破片进行泄压。
- 工作介质为剧毒气体或可燃气体里含有剧毒气体的压力容器,其泄压装置应采用爆破片而不宜用安全阀。
- 爆破片防爆效率取决于其厚度、泄压面积和膜片材料的选择。
- 泄压膜片材料要有一定强度,同时还应具有一定脆性。
- 常压或压力较低的系统可选用石棉、塑料、橡胶或玻璃材质爆破片。
- 操作压力较高的系统可选用铝、铜等材质。
- 微负压操作时可选用2~3mm厚的橡胶板。
- 存有燃爆性气体的系统不宜选用钢、铁片材料的爆破片。
- 存有腐蚀性介质的系统,可在爆破片上涂防腐剂。
- 爆破片应有足够的泄压面积,一般按1m³容积取0.035~0.18m²,但对氢和乙炔设备爆破片的泄压面积应大于0.4m²。
- 爆破片爆破压力一般为设备、容器及系统最高工作压力的1.15~1.3倍。任何情况下,爆破片的爆破压力均应低于系统设计压力。
- 运行中应经常检查法兰连接处有无泄漏。
- 爆破片一般6~12个月更换一次。系统超压后未破裂的爆破片及正常运行中有明显变形的爆破片应立即更换。
(3)泄爆设施
- 有爆炸危险的厂房或厂房内有爆炸危险的部位应设置泄压设施。
- 泄爆设施宜采用轻质屋面板、轻质墙体和易于泄压的门、窗等,应采用在爆炸时不产生尖锐碎片的材料。
- 泄压设施的设置应避开人员密集场所和主要交通道路,并宜靠近有爆炸危险的部位。
- 泄压设施的轻质屋面板和墙体质量不宜大于60kg/m²。
- 屋顶上的泄压设施应采取防冰雪积聚措施。
- 长径比大于3时,宜将建筑划分为长径比不大于3的多个计算段,各计算段中的公共截面积不得作为泄压面积。