在工业生产与日常生活中,火灾与爆炸事故的潜在威胁始终存在,稍有不慎就可能引发严重灾难,对生命财产安全造成巨大损害。因此,深入了解防火防爆技术基础知识,掌握科学有效的防范措施,是降低事故风险、保障安全的关键。
物质燃烧需同时具备可燃物、助燃物和火源这三个必要条件。基于此,在生产过程中防止火灾和爆炸事故的基本原则主要有两个方面:一方面,要杜绝燃烧系统的形成,有效防止和限制火灾爆炸危险物、助燃物和着火源三者之间的直接相互作用;另一方面,要全力消除一切可能导致着火的火源,同时防止火焰及爆炸的扩散。
火源是引发易燃易爆物质着火爆炸的常见原因,控制这类火源的使用范围,严格执行相关规章制度,对防火防爆至关重要。
明火
加热用火:加热可燃体时,应优先采用蒸气或其他载热体,尽量避免使用明火。若必须使用明火,设备要严格密闭,燃烧室应与设备分开建筑或隔离。为防止易燃物质漏入燃烧室,设备需定期进行水压试验及空气压试验。装置中明火加热设备的布置,应远离可能泄漏可燃液体和蒸气的工艺设备及贮藏区,并位于散发易燃物料设备的侧风向或上风向。
维修用火:在有火灾爆炸危险的车间,应尽量减少焊割作业,如需进行,应将检修设备或管段移至安全地点。进行焊接作业时,要与易燃易爆的生产设备管道保持安全距离。对运输、盛装易燃物料的设备、管道进行焊接前,需将系统清洗,用惰性气体吹扫置换,并经气体分析合格。可燃气体浓度应符合标准:爆炸下限大于 4%(体积)的可燃气体或蒸气,浓度应小于 0.5%;爆炸下限小于 4% 的,浓度应小于 0.2%。当修理系统与其他设备连通时,应断开相连管道或加堵金属盲板隔绝。电焊线破残要及时更换或修理,不能利用与可燃易爆生产设备有关的金属件作为电焊地线。对熬炼设备要经常检查,防止烟道窜火和熬锅破漏,盛装物料不宜过满,严格控制加热温度,注意熬炼地点的选择。在有爆炸危险的车间使用喷灯,应按动火制度进行,在其他地点使用时,要清理操作地点的可燃物。
禁火区动火作业管理制度和动火作业票管理制度:凡是能产生火花的工作,如电焊、气焊、气割等都属于动火作业,必须办理动火作业票。动火作业分为危险动火作业和一般动火作业。危险动火作业包括在仓库(含易燃易爆仓库)、油库、油罐等地的动火,其动火作业票由公司安全负责人批准,维护队负责人、安全员在场监护;一般动火作业是除危险动火作业以外的动火,由维护队负责人批准,维护队安全员在场监护。动火作业票有规定的使用范围和有效使用期,几个动火项目不能合办一张。能拆下动火的部件,应移到固定动火区内进行。动火前要清除动火区周围的可燃物质,用不燃材料隔离周围设备、管道、孔洞等,高处动火要防止火花下落。动火作业单位需填好动火作业票,经批准后,动火执行人员见到批准的动火作业票和安全措施后才能开工,动火作业时必须有人监护。
摩擦与撞击:机器中轴承转动部件的摩擦、铁器相互撞击或铁器工具打击混凝土地坪等都可能产生火花,管道或铁制容器裂开物料喷出时也可能因摩擦起火。为防止此类情况,要及时给轴承添油,保持良好润滑,经常清除附着的可燃污垢。可在设备上安装磁力离析器,防止金属零件随物料带入设备内发生撞击起火。搬运盛有可燃气体或可燃液体的金属容器时,要轻拿轻放,防止相互撞击。不准穿带钉子的鞋进入易燃易爆车间,特别危险的防爆工房内,地面应采用不发生火花的软质材料铺设。
其他用火:要防止可燃物料与高温的设备、管道表面接触,可燃物排放应远离高温表面,高温表面要有隔热保温措施,不能在高温管道和设备上烘烤衣服及其他可燃物件。油抹布、油棉纱等易自燃,应装入金属桶、箱内,放置在安全地点并及时处理。禁止在有火灾爆炸危险的厂房和仓库内吸烟,因为烟头温度可达 800°C,且可能隐藏很长时间。
电器火花:在具有爆炸、易燃危险的场所,若电气设备不符合防爆规程要求,其产生的火花、电弧和危险温度可能引发火灾爆炸事故。
按物料的物化特性采取措施:了解各种物质的物化性质,对于本身具有自燃能力的油脂、遇空气能自燃的物质、遇水燃烧爆炸的物质等,应采取隔绝空气、防水防潮或通风、散热、降温等措施,防止物质自燃和爆炸。易燃、可燃气体和液体蒸气要根据与空气的相对密度,采用相应的排污方法,根据物质的沸点、饱和蒸气压力,考虑容器的耐压强度、贮存温度、保温降温措施等。液体具有流动性,要考虑容器破裂后液体流散和火灾蔓延问题,不溶于水的燃烧液体能浮于水面燃烧,应设置防护堤防止火灾随水流蔓延。
系统密闭及负压操作:为防止可燃气体、蒸气和可燃性粉尘与空气构成爆炸性混合物,设备应密闭,负压下生产的设备要防止空气吸入。为保证设备密闭性,危险物系统应尽量少用法兰连接,输送危险气体、液体的管道应采用无缝管。负压操作可防止系统中的有毒或爆炸气体向器外逸散,但要注意防止设备密闭性差导致外界空气进入。
通风置换:采用通风措施时,生产厂房内含有可燃可爆气体的空气不应循环使用。在有可燃气体的室内,排风设备和送风设备应有独立分开的通风机室,如通风机室设在厂房内,应有隔绝措施。排除或输送温度超过 80°C 的空气与其他气体的通风设备,应用非燃烧材料制成。排除有燃烧爆炸危险粉尘的排风系统,应采用不产生火花的除尘器,当粉尘与水接触能生成爆炸气体时,不应采用湿式除尘系统。
惰性介质保护:化工生产中常用的惰性气体有氮、二氧化碳、水蒸气及烟道气,常用于易燃固体物质的粉碎、筛选处理及其粉末输送时的覆盖保护;处理可燃易爆的物料系统时,在进料前用惰性气体置换,排除系统中原有的空气,防止形成爆炸性混合物;将惰性气体与有火灾爆炸危险的设备、贮槽等连接,作为备用;可燃液体利用惰性气体进行充压输送;在有爆炸性危险的生产场所,对引起火花危险的电器、仪表等采用充氮正压保护;在易燃易爆系统需要动火检修时,用惰性气体进行吹扫和置换;发生跑料事故时,用惰性气体冲淡,发生火灾时,用惰性气体灭火。
温度控制:不同的化学反应都有其适宜的反应温度,正确控制反应温度对保证产品质量、降低消耗意义重大,也是防火防爆的必要措施。
投料控制
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,否则会引起温度猛升,发生副反应,导致物料分解。加料速度突然减少,温度降低,反应物不能充分作用而积聚,升温后反应加剧,可能使温度及压力突然升高,引发事故。
投料配比:反应物料的配比需严格控制,要准确分析和计量反应物料的浓度、含量、流量。
投料顺序:化工生产必须按照一定顺序投料,否则可能发生爆炸。为防止误操作颠倒投料顺序,可将进料阀门进行互相联锁。
控制原料纯度:许多化学反应因反应物料中的杂质而发生副反应或过反应,导致火灾爆炸。因此,生产原料、中间产品及成品应有严格的质量检验制度,确保原料纯度。
防止跑、冒、滴、漏:跑、冒、滴、漏会导致易爆介质在生产场所扩散,是化工企业发生火灾爆炸事故的重要原因之一。其原因包括操作不精心或误操作,如收料过程中槽满跑料、分离器液体控制不稳、开错排污阀等;设备管线和机泵的结合面不密封而泄漏。为杜绝跑、冒、滴、漏,要加强操作人员和维修人员的责任感和技术培训,稳定工艺操作,提高设备完好率,降低泄漏率。为防止误操作,对重要管线涂以不同颜色以便区别,对重要阀门采取挂牌、加锁等措施,不同管道上的阀门应相隔一定间距。
紧急停车处理
停电:为防止突然停电引发事故,重要的反应设备一般应具备双电源、联锁自投装置。若电路故障,联锁未合,装置全部无电,此时要及时汇报并查明停电原因。
停水:停水时要关注水压和各部位的温度变化,可采取减量措施维持生产。若水压降为零,应立即停止进料,注意所有采用水降温的设备不要超温超压。
停汽:停汽后加热装置温度下降,汽动设备停运,对于常温下呈固态而操作温度下呈液态的物料,要根据温度变化妥善处理,防止冻结堵塞管道。同时,应及时关闭蒸气与物料系统相连通的阀门,防止物料倒流至蒸气管线系统。
停气:当气流压力回零时,所有气动仪表和阀门都不能动作,这时流量、压力、液面等应根据一次仪表或实际情况进行分析判断。
工艺参数的自动调节:包括温度自动调节、压力自动调节、流量和液位自动调节,通过自动调节确保工艺参数稳定,降低事故风险。
程序控制:采用自动化工具,按工艺要求,以一定的时间间隔对执行系统作周期性自动切换的控制系统。主要由程序控制器按一定时间间隔发出信号,使执行机构动作。
信号装置、保护装置、安全联锁
信号装置:安装信号报警装置,在出现危险状况时警告操作者,以便及时采取措施消除隐患。信号一般有声、光等,通常与测量仪表相连,当温度、压力、液位等超过控制指标时,报警系统就会发出信号。
保护装置:在发生危险时,能自动进行动作,消除不正常状况,保障设备和人员安全。
安全联锁:利用机械或电气控制依次接通各个仪器设备,并使之彼此关联,以达到安全生产的目的,防止因操作失误或设备故障引发事故。
隔离、露天布置
分区隔离:在总体设计时,合理安排工厂布局,在装置与装置、装置与贮槽仓库以及生产区和生活区之间划出一定的安全距离,防止火灾爆炸事故的蔓延。
露天布置:将化工设备和装置放置在露天和半露天,便于有害气体的散发,减少因设备泄漏造成可燃气体在厂房中积聚的危险性。
远距离操纵:对于某些工作人员难以接近或要求迅速启闭否则可能发生事故的阀门,以及辐射热高的设备等,可采用远距离操纵,保障操作人员的安全。
安全阻火装置:阻火设备包括安全液封、阻火器和止回阀等,能防止外部火焰进入有燃烧爆炸危险的设备、管道、容器,或阻止火焰在设备和管道间的扩展,有效控制火灾爆炸事故的范围。
通用要求
类型和标志:防爆电气设备的类型、级别、组别在外壳上应有明显标志。旧类型标志前加 “K" 表示煤矿用防爆电气设备,新类型标志有 “E" 为工厂用防爆电设备,有 “I" 为煤矿用防爆电气设备。
最高表面温度:隔爆型电气设备最高表面温度指外壳表面温度,其他各型设备指与爆炸性混合物接触表面的温度。I 类设备表面可能堆积粉尘时,最高表面温度为+150°C,采取措施能防止堆积粉尘时为 + 450°C。B 类设备最高表面温度不得超过有关规定。极限温升是对环境温度 + 40°C 而言的,有过负荷可能的设备指电动机和电力变压器。在有粉尘或纤维爆炸性混合物的场所内,电气设备外壳温度一般不应超过 125°C,如不能保证,亦必须比混合物自燃点低 75°C 或低于自燃点的 2/3。
环境温度:电气设备运行环境温度一般为一 20°C - +40°C。若环境温度范围不同,须在铭牌上标明,并以最高环境温度为基础计算电气设备的最高表面温度。
闭锁:电气设备上凡能从外部拆卸的紧固件,如开关箱盖、观察窗、机座等,均必须有闭锁结构,防止非专职人员拆开,确保防爆性能。闭锁结构需使用旋具、扳手、钳子等一般工具不能松开或难以松开的紧固装置。
外部连接:进线装置必须有防松和防止拉脱的措施,并有弹性密封垫或其他密封措施。接线盒的电气间隙、漏电距离均应符合要求。接地端子应有接地标志,保持连续可靠,并有防松、防锈措施。
各类设备防爆要求
增安型:在正常运行条件下不会产生电弧、火花,或可能点燃爆炸性混合物的高温的设备结构上,采取措施提高安全程度,以避免在正常和认可的过载条件下出现上述现象的电气设备。其绝缘带电部分的外壳防护应符合 IP44,裸露带电部件的外壳防护应符合 IP54。引入电缆或导线的连接件应保证连接牢固、接线方便,防止电缆或导线松动、自行脱落、扭转,并能保持良好的接点压力。
隔爆型:把可能引燃爆炸性混合物的部件封闭在坚固的外壳内,该外壳能承受内部发生爆炸的爆炸压力并能阻止通过其上孔缝向外部传爆的电气设备。外壳用钢板、铸钢、铝合金、灰铸铁等材料制成。可经隔爆型接线盒(或插销座)接线亦可直接接线,连接处应有防止拉力损坏接线端子的设施,连接装置的结合面应有足够的长度。如果电缆封入主外壳内,则外壳外的长度不得小于 3m。
充油型:全部或某些带电部件浸没在绝缘油里,使之不能引燃油面以上或外壳周围爆炸性混合物的电气设备。外壳上应有排气孔,孔内无杂物;油量足够,低油面以下深度不得小于 25mm,油面指示清晰;油质良好;油面温度 TI - T4 组不得超过 100°C,T5 组不得超过 80°C,T6 组不得超过 70°C。应水平安装,倾斜度不得超过 5°;运行中不得移动,机械连接不得松动。
正压型:具有保护外壳、壳内充有保护气体,其压力保持高于外部爆炸性混合物气体的压力,以防止外部爆炸性混合物进入壳内的电气设备。按充气结构分为通风、充气、气密等三种形式,保护气体可以是空气、氮气或其他非可燃性气体。外壳防护等级不得低于 IP44,外壳内不得有影响安全的通风死角。正常时,出风口处风压或充分气压均不得低于 0.2kPa;当压力低于 0.1kPa 或压力最小处的压力低于 0.05kPa 时,必须发出报警信号或切断电源。应有联锁装置,运行前先通风,充气的总量最少不得小于设备气体容积的 5 倍,运行前通风时间(s)可按公式 t = K(V + a)/Q 计算(K 为容积倍数,K≥5;V 为设备气体容积;a 为管道气体容积;Q 为气体流量)。
本质安全型:在规定试验条件下,正常工作或规定的故障状态下产生的电火花的热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路,称为本质安全电路,其电气设备称为本质安全型防爆电气设备。本质安全电路应有安全栅,由限流元件、限压元件和特殊保护元件组成,电路中晶体管均需双重化。本质安全电路端子与非本质安全电路端之间的距离不得小于 50mm,电源变压器的次级电路与初级电路之间保持良好的电气隔离。
充砂型:外壳内充填细粒材料,使得在规定条件下,外壳内产生的电弧、火焰、壳壁及颗粒材料危险温度不能点燃外部爆炸性混合物的电气设备。外壳应有足够的机械强度,防护等级不低于 IP44。细粒填充材料应填满外壳内所有空隙,颗粒直径为 0.25 - 1.6mm,填充时细粒材料含水量不得超过 0.1%。
无火花型:正常运行条件下不产生电弧、火花,也不产生能引燃周围爆炸性混合物表面温度或灼热点的防爆型电气设备。
通过全面掌握这些防火防爆技术基础知识,在实际生产和生活中严格落实各项防范措施,能够有效降低火灾和爆炸事故的发生概率,保障人员生命安全和财产安全,维护社会的稳定与发展。
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