防火防爆技術(shù)是工業(yè)安全技術(shù)的重要內(nèi)容之一,為了保證安全生產(chǎn),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(zhì)不處于危險狀態(tài),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(fā)生,但在實踐中,由于生產(chǎn)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(chǎn)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(fā)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(yè)生產(chǎn),根據(jù)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(zhuǎn)化成現(xiàn)實,把事故消滅在產(chǎn)生之前,除在思想上根除事故難免論的消極情緒外,從技術(shù)上來說應該把握住每一個環(huán)節(jié),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(chǎn)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(zhì)(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(chǎn)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(nèi)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(tǒng)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(zhì)的容器,底部盡可能不裝開關(guān)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(tǒng)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(jīng)常檢查,填料如有損壞應立即調(diào)換,以防滲漏,設備在運轉(zhuǎn)中也應經(jīng)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(jīng)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(zhì)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(nèi)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(nèi)排除污染空氣,使空氣中有害物質(zhì)的含量不超過最高容許濃度。
事故通風,當生產(chǎn)設備發(fā)生偶然事故時,會突然散發(fā)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(jù)下面兩點考慮,即當僅是易燃易爆物質(zhì),其在車間內(nèi)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(zhì),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(diào)節(jié)設計規(guī)范》(GBJ 19-87)、《粉塵防爆安全規(guī)程》(GB 15577 1995)等的有關(guān)規(guī)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(shù),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(shù)可燃氣體而言,最低氧氣濃度約為10%(體積分數(shù)),對大多數(shù)粉塵而言,最低氧氣濃度約8%(體積分數(shù))。
⑤監(jiān)測空氣中易燃易爆物質(zhì)的含量。測定廠房空氣中生產(chǎn)設備系統(tǒng)內(nèi)易燃氣體、蒸氣和粉塵濃度,是保證安全生產(chǎn)的重要手段之一。特別是在廠房或設備內(nèi)部要動火檢修時,要測定易燃氣體、蒸氣和粉塵是否超過衛(wèi)生標準或爆炸極限。當有人進入設備時,還應監(jiān)測含氧量,不論過高或過低均不相宜。
在可燃有毒特質(zhì)(氣體、蒸氣、粉塵)可能泄漏的區(qū)域設報警儀,這是監(jiān)測空氣中易燃易爆物質(zhì)含量的重要措施。
⑥工藝參數(shù)的安全控制。在化工生產(chǎn)過程中,工藝參數(shù)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(shù)在安全限度以內(nèi),是實現(xiàn)化工安全生產(chǎn)的基本條件,而對工藝參數(shù)的自動調(diào)節(jié)和控制則是保證生產(chǎn)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(fā)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(chǎn)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(chǎn)用火,生活用火。
生產(chǎn)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(guān)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(guī)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(jīng)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(nèi)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(fā)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(fā)熱起火;金屬零件、鐵釘?shù)嚷淙敕鬯闄C、反應器、提升機等設備內(nèi),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(fā)生火花;導管或容器破裂,內(nèi)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(zhuǎn)動部件,應保證有良好的潤滑和及時加油,并經(jīng)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(fā)生火花的材料。
g.防爆生產(chǎn)廠房,應禁止穿帶鐵釘?shù)男孛鎽捎貌划a(chǎn)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(jīng)常重點檢查,以防吊繩斷裂,吊鉤松滑造成墜落沖擊發(fā)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(zhì)受熱自燃,
④防止電氣火花。電氣設備或線路出現(xiàn)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(fā)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(fā)熱量增加,溫度急劇上升,出現(xiàn)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(zhì)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(chǎn)生的火花;二是電氣設備和線路發(fā)生故障或誤操作出現(xiàn)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(zhì)燃燒,還能使金屬熔化飛濺,構(gòu)成新的火源。
根據(jù)爆炸危險場所電氣設備安全技術(shù)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定,爆炸物質(zhì)按它們的物態(tài)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(zhì)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(jù)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(chǎn)品,制定嚴格的操作規(guī)程及檢查制度,建立經(jīng)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(nèi),防止因短路產(chǎn)生的電火花。
⑤消除靜電。靜電在工業(yè)生產(chǎn)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(shù)中的一個重要問題。
物料之間摩擦會產(chǎn)生靜電,聚積起來可達到很高的電壓。靜電放電時產(chǎn)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(fā)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(chǎn)出異性電荷,來中和生產(chǎn)過程中產(chǎn)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(shù),可限制靜電產(chǎn)生,對液體物料來說,控制流速是減少靜電電荷產(chǎn)生的有效辦法。為了不影響生產(chǎn),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(guī)定。不同管徑的允許最大流速見表4-6。表4-6的規(guī)定是指單一品種純凈產(chǎn)品正常時在管道內(nèi)的流動速度。當處于特殊情況時,應按表4-7中的規(guī)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(tǒng)調(diào)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(chǎn)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(yè)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(xiàn)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(xiàn)在停泵后5~10s時間內(nèi),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(guī)定。英國、美國提出停油后半小時才能工作。我國石化系統(tǒng)規(guī)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(guī)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(fā)生器。它是以產(chǎn)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(cè),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(chǎn)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(nèi)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(huán)境,在工作場所不穿脫衣服鞋帽、不梳頭等;合理使用規(guī)定的勞保用品和工具;不得攜帶與工作無關(guān)的金屬物品,也不許穿帶釘子鞋等進入現(xiàn)場。
⑥防止雷電火花。雷電產(chǎn)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(guī)范安裝避雷針,在數(shù)量上、質(zhì)量上都應符合要求。