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中常见的火源有明火、化学反应热、化工原料的分解自燃、热辐射、高温表面、摩擦和撞击、绝热压缩、电气设备和线路的过热和火花、静电放电、雷击和日光照射等。消除火源是防火与防爆的最基本措施,控制着火源对防止火灾和爆炸事故的发生具有极其重要的意义。下面着重讨论化工生产中常见火源的防范措施。
一)明火明火指敞开的火焰、火星和火花等。敞开火焰具有很高的温度和很大的热量,是引起火灾的主要着火源。
工厂中熬炼油类、固体沥青、蜡等各种可燃物质,是容易发生事故的明火作业。熬炼过程中由于物料含有水分、杂质,或由于加料过满而在沸腾时溢出锅外,或是由于烟道裂缝窜火及锅底破漏,或是加热时间长,温度过高等,都有可能导致着火事故。因此,在工艺操作过程中,加热易燃液体时,应采用热水、水蒸气或密闭的电器以及其他安全的加热设备。如果必须采用明火,设备应该密闭,炉灶应用封闭的砖墙隔离在单独的房间内,周围及附近地区不得存在可燃易爆物质。点火前,炉膛应用惰性气体吹扫,排除其中的可燃气体或蒸气与空气的爆炸性混合气,而且对熬炼设备应经常进行检查,防止烟道窜火和熬锅破漏。为防止漏入燃烧室,设备应定期做水压试验和气压试验。熬炼物料时不能盛装过满,使溢出锅外的物料不至与灶火接触。还可以采用“死锅活灶”的方法,以便能随时撤出灶火。此外,应随时清除锅沿上的可燃积垢。为避免锅内物料温度过高,操作者~定要坚守岗位,监护温升情况,有条件的可采用自动控温仪表。
在存在火灾和爆炸危险的场地,如厂房、仓库、油库等地,不得使用蜡烛、火柴或普通灯具;汽车、拖拉机一般不允许进入,如确需要进入,其排气管上应安装火花熄灭器。在有爆炸危险的车间和仓库内,禁止吸烟和携带火柴、打火机等。为此,应在醒目的地方张贴警惕标志以引起注意。如果绝对禁止吸烟很难做到,而又有一定的条件,可在比较安全的地方设吸烟室,准许在其中点火吸烟。明火与有火灾及爆炸危险的厂房和仓库相邻时,应保证足够的安全间距。例如,化工厂内的火炬与甲、乙、丙生产装置、油罐和隔油池应保持1OOm的防火间距。
二)摩擦和撞击摩擦和撞击往往是可燃气体、蒸气和粉尘、爆炸物品等着火爆炸的根源之一。例如,机器轴承的摩擦发热、铁器和机件的撞击、钢铁工具的相互撞击、砂轮的摩擦等都能引起火灾。甚至铁桶容器裂开时,亦能产生火花,引起逸出的可燃气体或蒸气着火。
在存在爆炸危险的生产中,机件的运转部分应该用两种材料做成,其中之一是不发生火花的(如铜、铝)有色金属材料。机器的轴承等转动部分,应该有良好的润滑,并经常清除附着的可燃污垢。敲打工具应由镀铜合金或包铜的钢做成。地面应铺沥青、菱苦土等较软的材料。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,以防止管道破裂、接口松脱而跑漏物料,引起着火。搬运贮盛可燃气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造成事故。
三)化学反应热化学反应热是危险品生产中一种典型的着火源。在化工生产中,如硝化、氧化、还原、聚合等许多化学反应都是放热反应,若出现加料错误、控温不当、冷却不良、搅拌中断等操作失误或故障时,都能导致物料冲出或起火爆炸;生石灰与水作用,发热温度超过了很多物质的自燃点,可使靠近的可燃物质着火;堆放浸透干性植物油的纤维或木屑,能在空气中氧化发热而自燃起火;黄磷、石油储罐中清除的硫化铁等低温自燃的物质能在空气中氧化而自燃;松节油、甘油等可燃物与高锰酸钾等氧化剂或硝酸等强酸接触可迅速氧化而自行着火。这些化学反应热,必须严格控制,并采取如下措施:
.控制投料速度。对于放热反应,加料速度不能超过设备的传热能力,否则将会引起温度猛升,并发生剧烈反应和副反应,引起物料的分解和膨胀;如果加料速度突然减小,反应温度降低,这样反应物不能完全反应而积累,升温后反应进行加剧,温度和压力都可能升高而造成事故。对于吸热反应,若加料速度过快,反应物不能完全反应而积累,升温后反应亦会加剧进行,温度和压力都会突然升高;若加料过慢,会使反应设备里的温度过高,物料膨胀,发生分解和副反应,形成爆炸事故。因此,加料速度必须要按规定速度严格控制,防止反应过热形成分解爆炸。
.进行有效的冷却。对于放热反应,要选择最有效的冷却方法和最佳的传热设备,以便及时将热量移去,防止超温:同时要注意冷却剂的选择,不可使用与反应物料相抵触的物质作冷却剂。例如,环氧乙烷很容易与水发生剧烈反应,甚至微量的水渗到环氧乙烷液体中都会引起自聚发热而发生爆炸,所以,这类物料的冷却不可用水作冷却剂,而应用液体石蜡等传热介质。
.防止搅拌中断。搅拌可以加速热量的传导,使反应物混合均匀,若反应过程中搅拌中断,就会造成散热不良使局部温度过高、反应加剧而发生危险。例如,苯与浓硫酸混合进行磺化反应时,物料加入后若搅拌太迟,会造成物料分层,搅拌开动后会使反应加剧,这时冷却系统若不能很快将大量的反应热移去而使温度升高,未反应完的苯就会很快气化,造成设备和管线超压爆裂。
.加强对反应生热物品的管理。对于生石灰、电石等忌湿物品应存放在防雨、防水的干燥处,并远离可燃物;对于浸油的废棉纱、破抹布、工作服、手套等应放置在带盖的金属桶内,并及时清除;对于低温自燃的物质宜用惰性气体保护在低温条件下存放;对相互接触易白燃的可燃物和氧化性物质应分类隔离存放,不可混存。例如,黄磷应储存于水中,设备内清理出来的活性硫化铁等应湿润后埋入土中等。
四)控制电火花电火花是引起可燃气体、蒸气和粉尘与空气所形成的爆炸性混合物及其他场所可燃物着火爆炸的常见火源。在具有爆炸危险的场所,或其他具有火灾危险的场所,如果电气设备不符合防火防爆要求及防静电、防雷措施不落实,则电气设备所产生的电火花、电弧和危险温度、静电、雷电火花等,都可能导致着火或爆炸事故的发生。
.电火花的火灾危险性电火花的火灾危险性,首先决定于爆炸混合物的危险性(爆炸极限、传爆能力、引燃温度和引爆电流等);其次决定于电火花能量的大小。电火花能量的大小,与电压、电路的电感以及产生电弧火花的电极的大小、形状和材质等因素有关。电压的影响可从如下数据看出, 4.5V 电压、1.5A电流的电筒在触头分离时不会引火,但当电压大于4.5V而电流为1.5A时,产生的火花可以将氢气和窄气的混合物(浓度在爆炸范围之内)引爆。电路的电感和电流强度的乘积直接影响断路时的电压值。因此,具有较大电感的电路被切断时,在离开的触头上将呈现强烈的电弧。
.爆炸危险场所电气设备的防爆措施在火灾爆炸危险场所使用的电气设备,要针对电气设备产生电火花、电弧和危险温度的机理采取有效措施。不同的措施在不同防爆设备的结构上形成了不同的形式,也就是说不同形式的设备具有不同的防爆性能。所以,在爆炸危险场所选用电气设备,其级别和组别应不低于场所内爆炸性混合物的级别和组别。敷设电气线路也必须考虑场所和其他一些生产环境的影响,常见的影响因素如下:
腐蚀性化学工业生产场所除经常散发有大量易燃易爆性气体外,还有许多腐蚀性介质,这些腐蚀性介质对电气设备的绝缘材料有极大的破坏作用,会直接影响到电气设备的防爆性能;温、湿度在化工生产中一般环境温度不超过40℃,但有些拥有加热、放热设备的场所,其环境温度可达40~50℃。染料厂的大部分车间,某些冷却及物料冲洗工段等,其环境都比较潮湿,高温和潮湿都对电气设备的绝缘有很大影响;气候化工生产装置有些部分采用露天安装,露天设备经常要受到雨雪的侵袭,大气冷热的剧烈变化,强烈的日光照射等,对电气设备寿命的影响也很大。
为此,电气线路中的各种保险装置都应经常维护和检查,保证正常工作。保险丝应当按规定容量配装,在有腐蚀性气体的场所,电线应安装在有防腐涂料的铁管中。线路接头应牢固,以防接触电阻过大。输送有易燃易爆物料的管线与电气线路应保持一定距离,以免物料漏喷到电气线路上将线路烧坏而造成事故。对爆炸危险场所选用的电器设备及布线方式,均应符合防爆安全的等级要求,对线路及设备应经常检查和维护保养。
五)防止静电放电.静电的产生方式两种介电体相互摩擦,或介电体与导体摩擦都能产生静电荷。其产生方式在工业上表现为:
介电液体的流动和过滤产生静电荷;介电液体流体冲击金属容器或容器的某个部位,在金属容器的器壁、底部和液体附近聚集静电荷;可燃液体飞溅微滴与空气物摩擦,高压气体喷出带有杂质或形成雾状产生静电荷;行驶中的介电液体槽车、槽船,由于颠簸震荡,在容器中各部位产生不等的静电荷;向容器内灌注介电液体液面有漂浮物时,漂浮物互相撞击或介质撞击产生静电荷;传动轴上的皮带与金属轴轻摩擦时,某种固体的摩擦剥离产生静电荷;粉尘粒子冲击或因喷射水或水蒸气引起带电;油罐中加入不同种规格的油品,调和搅拌时产生静电荷等。
一般来说,管道内壁越粗糙,介质带电越多;管内介质流速越快,时间越长,产生静电荷越多;流经阀门越多,静电荷的聚集也越多。
.静电火花引起着火爆炸的条件静电火花引起着火和爆炸事故的条件可归纳为以下几点:
有产生静电的来源;静电得以积累,并达到足以引起放电火花的静电电压;静电火花能量达到爆炸介质的最小引爆能量;静电放电火花周围有爆炸介质的存在。
.防止和消除静电的根本措施从静电火花引起着火爆炸的条件可以看出,静电防护的安全措施应当从控制静电的产生与积累,以及防止爆炸介质的形成和周围环境爆炸介质的存在入手。
设备、管道选择适合消除静电的材质;控制介质流速;消除附加静电;保证良好的电气连接和接地;增湿;添加抗静电剂。
六)防止目光照射或聚焦阳光的照射不仅会成为某些化学物品的起爆能源,还能通过凸透镜、烧瓶(特别是圆瓶)或含有气泡的玻璃窗等聚焦(聚焦后的日光能达到很高的温度)引起可燃物着火。例如:氯气与氢气、氯气与乙烯的混合气能在日光的作用下剧烈反应而爆炸;乙醚在阳光的作用下能生成过氧化物;硝化纤维在日光下曝晒,自燃点能降低,并能自行着火盛装低沸点易燃液体的铁桶如灌装过满,热天在烈日下曝晒,液体受热膨胀会使铁桶爆裂;压缩或液化气体钢瓶在强烈日光下存放,瓶内压力会增加甚至爆炸等。因此,对于见光能反应的化学物品应选用金属桶或暗色玻璃瓶盛装;为了避免日光照射,这类物品的军间、库房应在窗玻璃上涂以白漆,或采用磨砂玻璃;易燃易爆危险品及受热容易蒸发析离出气体的物质,不得在日光下曝晒等。