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防火防爆技術

    防火防爆技術是工業安全技術的重要內容之一,為了保證安全生產,首先必須做好預防工作,消除可能引起燃燒爆炸的危險因素,這是最根本的解決方法。從理論上講,使可燃物質不處于危險狀態,或者消除一切著火源,這兩個措施,只要控制其一,就可以防止火災爆炸事故的發生,但在實踐中,由于生產條件的限制或某些不可控因素的影響,僅采取一種措施是不夠的。往往需要采取兩方面的措施,以提高生產過程的安全程度。另外還應考慮其他輔助措施,以便在萬一發生火災爆炸事故時,減少危害程度,將損失減少到最低限度,這些都是在防火防爆工作中必須全面考慮的問題。
    各種工業生產,根據其特點都存在這樣或那樣的火災和爆炸事故的危險性,為了使這種可能性不致轉化成現實,把事故消滅在產生之前,除在思想上根除事故難免論的消極情緒外,從技術上來說應該把握住每一個環節,從設計工作開始,就采取各種措施,消除可能造成火災爆炸事故的根源。下面歸納一些常用的一般措施。
    (1)控制可燃物和助燃物
    ①工藝過程中控制用量。在工藝過程中不用或少用易燃易爆物,這是一個“釜底抽薪”的辦法。當然這只有在工藝上可行的條件下進行,如通過工藝或生產設備的改革,使用不燃溶劑或火災爆炸危險性較小的難燃溶劑代替易燃溶劑。一般說沸點較高的物質(液體),不易形成爆炸濃度,如沸點在110℃以上的液體,在常溫(18~20℃)下,通常不會形成爆炸濃度。
    ②加強密閉。為了防止易燃氣體、蒸氣和可燃性粉塵與空氣形成爆炸性混合物,應設法使生產設備和容器盡可能密閉,對于具有壓力的設備,更應注意它的密閉性。以防止氣體或粉塵逸出與空氣形成爆炸濃度;對真空設備,應防止空氣流入設備內部達到爆炸極限。因此開口的容器、破損的鐵桶、容積較大沒有保護的玻璃瓶不允許儲存易燃液體;不耐壓的容器不能儲存壓縮氣體和加壓液體。
    對危險設備及系統應盡量采用法蘭連接,但要保證安裝檢修方便;輸送危險氣體、液體的管道應采用無縫鋼管,盛裝腐蝕性液體介質的容器,底部盡可能不裝開關和閥門,腐蝕性液體應從頂部抽吸排出;如設備本身不能密封,可采用液封、負壓操作,以防系統中有毒或可燃性氣體溢入廠房。
    所有壓縮機、液泵、導管、閥門、法蘭接頭等容易漏油、漏氣部位應經常檢查,填料如有損壞應立即調換,以防滲漏,設備在運轉中也應經常檢查氣密情況,操作壓力必須嚴格控制,不允許超壓運行。
    ③搞好通風除塵。要使設備完全密封是有困難的,盡管已經考慮得很周到,但總會有部分蒸氣、氣體或粉塵泄漏到設備外。因此,必須采取另外的安全措施,使可燃物的含量達到最低,也就是說要保證易燃、易爆,有毒物質在廠房(含庫房)里不超過最高容許濃度,這就要設置良好的通風除塵裝置。
    通風按動力分為機械通風和自然通風。自然通風是依靠室外風力造成的風壓和室內外溫度差所造成的熱壓使空氣流動。機械通風是依靠風機造成的壓力使空氣流動。
    通風按作用范圍可分為局部通風和全面通風。局部通風是利用局部氣流,使局部工作地點不受有害物的污染;全面通風是向廠房供給新鮮空氣,同時從室內排除污染空氣,使空氣中有害物質的含量不超過最高容許濃度。
    事故通風,當生產設備發生偶然事故時,會突然散發大量有害氣體或有爆炸危險氣體的車間,應設置事故排風,以備急需時使用。
    對通風排氣的要求,應依據下面兩點考慮,即當僅是易燃易爆物質,其在車間內的容許濃度可以按爆炸極限考慮,一般應低于爆炸下限的1/4;對于既易燃易爆,又具有毒性的物質,應考慮到在有人操作的場所,其容許濃度只能從毒性的最高容許濃度來決定,因為一般情況下毒物的最高容許濃度比爆炸下限還要低得多。
    對存在粉塵爆炸的場所,其通風除塵設計應符合《采暖通風和空氣調節設計規范》(GBJ 19-87)、《粉塵防爆安全規程》(GB 15577 1995)等的有關規定。
    ④惰性化。在可燃氣體、蒸氣或粉塵與空氣的混合物中充人惰性氣體,降低氧氣、可燃物的體積分數,從而消除爆炸危險和阻止火焰的傳播,這就是惰性化。
    對大多數可燃氣體而言,最低氧氣濃度約為10%(體積分數),對大多數粉塵而言,最低氧氣濃度約8%(體積分數)。
    ⑤監測空氣中易燃易爆物質的含量。測定廠房空氣中生產設備系統內易燃氣體、蒸氣和粉塵濃度,是保證安全生產的重要手段之一。特別是在廠房或設備內部要動火檢修時,要測定易燃氣體、蒸氣和粉塵是否超過衛生標準或爆炸極限。當有人進入設備時,還應監測含氧量,不論過高或過低均不相宜。
    在可燃有毒特質(氣體、蒸氣、粉塵)可能泄漏的區域設報警儀,這是監測空氣中易燃易爆物質含量的重要措施。
    ⑥工藝參數的安全控制。在化工生產過程中,工藝參數主要是指溫度、壓力、流量、原料配比等。按工藝要求嚴格控制工藝參數在安全限度以內,是實現化工安全生產的基本條件,而對工藝參數的自動調節和控制則是保證生產安全的重要措施。
    (2)著火源及其控制 引起火災爆炸事故的能源主要有以下幾個方面,即明火、高溫表面、摩擦和碰撞、絕熱壓縮、自動發熱、電氣火花、靜電火花、雷擊和光、熱、射線等。對于這些著火源,在有火災爆炸危險的生產場所都應引起充分的注意和采取嚴格的預防措施。
    ①明火及高溫表面。明火是指敞開的火焰、火星等。敞開的火焰具有很高的溫度和很大的熱量,是引起火災的主要的火源。常見的明火包括生產用火,生活用火。
    生產用火,如電焊和氣焊,噴燈、加熱爐、翻砂化鐵爐、垃圾焚燒爐,非防爆型的電氣設備、開關等。
    生活用火,如煙頭、火柴、打火機、煤氣灶、煤油爐等。
    為防止明火引起的火災、爆炸事故,在進行電焊和氣焊操作時,應嚴格遵守動火安全規程。在易燃易爆場所,不得使用蠟燭、火柴或普通燈具照明,應采用封閉式或防爆型電氣照明。禁止吸煙和攜入火柴、打火機等,只允許在指定地點吸煙。
    噴燈是一種輕便的加熱工具,維修時經常使用,在有火災爆炸危險場使用應按動火制度進行。
    煙囪飛火、汽車、拖拉機、柴油機等的排氣管噴火等都可能引起可燃、易燃氣體或蒸氣的爆炸事故,故此類運輸工具不得進入危險場所,煙囪應有足夠高度,必要時裝火星熄火器,在一定范圍內不得堆放易燃易爆物品。
    高溫表面,固體表面溫度超過可燃物的燃點時,可燃物接觸到該表面有可能一觸即燃,另一種情況是可燃物接觸高溫表面長時間烘烤升溫而著火。常見的高溫表面:通電的白熾燈泡、電爐及其通電的鎳鉻絲表面,干燥器的高溫部分,由機械摩擦導致發熱的傳動部分,高溫管道表面,煙囪、煙道的高溫部分等。此外,熔爐的爐渣及熔融金屬也屬此例。
    ②摩擦與撞擊。摩擦與撞擊往往成為引起火災爆炸事故的原因。如機器上軸承等摩擦發熱起火;金屬零件、鐵釘等落入粉碎機、反應器、提升機等設備內,由于鐵器和機件的撞擊起火;磨床砂輪等摩擦及鐵器工具相撞擊或與混凝土地面撞擊發生火花;導管或容器破裂,內部溶液和氣體噴出時摩擦起火等。
    因此,在有火災爆炸危險的場所,應采取防止火花生成的措施。
    a.機器上的軸承等轉動部件,應保證有良好的潤滑和及時加油,并經常清除附著的可燃污垢,機件摩擦部分,如攪拌機和通風機上的軸承,最好采用有色金屬或用塑料制造的軸瓦。
    b.錘子、扳手等工具應用鈹青銅或鍍銅的鋼制作。
    c.為防止金屬零件等落入設備或粉碎機里,在設備進料前應裝磁力離析器,不宜使用磁力離析器的,如特危險的硫、碳化鈣等的破碎,應采用惰氣保護。
    d.輸送氣體或液體的管道,應定期進行耐壓試驗,防止破裂或接口松脫噴射起火。
    e.凡是撞擊或摩擦的兩部分都應采用不同的金屬制成(如銅與鋼)。
    f.搬運金屬容器,嚴禁在地上拋擲或拖拉,在容器可能碰撞部位覆蓋不發生火花的材料。
    g.防爆生產廠房,應禁止穿帶鐵釘的鞋,地面應采用不產生火花材料的地坪。
    h.吊裝盛有可燃氣體和液體的金屬容器用吊車,應經常重點檢查,以防吊繩斷裂,吊鉤松滑造成墜落沖擊發火。
    ③絕熱壓縮。氣體在很高壓力下突然壓縮時,釋放出來的熱量來不及導出,溫度驟然增高,能使可燃物質受熱自燃,
    ④防止電氣火花。電氣設備或線路出現危險溫度、電火花和電弧是引起可燃氣體、蒸氣和粉塵著火、爆炸的一個主要點火源。
    電氣設備發生危險溫度的原因是由于在運行過程中設備和線路的短路,接觸電阻過大,超負荷和通風散熱不良造成發熱量增加,溫度急劇上升,出現大大超過允許溫度范圍的危險溫度,不僅能使絕緣材料,可燃物質和積落的可燃粉塵燃燒,而且能使金屬熔化,釀成電氣火災。
    電氣火花有兩種:一是電氣設備正常工作時產生的火花;二是電氣設備和線路發生故障或誤操作出現的火花。電火花一般具有較高溫度,特別是電弧溫度可達5000~6000℃,不僅能引起可燃物質燃燒,還能使金屬熔化飛濺,構成新的火源。
    根據爆炸危險場所電氣設備安全技術規程的有關規定,爆炸物質按它們的物態共分為三大類。Ⅰ類:礦井甲烷;Ⅱ類:工廠爆炸性氣體、蒸氣、薄霧;Ⅲ類:爆炸性粉塵、易燃纖維。
    爆炸性氣體按其最大試驗安全間隙和最小點燃電流比進行分組,礦井甲烷工級;工廠爆炸性氣體分成三組,即ⅡA、ⅡB、ⅡC。
    爆炸粉塵(包括易燃纖維)按其物理性質分為ⅢA、ⅢB兩級。
    為了防止電火花引起的火災,應在具有燃燒、爆炸危險的場所,根據其危險等級選擇合適的防爆電氣設備或封閉式電氣設備。
    要選用檢驗合格的產品,制定嚴格的操作規程及檢查制度,建立經常性的維修制度,保證電氣設備的正常運行。
    引入易燃易爆場所的電線應絕緣良好,并敷設在鐵管內,防止因短路產生的電火花。
    ⑤消除靜電。靜電在工業生產上的應用日趨廣泛,但靜電也能帶來危險,如靜電火花放電,往往釀成火災爆炸及事故,因此消除靜電也就成為安全技術中的一個重要問題。
    物料之間摩擦會產生靜電,聚積起來可達到很高的電壓。靜電放電時產生的火花能點燃可燃氣體、可燃蒸氣和粉塵與空氣的混合物。
    防止靜電危害的基本途徑有:在工藝方面控制靜電的發生量;或采用泄漏導走的方法,消除靜電荷積聚;或另外利用設備生產出異性電荷,來中和生產過程中產生的靜電電荷,使其呈中性。
    a.限制輸送速度,降低物料移動中的摩擦速度或液體物料在管道中的流速等工作參數,可限制靜電產生,對液體物料來說,控制流速是減少靜電電荷產生的有效辦法。為了不影響生產,將最大允許流速定為安全流速,使物料在輸送中不超過安全流速的規定。不同管徑的允許最大流速見表4-6。表4-6的規定是指單一品種純凈產品正常時在管道內的流動速度。當處于特殊情況時,應按表4-7中的規定。
    表4-6    不同管徑的允許最大流速


    表4-7    特殊情況下的允許最大流速

    b.采用泄漏導走的措施
    (a)空氣增濕。在工藝條件允許情況下,增加空氣中相對濕度可以降低靜電非導體的絕緣性。一般相對濕度在80%時幾乎不帶靜電。增濕方法以可采用通風系統調濕,地面灑水及噴放水蒸氣等。
    (b)加抗靜電劑。在橡膠或塑料生產中可加入石墨、炭黑、金屬粉末等材料制成防靜電橡膠或塑料。在皮帶上涂一層工業甘油(50%),由于吸潮、使皮帶表面形成一層水膜,也可以達到防靜電的目的。
    (c)靜電接地。靜電接地是將帶電物體的電荷通過接地導線迅速引入大地,避免出現高電位,這是消除對地電位的一個基本措施。但它只能消除帶電導體表面的自由電荷,對非導體的靜電荷是無法導走的。
    (d)靜置存放。裝料時液面電壓峰值常出現在停泵后5~10s時間內,然后逐步衰減,因此停泵后不許馬上檢尺、取樣。一般對容積小的槽車在裝完后等2min可取樣,對大容積儲罐各國都有不同規定。英國、美國提出停油后半小時才能工作。我國石化系統規定的靜止時間,可參照中國石化總公司制訂的《易燃可燃液體防靜電安全規程》實施。
    c.采用中和電荷的方法。這方面的方法主要是裝靜電消除器。靜電消除器實際上也就是一種離子發生器。它是以產生離子來消除靜電危害的一種設備。
    d.人體防靜電。人體防靜電包括接地、穿防靜電鞋、防靜電工作服以及加強靜電安全操作等。
    (a)人體接地。防靜電的場所入口處、外側,應有裸露的金屬接地物,如采用接地的金屬門,扶手,支架等。在人體必須接地的場所,應裝設金屬接地棒,當手接觸時即可導出人體靜電。
    (b)在有靜電危害的場所應注意著裝,工作人員應穿戴防靜電工作服、鞋和手套,不得穿用化纖衣物。
    (c)采用導電工作地面。產生靜電場所的工作地面應是靜電的導體,其泄漏電阻既要小到防止人體積聚靜電,又要考慮不會由于誤觸動力電導致人體傷害。國內一般要求為3×104Ω≤R≤106Ω。
    (d)安全操作。在工作中盡量不做與人體靜電放電有影響的動作,如接近或接觸帶電體以及與地相絕緣的工作環境,在工作場所不穿脫衣服鞋帽、不梳頭等;合理使用規定的勞保用品和工具;不得攜帶與工作無關的金屬物品,也不許穿帶釘子鞋等進入現場。
    ⑥防止雷電火花。雷電產生的火花溫度之高,可熔化金屬,是引起燃燒爆炸事故的禍根之一。防雷電火花的最主要措施是按規范安裝避雷針,在數量上、質量上都應符合要求。

 
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