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在工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中,火災與爆炸事故的潛在威脅始終存在,稍有不慎就可能引發(fā)嚴重災難,對生命財產(chǎn)安全造成巨大損害。因此,深入了解防火防爆技術基礎知識,掌握科學有效的防范措施,是降低事故風險、保障安全的關鍵。
物質燃燒需同時具備可燃物、助燃物和火源這三個必要條件。基于此,在生產(chǎn)過程中防止火災和爆炸事故的基本原則主要有兩個方面:一方面,要杜絕燃燒系統(tǒng)的形成,有效防止和限制火災爆炸危險物、助燃物和著火源三者之間的直接相互作用;另一方面,要全力消除一切可能導致著火的火源,同時防止火焰及爆炸的擴散。
火源是引發(fā)易燃易爆物質著火爆炸的常見原因,控制這類火源的使用范圍,嚴格執(zhí)行相關規(guī)章制度,對防火防爆至關重要。
明火
加熱用火:加熱可燃體時,應優(yōu)先采用蒸氣或其他載熱體,盡量避免使用明火。若必須使用明火,設備要嚴格密閉,燃燒室應與設備分開建筑或隔離。為防止易燃物質漏入燃燒室,設備需定期進行水壓試驗及空氣壓試驗。裝置中明火加熱設備的布置,應遠離可能泄漏可燃液體和蒸氣的工藝設備及貯藏區(qū),并位于散發(fā)易燃物料設備的側風向或上風向。
維修用火:在有火災爆炸危險的車間,應盡量減少焊割作業(yè),如需進行,應將檢修設備或管段移至安全地點。進行焊接作業(yè)時,要與易燃易爆的生產(chǎn)設備管道保持安全距離。對運輸、盛裝易燃物料的設備、管道進行焊接前,需將系統(tǒng)清洗,用惰性氣體吹掃置換,并經(jīng)氣體分析合格。可燃氣體濃度應符合標準:爆炸下限大于 4%(體積)的可燃氣體或蒸氣,濃度應小于 0.5%;爆炸下限小于 4% 的,濃度應小于 0.2%。當修理系統(tǒng)與其他設備連通時,應斷開相連管道或加堵金屬盲板隔絕。電焊線破殘要及時更換或修理,不能利用與可燃易爆生產(chǎn)設備有關的金屬件作為電焊地線。對熬煉設備要經(jīng)常檢查,防止煙道竄火和熬鍋破漏,盛裝物料不宜過滿,嚴格控制加熱溫度,注意熬煉地點的選擇。在有爆炸危險的車間使用噴燈,應按動火制度進行,在其他地點使用時,要清理操作地點的可燃物。
禁火區(qū)動火作業(yè)管理制度和動火作業(yè)票管理制度:凡是能產(chǎn)生火花的工作,如電焊、氣焊、氣割等都屬于動火作業(yè),必須辦理動火作業(yè)票。動火作業(yè)分為危險動火作業(yè)和一般動火作業(yè)。危險動火作業(yè)包括在倉庫(含易燃易爆倉庫)、油庫、油罐等地的動火,其動火作業(yè)票由公司安全負責人批準,維護隊負責人、安全員在場監(jiān)護;一般動火作業(yè)是除危險動火作業(yè)以外的動火,由維護隊負責人批準,維護隊安全員在場監(jiān)護。動火作業(yè)票有規(guī)定的使用范圍和有效使用期,幾個動火項目不能合辦一張。能拆下動火的部件,應移到固定動火區(qū)內(nèi)進行。動火前要清除動火區(qū)周圍的可燃物質,用不燃材料隔離周圍設備、管道、孔洞等,高處動火要防止火花下落。動火作業(yè)單位需填好動火作業(yè)票,經(jīng)批準后,動火執(zhí)行人員見到批準的動火作業(yè)票和安全措施后才能開工,動火作業(yè)時必須有人監(jiān)護。
摩擦與撞擊:機器中軸承轉動部件的摩擦、鐵器相互撞擊或鐵器工具打擊混凝土地坪等都可能產(chǎn)生火花,管道或鐵制容器裂開物料噴出時也可能因摩擦起火。為防止此類情況,要及時給軸承添油,保持良好潤滑,經(jīng)常清除附著的可燃污垢。可在設備上安裝磁力離析器,防止金屬零件隨物料帶入設備內(nèi)發(fā)生撞擊起火。搬運盛有可燃氣體或可燃液體的金屬容器時,要輕拿輕放,防止相互撞擊。不準穿帶釘子的鞋進入易燃易爆車間,特別危險的防爆工房內(nèi),地面應采用不發(fā)生火花的軟質材料鋪設。
其他用火:要防止可燃物料與高溫的設備、管道表面接觸,可燃物排放應遠離高溫表面,高溫表面要有隔熱保溫措施,不能在高溫管道和設備上烘烤衣服及其他可燃物件。油抹布、油棉紗等易自燃,應裝入金屬桶、箱內(nèi),放置在安全地點并及時處理。禁止在有火災爆炸危險的廠房和倉庫內(nèi)吸煙,因為煙頭溫度可達 800°C,且可能隱藏很長時間。
電器火花:在具有爆炸、易燃危險的場所,若電氣設備不符合防爆規(guī)程要求,其產(chǎn)生的火花、電弧和危險溫度可能引發(fā)火災爆炸事故。
按物料的物化特性采取措施:了解各種物質的物化性質,對于本身具有自燃能力的油脂、遇空氣能自燃的物質、遇水燃燒爆炸的物質等,應采取隔絕空氣、防水防潮或通風、散熱、降溫等措施,防止物質自燃和爆炸。易燃、可燃氣體和液體蒸氣要根據(jù)與空氣的相對密度,采用相應的排污方法,根據(jù)物質的沸點、飽和蒸氣壓力,考慮容器的耐壓強度、貯存溫度、保溫降溫措施等。液體具有流動性,要考慮容器破裂后液體流散和火災蔓延問題,不溶于水的燃燒液體能浮于水面燃燒,應設置防護堤防止火災隨水流蔓延。
系統(tǒng)密閉及負壓操作:為防止可燃氣體、蒸氣和可燃性粉塵與空氣構成爆炸性混合物,設備應密閉,負壓下生產(chǎn)的設備要防止空氣吸入。為保證設備密閉性,危險物系統(tǒng)應盡量少用法蘭連接,輸送危險氣體、液體的管道應采用無縫管。負壓操作可防止系統(tǒng)中的有毒或爆炸氣體向器外逸散,但要注意防止設備密閉性差導致外界空氣進入。
通風置換:采用通風措施時,生產(chǎn)廠房內(nèi)含有可燃可爆氣體的空氣不應循環(huán)使用。在有可燃氣體的室內(nèi),排風設備和送風設備應有獨立分開的通風機室,如通風機室設在廠房內(nèi),應有隔絕措施。排除或輸送溫度超過 80°C 的空氣與其他氣體的通風設備,應用非燃燒材料制成。排除有燃燒爆炸危險粉塵的排風系統(tǒng),應采用不產(chǎn)生火花的除塵器,當粉塵與水接觸能生成爆炸氣體時,不應采用濕式除塵系統(tǒng)。
惰性介質保護:化工生產(chǎn)中常用的惰性氣體有氮、二氧化碳、水蒸氣及煙道氣,常用于易燃固體物質的粉碎、篩選處理及其粉末輸送時的覆蓋保護;處理可燃易爆的物料系統(tǒng)時,在進料前用惰性氣體置換,排除系統(tǒng)中原有的空氣,防止形成爆炸性混合物;將惰性氣體與有火災爆炸危險的設備、貯槽等連接,作為備用;可燃液體利用惰性氣體進行充壓輸送;在有爆炸性危險的生產(chǎn)場所,對引起火花危險的電器、儀表等采用充氮正壓保護;在易燃易爆系統(tǒng)需要動火檢修時,用惰性氣體進行吹掃和置換;發(fā)生跑料事故時,用惰性氣體沖淡,發(fā)生火災時,用惰性氣體滅火。
溫度控制:不同的化學反應都有其適宜的反應溫度,正確控制反應溫度對保證產(chǎn)品質量、降低消耗意義重大,也是防火防爆的必要措施。
投料控制
投料速度:對于放熱反應,加料速度不能超過設備的傳熱能力,否則會引起溫度猛升,發(fā)生副反應,導致物料分解。加料速度突然減少,溫度降低,反應物不能充分作用而積聚,升溫后反應加劇,可能使溫度及壓力突然升高,引發(fā)事故。
投料配比:反應物料的配比需嚴格控制,要準確分析和計量反應物料的濃度、含量、流量。
投料順序:化工生產(chǎn)必須按照一定順序投料,否則可能發(fā)生爆炸。為防止誤操作顛倒投料順序,可將進料閥門進行互相聯(lián)鎖。
控制原料純度:許多化學反應因反應物料中的雜質而發(fā)生副反應或過反應,導致火災爆炸。因此,生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)品及成品應有嚴格的質量檢驗制度,確保原料純度。
防止跑、冒、滴、漏:跑、冒、滴、漏會導致易爆介質在生產(chǎn)場所擴散,是化工企業(yè)發(fā)生火災爆炸事故的重要原因之一。其原因包括操作不精心或誤操作,如收料過程中槽滿跑料、分離器液體控制不穩(wěn)、開錯排污閥等;設備管線和機泵的結合面不密封而泄漏。為杜絕跑、冒、滴、漏,要加強操作人員和維修人員的責任感和技術培訓,穩(wěn)定工藝操作,提高設備完好率,降低泄漏率。為防止誤操作,對重要管線涂以不同顏色以便區(qū)別,對重要閥門采取掛牌、加鎖等措施,不同管道上的閥門應相隔一定間距。
緊急停車處理
停電:為防止突然停電引發(fā)事故,重要的反應設備一般應具備雙電源、聯(lián)鎖自投裝置。若電路故障,聯(lián)鎖未合,裝置全部無電,此時要及時匯報并查明停電原因。
停水:停水時要關注水壓和各部位的溫度變化,可采取減量措施維持生產(chǎn)。若水壓降為零,應立即停止進料,注意所有采用水降溫的設備不要超溫超壓。
停汽:停汽后加熱裝置溫度下降,汽動設備停運,對于常溫下呈固態(tài)而操作溫度下呈液態(tài)的物料,要根據(jù)溫度變化妥善處理,防止凍結堵塞管道。同時,應及時關閉蒸氣與物料系統(tǒng)相連通的閥門,防止物料倒流至蒸氣管線系統(tǒng)。
停氣:當氣流壓力回零時,所有氣動儀表和閥門都不能動作,這時流量、壓力、液面等應根據(jù)一次儀表或實際情況進行分析判斷。
工藝參數(shù)的自動調節(jié):包括溫度自動調節(jié)、壓力自動調節(jié)、流量和液位自動調節(jié),通過自動調節(jié)確保工藝參數(shù)穩(wěn)定,降低事故風險。
程序控制:采用自動化工具,按工藝要求,以一定的時間間隔對執(zhí)行系統(tǒng)作周期性自動切換的控制系統(tǒng)。主要由程序控制器按一定時間間隔發(fā)出信號,使執(zhí)行機構動作。
信號裝置、保護裝置、安全聯(lián)鎖
信號裝置:安裝信號報警裝置,在出現(xiàn)危險狀況時警告操作者,以便及時采取措施消除隱患。信號一般有聲、光等,通常與測量儀表相連,當溫度、壓力、液位等超過控制指標時,報警系統(tǒng)就會發(fā)出信號。
保護裝置:在發(fā)生危險時,能自動進行動作,消除不正常狀況,保障設備和人員安全。
安全聯(lián)鎖:利用機械或電氣控制依次接通各個儀器設備,并使之彼此關聯(lián),以達到安全生產(chǎn)的目的,防止因操作失誤或設備故障引發(fā)事故。
隔離、露天布置
分區(qū)隔離:在總體設計時,合理安排工廠布局,在裝置與裝置、裝置與貯槽倉庫以及生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)之間劃出一定的安全距離,防止火災爆炸事故的蔓延。
露天布置:將化工設備和裝置放置在露天和半露天,便于有害氣體的散發(fā),減少因設備泄漏造成可燃氣體在廠房中積聚的危險性。
遠距離操縱:對于某些工作人員難以接近或要求迅速啟閉否則可能發(fā)生事故的閥門,以及輻射熱高的設備等,可采用遠距離操縱,保障操作人員的安全。
安全阻火裝置:阻火設備包括安全液封、阻火器和止回閥等,能防止外部火焰進入有燃燒爆炸危險的設備、管道、容器,或阻止火焰在設備和管道間的擴展,有效控制火災爆炸事故的范圍。
通用要求
類型和標志:防爆電氣設備的類型、級別、組別在外殼上應有明顯標志。舊類型標志前加 “K" 表示煤礦用防爆電氣設備,新類型標志有 “E" 為工廠用防爆電設備,有 “I" 為煤礦用防爆電氣設備。
最高表面溫度:隔爆型電氣設備最高表面溫度指外殼表面溫度,其他各型設備指與爆炸性混合物接觸表面的溫度。I 類設備表面可能堆積粉塵時,最高表面溫度為+150°C,采取措施能防止堆積粉塵時為 + 450°C。B 類設備最高表面溫度不得超過有關規(guī)定。極限溫升是對環(huán)境溫度 + 40°C 而言的,有過負荷可能的設備指電動機和電力變壓器。在有粉塵或纖維爆炸性混合物的場所內(nèi),電氣設備外殼溫度一般不應超過 125°C,如不能保證,亦必須比混合物自燃點低 75°C 或低于自燃點的 2/3。
環(huán)境溫度:電氣設備運行環(huán)境溫度一般為一 20°C - +40°C。若環(huán)境溫度范圍不同,須在銘牌上標明,并以最高環(huán)境溫度為基礎計算電氣設備的最高表面溫度。
閉鎖:電氣設備上凡能從外部拆卸的緊固件,如開關箱蓋、觀察窗、機座等,均必須有閉鎖結構,防止非專職人員拆開,確保防爆性能。閉鎖結構需使用旋具、扳手、鉗子等一般工具不能松開或難以松開的緊固裝置。
外部連接:進線裝置必須有防松和防止拉脫的措施,并有彈性密封墊或其他密封措施。接線盒的電氣間隙、漏電距離均應符合要求。接地端子應有接地標志,保持連續(xù)可靠,并有防松、防銹措施。
各類設備防爆要求
增安型:在正常運行條件下不會產(chǎn)生電弧、火花,或可能點燃爆炸性混合物的高溫的設備結構上,采取措施提高安全程度,以避免在正常和認可的過載條件下出現(xiàn)上述現(xiàn)象的電氣設備。其絕緣帶電部分的外殼防護應符合 IP44,裸露帶電部件的外殼防護應符合 IP54。引入電纜或導線的連接件應保證連接牢固、接線方便,防止電纜或導線松動、自行脫落、扭轉,并能保持良好的接點壓力。
隔爆型:把可能引燃爆炸性混合物的部件封閉在堅固的外殼內(nèi),該外殼能承受內(nèi)部發(fā)生爆炸的爆炸壓力并能阻止通過其上孔縫向外部傳爆的電氣設備。外殼用鋼板、鑄鋼、鋁合金、灰鑄鐵等材料制成。可經(jīng)隔爆型接線盒(或插銷座)接線亦可直接接線,連接處應有防止拉力損壞接線端子的設施,連接裝置的結合面應有足夠的長度。如果電纜封入主外殼內(nèi),則外殼外的長度不得小于 3m。
充油型:全部或某些帶電部件浸沒在絕緣油里,使之不能引燃油面以上或外殼周圍爆炸性混合物的電氣設備。外殼上應有排氣孔,孔內(nèi)無雜物;油量足夠,低油面以下深度不得小于 25mm,油面指示清晰;油質良好;油面溫度 TI - T4 組不得超過 100°C,T5 組不得超過 80°C,T6 組不得超過 70°C。應水平安裝,傾斜度不得超過 5°;運行中不得移動,機械連接不得松動。
正壓型:具有保護外殼、殼內(nèi)充有保護氣體,其壓力保持高于外部爆炸性混合物氣體的壓力,以防止外部爆炸性混合物進入殼內(nèi)的電氣設備。按充氣結構分為通風、充氣、氣密等三種形式,保護氣體可以是空氣、氮氣或其他非可燃性氣體。外殼防護等級不得低于 IP44,外殼內(nèi)不得有影響安全的通風死角。正常時,出風口處風壓或充分氣壓均不得低于 0.2kPa;當壓力低于 0.1kPa 或壓力最小處的壓力低于 0.05kPa 時,必須發(fā)出報警信號或切斷電源。應有聯(lián)鎖裝置,運行前先通風,充氣的總量最少不得小于設備氣體容積的 5 倍,運行前通風時間(s)可按公式 t = K(V + a)/Q 計算(K 為容積倍數(shù),K≥5;V 為設備氣體容積;a 為管道氣體容積;Q 為氣體流量)。
本質安全型:在規(guī)定試驗條件下,正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花的熱效應均不能點燃規(guī)定的爆炸性混合物的電路,稱為本質安全電路,其電氣設備稱為本質安全型防爆電氣設備。本質安全電路應有安全柵,由限流元件、限壓元件和特殊保護元件組成,電路中晶體管均需雙重化。本質安全電路端子與非本質安全電路端之間的距離不得小于 50mm,電源變壓器的次級電路與初級電路之間保持良好的電氣隔離。
充砂型:外殼內(nèi)充填細粒材料,使得在規(guī)定條件下,外殼內(nèi)產(chǎn)生的電弧、火焰、殼壁及顆粒材料危險溫度不能點燃外部爆炸性混合物的電氣設備。外殼應有足夠的機械強度,防護等級不低于 IP44。細粒填充材料應填滿外殼內(nèi)所有空隙,顆粒直徑為 0.25 - 1.6mm,填充時細粒材料含水量不得超過 0.1%。
無火花型:正常運行條件下不產(chǎn)生電弧、火花,也不產(chǎn)生能引燃周圍爆炸性混合物表面溫度或灼熱點的防爆型電氣設備。
通過全面掌握這些防火防爆技術基礎知識,在實際生產(chǎn)和生活中嚴格落實各項防范措施,能夠有效降低火災和爆炸事故的發(fā)生概率,保障人員生命安全和財產(chǎn)安全,維護社會的穩(wěn)定與發(fā)展。
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