2014安全工程師《生產技術》講義:防火防爆技術

　　第三節(jié) 防火防爆技術

　　一、火災爆炸預防基本原則

　　1.防火基本原則

　　根據火災發(fā)展過程的特點，應采取如下基本技術措施：

　　(1)以不燃溶劑代替可燃溶劑。

　　(2)密閉和負壓操作。

　　(3)通風除塵。

　　(4)惰性氣體保護。

　　(5)采用耐火建筑材料。

　　(6)嚴格控制火源。

　　(7)阻止火焰的蔓延。

　　(8)抑制火災可能發(fā)展的規(guī)模。

　　(9)組織訓練消防隊伍和配備相應消防器材。

　　2.防爆基本原則

　　防爆的基本原則是根據對爆炸過程特點的分析采取相應的措施，防止第一過程的出現(xiàn)，控制第二過程的發(fā)展，削弱第三過程的危害。主要應采取以下措施：

　　(1)防止爆炸性混合物的形成。

　　(2)嚴格控制火源。

　　(3)及時泄出燃爆開始時的壓力。

　　(4)切斷爆炸傳播途徑。

　　(5)減弱爆炸壓力和沖擊波對人員、設備和建筑的損壞。

　　(6)檢測報警。

　　二、點火源及其控制

　　工業(yè)生產過程中，存在著多種引起火災和爆炸的著火源，例如化工企業(yè)中常見的著火源有明火、化學反應熱、化工原料的分解自燃、熱輻射、高溫表面、摩擦和撞擊、絕熱壓縮、電氣設備及線路的過熱和火花、靜電放電、雷擊和日光照射等。消除著火源是防火和防爆的最基本措施，控制著火源對防止火災和爆炸事故的發(fā)生具有極其重要的意義。

　　1.明火

　　明火是指敞開的火焰、火星和火花等，如生產過程中的加熱用火、維修焊接用火及其他火源是導致火災爆炸最常見的原因。

　　(1)加熱用火的控制。加熱易燃物料時，要盡量避免采用明火設備，而宜采用熱水或其他介質間接加熱，如蒸汽或密閉電氣加熱等加熱設備，不得采用電爐、火爐、煤爐等直接加熱。明火加熱設備的布置，應遠離可能泄漏易燃氣體或蒸氣的工藝設備和儲罐區(qū)，并應布置在其上風向或側風向。對于有飛濺火花的加熱裝置，應布置在上述設備的側風向。

　　如果存在一個以上的明火設備，應將其集中于裝置的邊緣。如必須采用明火，設備應密閉且附近不得存放可燃物質。熬煉物料時，不得裝盛過滿，應留出一定的空間。工作結束時，應及時清理不得留下火種。

　　(2)維修焊割用火的控制。焊接切割時，飛散的火花及金屬熔融碎粒低的溫度高達1500―2000℃，高空作業(yè)時飛散距離可達20m遠。此類用火除用于正常停工、檢修外，還往往被用來處理生產過程中臨時堵漏，或在生產現(xiàn)場增加必要的設施，所以這類作業(yè)多為臨時性的，容易成為起火原因。因此，在焊割時必須注意以下幾點：

　　1)在輸送、盛裝易燃物料的設備、管道上，或在可燃可爆區(qū)域內動火時，應將系統(tǒng)和環(huán)境進行徹底的清洗或清理。如該系統(tǒng)與其他設備連通時，應將相連的管道拆下斷開或加堵金屬盲板隔絕，再進行清洗。然后用惰性氣體進行吹掃置換，氣體分析合格后方可動焊。同時可燃氣體應符合爆炸下限大于4%(體積百分數(shù))的可燃氣體或蒸氣，濃度應小于0.5%;爆炸下限小于4%的可燃氣體或蒸氣，濃度應小于0.2%的標準。

　　2)動火現(xiàn)場應配備必要的消防器材，并將可燃物品清理干凈。在可能積存可燃氣體的管溝、電纜溝、深坑、下水道內及其附近，應用惰性氣體吹掃干凈，再用非燃體，如石棉板進行遮蓋。

　　3)氣焊作業(yè)時，應將乙炔發(fā)生器放置在安全地點，以防回火爆炸傷人或將易燃物引燃。

　　4)電焊線破殘應及時更換或修理，不得利用與易燃易爆生產設備有聯(lián)系的金屬構件作為電焊地線，以防止在電路接觸不良的地方產生高溫或電火花。

　　(3)其他明火。存在火災和爆炸危險的場所，如廠房、倉庫、油庫等地，不得使用蠟燭、火柴或普通燈具照明;汽車、拖拉機一般不允許進入，如確需進入，其排氣管上應安裝火花熄滅器。在有爆炸危險的車間和倉庫內，禁止吸煙和攜帶火柴、打火機等，為此，應在醒目的地方張貼警示標記以引起注意。明火與有火災爆炸危險的廠房和倉庫相鄰時，應保證足夠的安全距離，例如化工廠內的火炬與甲、乙、丙生產裝置、油罐和隔油池應保持100m的防火間距。

　　2.摩擦和撞擊

　　摩擦和撞擊往往是可燃氣體、蒸氣和粉塵、爆炸物品等著火爆炸的根源之一。例如機器軸承的摩擦發(fā)熱、鐵器和機件的撞擊、鋼鐵工具的相互撞擊、砂輪的摩擦等都能引起火災;甚至鐵桶容器裂開時，亦能產生火花，引起逸出的可燃氣體或蒸氣著火。

　　在易燃易爆場合應避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，如工人應禁止穿釘鞋，不得使用鐵器制品。

　　搬運儲存可燃物體和易燃液體的金屬容器時，應當用專門的運輸工具，禁止在地面上滾動、拖拉或拋擲，并防止容器的互相撞擊，以免產生火花，引起燃燒或容器爆裂造成事故。吊裝可燃易爆物料用的起重設備和工具，應經常檢查，防止吊繩等斷裂下墜發(fā)生危險。如果機器設備不能用不發(fā)生火花的各種金屬制造，應當使其在真空中或惰性氣體中操作。

　　在有爆炸危險的生產中，機件的運轉部分應該用兩種材料制作，其中之一是不發(fā)生火花的有色金屬材料(如銅、鋁)。機器的軸承等轉動部分，應該有良好的潤滑，并經常清除附著的可燃物污垢。敲打工具應用鈹銅合金或包銅的鋼制作。地面應鋪瀝青、菱苦土等較軟的材料。輸送可燃氣體或易燃液體的管道應做耐壓試驗和氣密性檢查，以防止管道破裂、接口松脫而跑漏物料，引起著火。

　　3.電氣設備

　　電氣設備或線路出現(xiàn)危險溫度、電火花和電弧時，就成為引起可燃氣體、蒸氣和粉塵著火、爆炸的一個主要著火源。電氣設備發(fā)生危險溫度是由于在運行過程中設備和線路的短路、接觸電阻過大、超負荷或通風散熱不良等造成的。發(fā)生上述情況，設備的發(fā)熱量增加，溫度急劇上升，出現(xiàn)大大超過允許溫度范圍，不僅能使絕緣材料、可燃物質和積落的可燃灰塵燃燒，而且能使金屬熔化，釀成電氣火災。

　　電火花可分為工作火花和事故火花兩類，前者是電氣設備(如直流電焊機)正常丁作時產生的火花，后者是電氣設備和線路發(fā)生故障或錯誤作業(yè)出現(xiàn)的火花。電火花一般具有較高的溫度，特別是電弧的溫度可達5000―6000℃，不僅能引起可燃物質燃燒，還能使金屬熔化飛濺，構成危險的火源。電氣設備或線路出現(xiàn)危險溫度、電火花和電弧時，便成為引起可燃氣體、蒸氣和粉塵著火、爆炸的一個主要火源。

　　保證電氣設備的正常運行，防止出現(xiàn)事故火花和危險溫度，對防火防爆有著重要意義。要保證電氣設備的正常運行，則需保持電氣設備的電壓、電流、溫升等參數(shù)不超過允許值，保持電氣設備和線路絕緣能力以及良好的連接等。電氣設備和電線的絕緣，不得受到生產過程中產生的蒸氣及氣體的腐蝕，因此電線應采用鐵管線，電線的絕緣材料要具有防腐蝕的性能。在運行中，應保持設備及線路各導電部分連接的可靠，活動觸頭的表面要光滑，并要保證足夠的觸頭壓力，以保證接觸良好。固定接頭時，特別是銅、鋁接頭要接觸緊密，保持良好的導電性能。在具有爆炸危險的場所，可拆卸的連接應有防松措施。鋁導線間的連接應采用壓接、熔焊或釬焊，不得簡單地采用纏繞接線。電氣設備應保持清潔，因為灰塵堆積和其他臟污既降低電氣設備的絕緣，又妨礙通風和冷卻，還可能由此引起著火。因此，應定期清掃電氣設備，以保持清潔。具有爆炸危險的廠房內，應根據危險程度的不同，采用防爆型電氣設備。按照防爆結構和防爆性能的不同特點，防爆電氣設備可分為隔爆型、充油型、充砂型、通風充氣型、本質安全型、無火花型等。隔爆型是指在電氣設備發(fā)生爆炸時，其外殼能承受爆炸性混合物在殼內爆炸時產生的壓力，并能阻止爆炸火焰?zhèn)鞑サ酵鈿さ闹車?，不致引起外部爆炸性混合物爆炸的電氣設備，如隔爆型電動機。

　　充油型是指可能產生火花的電氣設備、電弧或危險溫度的帶電部分浸在絕緣油里，從而不會引起油面上爆炸性混合物爆炸的電氣設備。

　　通風充氣型是指向設備內通入新鮮空氣或惰性氣體，并使其保持正壓強，能阻止外部爆炸性混合物進入內部引起爆炸的電氣設備。

　　本質安全型是在正常工作或故障情況下產生電火花，其電流值均小于所在場所爆炸性混合物的最小引爆電流，而不會引起爆炸的電氣設備。

　　應根據爆炸危險區(qū)域的特征選擇防爆電氣設備的類型;根據危險區(qū)域內危險物品的理化性能選擇防爆電氣設備的級別。

　　4.靜電放電

　　生產工藝過程中產生的靜電有時會帶來嚴重的危害，有些甚至造成巨大的災害。防止和消除靜電危險十分重要。生產過程中產生的靜電電壓可達到幾萬伏以上，靜電除可能引起多種爆炸性混和物發(fā)生爆炸外還可能造成電擊。

　　為防止靜電放電火花引起的燃燒爆炸，可根據生產過程中的具體情況采取相應的防靜電措施。如以下幾種措施：

　　(1)控制流速。流體在管道中的流速必須加以控制，例如易燃液體在管道中的流速不宜超過4―5m/s，可燃氣體在管道中的流速不宜超過6―8m /s。灌注液體時，應防止產生液體飛濺和劇烈的攪拌現(xiàn)象。向儲罐輸送液體的導管，應放在液面之下或將液體沿容器的內壁緩慢流下，以免產生靜電。易燃液體灌裝結束時，不能立即進行取樣等操作，因為在液面上積聚的靜電荷不會很快消失，易燃液體蒸氣也比較多，因此應經過――段時間，待靜電荷松弛后，再進行操作，以防靜電放電火花引起著火爆炸。

　　(2)保持良好接地。接地是消除靜電危害最為常用的方法之一。下列生產設備應有可靠的接地裝置：輸送可燃氣體和易燃液體的管道以及各種閥門、灌油設備和油槽車(包括灌油橋臺、鐵軌、油桶、加油用鶴管和漏斗等);通風管道上的金屬網過濾器;生產或加工易燃液體和可燃氣體的設備儲罐;輸送可燃粉塵的管道和生產粉塵的設備以及其他能夠產生靜電的生產設備。為消除各部件的電位差，可采用等電位措施。例如在管道法蘭之間加裝跨接導線，既可以消除兩者之間的電位差，又可以造成良好的電氣通路，以防止靜電放電火花。

　　(3)采用靜電消散技術。工藝過程中產生的靜電總是伴隨著產生和消散兩個區(qū)域，靜電電荷在這里依照電荷守恒定律進行著交換。在靜電產生區(qū)域是把靜電分離成相等的正、負電荷，在靜電消散區(qū)，帶電物體上的電荷經過泄漏而消散。顯然，通過增強消散過程可以使靜電危害得以減輕和消除。

　　流體在管道輸送過程中，一般來說管道部分是產生靜電的區(qū)域，管道末端的容器(對液體輸送而言)或料斗、料倉(對粉體輸送而言)等接受容器則是靜電消散區(qū)域。我們已經在管道上采取了一些靜電接地措施，消散了部分靜電電荷，為進一步提高安全系數(shù)，在有條件的情況下，如果在管道的末端再加裝一直徑較大的“松弛容器”，還可大大地消除流體在管內流動時所積累的靜電。當液體輸送管線上裝有過濾器時，甲、乙類液體輸送自過濾器至裝料之間應有30s的緩沖時間。如滿足不了緩沖時間，可配置緩和器或采取其他防靜電措施。

　　(5)人體靜電防護。在靜電場中，人體是一個活動的靜電導體，很容易由靜電感應而導致火花放電，因此要特別注意防止其他人員過分接近正在操作有爆炸危險品的工作人員，以避免不必要的靜電放電現(xiàn)象的發(fā)生。生產和工作人員應盡量避免穿尼龍或的確良等易產生靜電的工作服，而且為了導除人身上積累的靜電，最好穿布底鞋或導電橡膠底膠鞋。工作地點宜采用水泥地面。

　?、萜渌夹g。在具有爆炸危險的廠房內，一般不允許采用平皮帶傳動，可以采用三角皮帶傳動。但最好的方法是安設單獨的防爆式電動機，即電動機和設備之間用軸直接傳動或經過減速器傳動。采用皮帶傳動時，為防止傳動皮帶在運轉中產生靜電發(fā)生危險時，可每隔3-5天在皮帶上涂抹一次防靜電的涂料。此外，還應防止皮帶下垂，皮帶與金屬接地物的距離不得小于20-30cm，以減小對接地金屬物放電的可能性。

　　增高廠房或設備內空氣的濕度，也是防止靜電的基本措施之一。當相對濕度在65%―70%以上時，能防止靜電的積累。對于不會因空氣濕度而影響產品質量的生產，可用噴水或噴水蒸氣的方法增加空氣濕度。

　　5.化學能和太陽能

　　有些物質在常溫下能與空氣發(fā)生氧化反應放出熱量而引起自燃，因此，，應保存在水中(液封)，避免與空氣接觸;有些物質與水作用能夠分解放出可燃氣體，如電石與水作用可分解放出乙炔氣體，金屬鈉與水作用分解放出氫氣，五硫化磷與水作用分解放出硫化氫等，這類物質應特別注意采用防潮措施;有的物質受熱升溫能分解放出具有催化作用的氣體，如硝化棉、賽璐珞等受熱能放出氧化氮和熱量，氧化氮對其進一步分解有催化作用，以至發(fā)生燃燒和爆炸。對上述各類物質要特別注意防熱、通風。直射的太陽光通過凸透鏡、圓形玻璃瓶、有氣泡的玻璃等會聚焦形成高溫焦點，能夠點燃易燃易爆物質。有爆炸危險的廠房和庫房必須采取遮陽措施，窗戶采用磨砂玻璃，以避免形成點火源。

　　三、爆炸控制

　　爆炸造成的后果大多非常嚴重。在化工生產作業(yè)中，爆炸的壓力和火災的蔓延不僅會使生產設備遭受損失，而且使建筑物破壞，甚至致人死亡。因此，科學防爆是非常重要的項工作。防止爆炸的一般原則：一是控制混合氣體中的可燃物含量處在爆炸極限以外;二是使用惰性氣體取代空氣;三是使氧氣濃度處于其極限值以下。為此應防止可燃氣向空氣中泄漏，或防止空氣進入可燃氣體中;控制、監(jiān)視混合氣體各組分濃度;裝設報警裝置和設施。

　　【例題】35.化工企業(yè)火災爆炸事故不僅能造成設備損毀、建筑物破壞，甚至會致人死亡，預防爆炸是非常重要的工作，防止爆炸的一般方法不包括()。

　　A.控制混合氣體中的可燃物含量處在爆炸極限以外

　　B.使用惰性氣體取代空氣

　　C.使氧氣濃度處于極限值以下

　　D.設計足夠的泄爆面積

　　【答案】D

　　在生產過程中，應根據可燃易燃物質的燃燒爆炸特性，以及生產工藝和設備等的條件，采取有效的措施，預防在設備和系統(tǒng)里或在其周圍形成爆炸性混合物。這類措施主要有設備密閉、廠房通風、惰性介質保護、以不燃溶劑代替可燃溶劑、危險物品隔離儲存等。

　　1.惰性氣體保護

　　由于爆炸的形成需要有可燃物質、氧氣以及一定的點火能量，用惰性氣體取代空氣，避免空氣中的氧氣進入系統(tǒng)，就消除了引發(fā)爆炸的一大因素，從而使爆炸過程不能形成。

　　在化工生產中，采取的惰性氣體(或阻燃性氣體)主要有氮氣、二氧化碳、水蒸氣、煙道氣等。如下情況通常需考慮采用惰性介質保護：

　　(1)可燃固體物質的粉碎、篩選處理及其粉末輸送時，采用惰性氣體進行覆蓋保護。

　　(2)處理可燃易爆的物料系統(tǒng)，在進料前用惰性氣體進行置換，以排除系統(tǒng)中原有的氣體，防止形成爆炸性混合物。

　　(3)將惰性氣體通過管線與火災爆炸危險的設備、儲槽等連接起來，在萬一發(fā)生危險時使用。

　　(4)易燃液體利用惰性氣體充壓輸送。

　　(5)在有爆炸性危險的生產場所，對有可能引起火災危險的電器、儀表等采用充氮正壓保護。

　　(6)易燃易爆系統(tǒng)檢修動火前，使用惰性氣體進行吹掃置換。

　　(7)發(fā)現(xiàn)易爆易爆氣體泄漏時，采用惰性氣體(水蒸氣)沖淡。發(fā)生火災時，用惰性氣體進行滅火。

　　向可燃氣體、蒸氣或粉塵與空氣的混合物中加入惰性氣體，可以達到兩種效果，一是縮小甚至消除爆炸極限范圍，二是將混合物沖淡。例如，易燃固體物質的壓碎、研磨、篩分、混合以及粉狀物料的輸送，可以在惰性氣體的覆蓋下進行;當廠房內充滿可燃性物質而具有危險時(如發(fā)生事故使車間、庫房充滿有爆炸危險的氣體或蒸氣)，應向這一地區(qū)放送大量惰性氣體加以沖淡;在生產條件允許的情況下，可燃混合物在處理過程中亦應加入惰性氣體作為保護氣體;還有用惰性介質充填非防爆電氣、儀表;在停車檢修或開工生產前，用惰性氣體吹掃設備系統(tǒng)內的可燃物質等。總之，合理利用惰性氣體，對防火防爆具有很大的實際作用。采用煙道氣時應經過冷卻，并除去氧及殘余的可燃組分：氮氣等惰性氣體在使用前應經過氣體分析，其中含氧量不得超過2%。

　　編輯推薦：

　　2013年安全工程師成績查詢信息匯總 

　　2013年安全工程師考試考后真題交流 

　　2014年安全工程師vip套餐搶先報名，不過免費重學 

　　環(huán)球網校友情提示：如果您在此過程中遇到任何疑問，請登錄環(huán)球網校安全工程師頻道及論壇，隨時與廣大考生朋友們一起交流!