化工防火防爆安全技术

一、防止发生火灾爆炸事故的基本原则

  1. 控制可燃物和助燃物的浓度、温度、压力机混触条件,避免物料处于燃爆的危险状态;
  2. 消除一切足以导致着火的火源,以防发生火灾、爆炸事故;
  3. 采取一切阻隔手段,防止火灾、爆炸事故的扩展。

二、控制可燃物的措施

使可燃物达不到燃爆所需要的数量、浓度或者使可燃物难燃化或用不燃材料取而代之,从而消除发生燃爆的物质基础。

(一)利用爆炸极限、相对密度等特性控制气态可燃物

  1. 散发可燃气体或蒸气的车间或仓库,应加强通风换气,防止形成爆炸性气体混合物。
  2. 在泄漏点周围设立禁火警戒区,同时用机械排风或喷雾水枪驱散可燃气体或蒸气。
  3. 盛装可燃液体的容器需要焊接动火检修时,一般需排空液体、清洗容器,并用可燃气体检测仪检测容器中可燃蒸气浓度是否达到爆炸下限。
  4. 增加可燃气体浓度或用可燃气体置换容器或设备中的原有空气,使其中的可燃气体浓度高于爆炸下限。

(二)利用闪点、自燃点等特性控制液态可燃物

  1. 用不燃和闪点高的液体代替闪点较低的液体。
  2. 利用不燃液体稀释可燃液体,会使混合液体的闪点、自燃点提高。
  3. 对于在正常条件下有聚合放热自燃危险的液体在储存过程中应加入阻聚剂。

(三)利用燃点、自燃点等数据控制的固态可燃物

  1. 选用砖石等不燃材料代替木材等可燃材料作为建筑材料,可以提高建筑物的耐火极限。
  2. 选用燃点或自燃点较高的可燃材料或难燃材料代替易燃材料或可燃材料。
  3. 用防火涂料涂层金属构件或阻燃剂浸涂木材、纸张、织物等可燃材料,可以提高其耐燃性和耐火极限。

(四)利用负压操作对易燃物料进行安全干燥、蒸馏、过滤或输送。

例如:真空干燥和蒸馏在高温下易分解、聚合、结晶的硝基化合物、苯乙烯等物料,可减少火灾危险性。

二、控制助燃剂的措施

使可燃性气体、液体、固体、粉体物料不与空气、氧气或其他氧化剂接触,或者将它们隔离开来。

(一)密闭设备系统

  1. 燃爆危险物料的设备和管道,尽量采用焊接,减少法兰连接。
  2. 所采用的密封垫圈,必须符合工艺温度、压力和介质的要求。一般工艺可用石棉橡胶垫圈;有高温、高压或强腐蚀性介质的宜采用聚四氟乙烯垫圈。
  3. 输送燃爆危险性大的气体、液体管道,最好用无缝钢管。盛装腐蚀性物料的容器尽可能不设开关和阀门,可将物料从顶部抽吸排出。
  4. 接触高锰酸钾、氯酸钾、硝酸钾、漂白粉等粉状氧化剂的生产传动装置,要严加密封,经常清洗,定期更换润滑油,防止粉尘漏进变速箱与润滑油混合接触引起火灾。
  5. 对加压和减压设备,在投入生产前和定期检修时,应做气密性检验和耐压强度试验。在设备运行中,可用皂液、pH试纸或其他专门方法检验气密状况。

(二)惰性气体保护

如氮气、二氧化碳、水蒸气等,其中使用最多的是氮气。它们的作用有:隔绝空气、冲淡氧含量,缩小以至消除可燃物与助燃物形成的燃爆浓度。

  1. 覆盖易燃固体的粉碎、研磨、筛分和混合及粉状物料输送。 
  2. 压送易燃液体和高温物料。
  3. 充装保护有爆炸危险的设备和储罐。
  4. 保护可燃气体混合物的处理过程。
  5. 封锁可燃气体发生器料口及废气排放的尾部。
  6. 吹扫置换设备系统内的易燃物料或空气。
  7. 充氮保护非防爆型电器和仪表。
  8. 稀释泄漏的易燃物料,扑救火灾。

(三)隔绝空气储存

遇到空气或受潮、受热易自燃的物品,隔绝空气进行安全储存。如金属钠储存于煤油中,黄磷存于水中,活性镍存于酒精中,烷基铝封存于氮气中,二硫化碳用水封存等。

(四)通风置换

在散发可燃气体较多的场所,采用半敞开式建筑或露天布置。有可燃气体的或危险粉尘的厂房内安装通风设施,以降低浓度。

(五)严格工艺记录

操作人员应熟悉生产工艺流程及操作规程,精心操作,防止超温、超压和物料跑损而引起火灾爆炸事故。

三、控制点火源的措施

明火源(严禁烟火)、摩擦与撞击(严禁使用铁制器具)、高温物体(绝热隔热和安全距离)、电气火花(防雷、防静电和防爆型设备)、光线照射(防止阳光直射、冷却降温)、化学反应热(隔离储存)等。

(一)消除和控制明火

  1. 在有火灾爆炸危险场所严禁吸烟,设置醒目的“禁止烟火”标志,不准乱扔烟头和火柴余烬。驶入危险区的汽车、摩托车等机动车辆,其废气排气管应戴防火帽(火花熄灭器)。
  2. 生产用明火、加热炉宜集中布置在厂区的边缘,且应位于有易燃物料的设备全年最小频率风向的下风侧。
  3. 明火地点与甲类厂房防火间距不少于30m,明火地点与液化烃储罐防火间距最小为40m。
  4. 加热炉的钢支架应覆盖耐火极限不小于2h的耐火层。燃烧燃料气的加热炉应设长明灯和火焰检测器。
  5. 全厂高架火炬应布置在生产区全年最小频率风向的上风侧;与居住区间距不小于120m,与厂区内装置、储罐、设施保持不小于90m的防火间距。
  6. 装置内的火炬,应有可靠的点火设施和防止下“火雨”的措施;严禁排入火炬的可燃气体携带可燃液体;距火炬筒30m范围内,禁止可燃气体放空。
  7. 使用气焊、电焊、喷灯进行安装和维修时,必须按危险等级办理动火审批手续,并消除物体和环境的危险状态,备好灭火器材,在采取防护措施,确保安全无误后,方可动火作业。

(二)防止撞击火花和控制摩擦

  1. 金属机件摩擦碰撞,钢铁工具相互撞击或混凝土地面撞击,均能产生火花,引起火灾爆炸事故。扳手等钢铁工具改成铍青铜或防爆合金材料制作等。在有爆炸危险的甲、乙类生产厂房内,禁止穿带钉子的鞋,地面应用摩碰、撞击不产生火花的材料铺筑。
  2. 物料中的金属杂质以及金属零件、铁钉等落入反应器、粉碎机、提升机等设备内。要求在有关机器设备上装设磁力离析器(磁力分离器、磁性筛选器);对研磨、粉碎特别危险物料的机器设备,宜采用惰性气体保护。
  3. 在倾倒或抽取可燃液体时,由于铁制容器或工具与铁盖(口)相碰进发火星引起可燃蒸气燃爆,为防止此类事故的发生,应用铜锡合金或铝皮等材料将容易摩碰的部位覆盖起来。
  4. 金属导管或容器突然开裂时,内部可燃的气体或溶液高速喷出,夹带的铁锈粒子与管(器)壁冲击摩擦变为高温粒子(也存在静电积蓄),引起火灾爆炸事故。对有可燃物料的金属设备系统内壁表面应作防锈处理,定期进行耐压试验。
  5. 机械轴承存在缺油、润滑不均等问题时,会摩擦生热,具有引起附着可燃物着火的危险。

(三)防止和控制高温物体作用

  1. 禁止可燃物料与高温设备、管道表面接触。
  2. 工艺装置中的高温设备和管道要有隔热保护层。
  3. 在散发可燃粉尘、纤维的厂房内,集中采暖的热媒温度不应过高。热水采暖不应超过130℃,蒸气采暖不应超过110℃。在有二硫化碳等低温自燃物的厂(库)房内,采暖的热媒温度不应超过90℃。采暖设备表面应光滑不沾灰尘。
  4. 加热温度超过物料自燃点的工艺过程,要严防物料外泄或空气侵入设备系统。如需排送高温可燃物料,不得用压缩空气,应当用氮气压送(正压输送or负压抽送)。

(四)防止电气火花

电气线路和电气设备在开关断开、接触不良、短路、漏电时产生火花,静电放电火花,雷电放电火花等。

  1. 爆炸危险区域内应使用防爆型电气设备。
  2. 爆炸危险区域内,应设立良好的防静电接地和防雷接地。
  3. 选择合适负载的供电回路、临时用电做到一机一闸一保护。

(五)防止日光照射和聚光作用

  1. 不准用椭圆形玻璃瓶盛装易燃液体,用玻璃瓶储存时,不准露天放置。
  2. 乙醚存放在金属桶内或暗色的玻璃瓶中,并在每年4月至9月以冷藏运输。
  3. 储存液化气体和低沸点易燃液体的固定储罐表面,无绝热措施时应涂以银灰色,并设冷却喷淋设备。
  4. 易燃易爆化学物品仓库的门窗外部应设置遮阳板,其窗户玻璃宜采用毛玻璃或涂刷白漆。
  5. 受热易蒸发分解气体的易燃易爆物质不得露天存放。

四、控制工艺参数的措施

(一)控制温度的措施

(1)移走反应热量(控制反应最高温升)

常用方法是夹套冷却法、内蛇管冷却法和夹套内蛇管兼用冷却。

(2)防止搅拌中断

反应过程中搅拌中断,造成散热不良或局部反应剧烈而发生危险,采用双路供电电源、增设人工搅拌器保证搅拌不中断。

(3)正确选择传热介质

  1. 避免使用与反应物料性质相抵触的物质作传热介质。
  2. 防止传热壁面结疤。
  3. 注意处理热不稳定物。

(4)设置测温仪表

根据生产过程使用温度的宽度来选择测温方法和仪表。

(二)控制压力的措施

(1)压力计的安装

为便于人员观察和操作,压力计量程最好为最高工作压力的2倍,不得小于1.5倍,也不得大于3倍;表盘直径以大于100mm为宜。

压力表应安装在照明充足、便于观察、没有振动、不受高温辐射和低温冰冻的地方。压力计与设备间的连接管上应装三通旋塞或针形阀,以便切换或现场校验。工作介质为高温蒸气时,其压力计的接管上应装上起冷凝作用的一个弯管,以防止元件因高温作用而损坏或变形。工作介质有腐蚀性时,其压力计与容器的接管上应充填隔离液,或者选用抗腐蚀的压力计。 

根据设备允许的最高工作压力,在压力计刻度盘上划以红线,作为警戒。运行中应保持压力计洁净,表面玻璃清晰,并定期进行清洗,以便于观察。按规定,贮罐用压力计每年校验一次,槽车及其他设备用压力计每半年校验一次,合格的应加铅封。若无压时出现指针回不到零位、表面玻璃破碎、表盘刻度模糊、铅封损坏、逾期未校验、表内漏气或指针跳动等情形之一时,均应停用。

(三)控制投料措施

(1)控制投料速度和数量

(2)控制投料配比

(3)控制投料顺序

例如,氯化氢的合成营先投氢后投氯,三氯化磷的生产应先投磷后投氯,一甲胺与硫磷脂反应时先投硫磷脂后滴加一甲胺等,否则,就有发生燃爆的危险。

(4)控制原材料纯度和副反应

例如,电石中含磷量过高,在制取乙炔时易发生燃爆事故。

(5)控制溢料和漏料

  1. 溢出可燃物料,容易酿成火灾
  2. 可燃物料泄漏导致火灾爆炸对危险性大的装置,应设远距离遥控断路阀,以备一旦装置发生异常时立即与其他装置隔离。为了防止误操作,重要控制阀的管线应涂色,或挂标志、加锁。

五、防火防爆安全装置

(一)阻火设施

液封、水封井、阻火器、阻火阀等,其作用是防止外部火焰蹿入设备、管道或阻止火焰在其间扩展。

阻火器是阻止易燃气体和易燃蒸气的火焰和火花继续传播的安全装置,安装在产生火星的设备和管道上,防止飞出的火星引燃易燃易爆物质。阻火器有金属丝网型、波纹板型和其他型(填料型)等型式,选用波纹型阻火器,如油罐阻火器、管道阻火器、机动车排气火花熄灭器等。

(二)防爆泄压设备

安全阀、爆破片(防爆片)、防爆门和放空管等。

安全阀主要用于防止物理性爆炸。爆破片和防爆门主要用于防止化学性爆炸。

(1)安全阀

属于下列情况之一的容器和设备必须装设安全阀,以防止压力过高发生爆炸。

  • ①可能因物料的化学反应,使内压增加的容器设备; 
  • ②盛装液化气的容器、设备;
  • ③压力来源处没有安全阀和压力表的容器、设备;
  • ④最高工作压力小于压力来源处压力的容器、设备。

安全阀的开启压力不得超过容器设计压力,一般按设备的操作压力再增加
5%~10%来进行调整。安全阀的排气能力必须大于容器的安全泄放量。安全阀按其结构和作用原理可分为静重式、杠杆式和弹簧式等。

设置安全阀应注意以下几点:

  • ①应垂直安装并应装设在容器或管道气相界面上。
  • ②安全阀用于泄放易燃可燃液体时,宜将排泄管接入储槽或容器。用于泄放遇空气可能立即着火的高温油气或易燃可燃液体时,宜接入密闭系统的放空塔或事故储槽。
  • ③安全阀应定期校验,每年至少一次。
  • ④杠杆式安全阀应有防止重锤自动移动的装置和限制杠杆越出的导架;弹簧式安全阀应有防止随便拧动调整螺丝的铅封装置;静重式安全阀应有防止重片飞脱的装置。

(2)爆破片

爆破片的爆破压力不得超过容器的设计压力,一般按不超过操作压力的25%考虑。对易燃或有毒介质的容器,应在爆破片的排放口装设放空导管,并引至安全地点。

爆破片更换周期应当根据设备使用条件、介质性质等具体影响因素,或设计预期使用年限合理确定,一般情况下爆破片装置更换周期为2~3年。对于超压未爆破的爆破片应立即更换。

爆破片一般装设在爆炸中心的附近效果最好。

(3)防爆门

防爆门一般设置在燃油、燃气和燃烧煤粉的燃烧室外壁上,为了防止燃烧气体喷出时将人烧伤,或者翻开的盖子将人打伤,防爆门应设置在人们不常到的地方,高度最好不低于2m(通用性规定)。


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