第三节 防火防爆技术
一、火灾爆炸预防基本原则
1．防火基本原则
根据火灾发展过程的特点，应采取如下基本技术措施：
(1)以不燃溶剂代替可燃溶剂。
(2)密闭和负压操作。
(3)通风除尘。
(4)惰性气体保护。
(5)采用耐火建筑材料。
(6)严格控制火源。
(7)阻止火焰的蔓延。
(8)抑制火灾可能发展的规模。
(9)组织训练消防队伍和配备相应消防器材。
2．防爆基本原则
防爆的基本原则是根据对爆炸过程特点的分析采取相应的措施，防止第一过程的出现，控制第二过程的发展，削弱第三过程的危害。主要应采取以下措施：
(1)防止爆炸性混合物的形成。
(2)严格控制火源。
(3)及时泄出燃爆开始时的压力。
(4)切断爆炸传播途径。
(5)减弱爆炸压力和冲击波对人员、设备和建筑的损坏。
(6)检测报警。
二、点火源及其控制
工业生产过程中，存在着多种引起火灾和爆炸的着火源，例如化工企业中常见的着火源有明火、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、电气设备及线路的过热和火花、静电放电、雷击和日光照射等。消除着火源是防火和防爆的最基本措施，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。
1．明火
明火是指敞开的火焰、火星和火花等，如生产过程中的加热用火、维修焊接用火及其他火源是导致火灾爆炸最常见的原因。
(1)加热用火的控制。加热易燃物料时，要尽量避免采用明火设备，而宜采用热水或其他介质间接加热，如蒸汽或密闭电气加热等加热设备，不得采用电炉、火炉、煤炉等直接加热。明火加热设备的布置，应远离可能泄漏易燃气体或蒸气的工艺设备和储罐区，并应布置在其上风向或侧风向。对于有飞溅火花的加热装置，应布置在上述设备的侧风向。
如果存在一个以上的明火设备，应将其集中于装置的边缘。如必须采用明火，设备应密闭且附近不得存放可燃物质。熬炼物料时，不得装盛过满，应留出一定的空间。工作结束时，应及时清理不得留下火种。
(2)维修焊割用火的控制。焊接切割时，飞散的火花及金属熔融碎粒低的温度高达1500—2000℃，高空作业时飞散距离可达20m远。此类用火除用于正常停工、检修外，还往往被用来处理生产过程中临时堵漏，或在生产现场增加必要的设施，所以这类作业多为临时性的，容易成为起火原因。因此，在焊割时必须注意以下几点：
1)在输送、盛装易燃物料的设备、管道上，或在可燃可爆区域内动火时，应将系统和环境进行彻底的清洗或清理。如该系统与其他设备连通时，应将相连的管道拆下断开或加堵金属盲板隔绝，再进行清洗。然后用惰性气体进行吹扫置换，气体分析合格后方可动焊。同时可燃气体应符合爆炸下限大于4％(体积百分数)的可燃气体或蒸气，浓度应小于0．5％；爆炸下限小于4％的可燃气体或蒸气，浓度应小于0．2％的标准。
2)动火现场应配备必要的消防器材，并将可燃物品清理干净。在可能积存可燃气体的管沟、电缆沟、深坑、下水道内及其附近，应用惰性气体吹扫干净，再用非燃体，如石棉板进行遮盖。
3)气焊作业时，应将乙炔发生器放置在安全地点，以防回火爆炸伤人或将易燃物引燃。
4)电焊线破残应及时更换或修理，不得利用与易燃易爆生产设备有联系的金属构件作为电焊地线，以防止在电路接触不良的地方产生高温或电火花。
(3)其他明火。存在火灾和爆炸危险的场所，如厂房、仓库、油库等地，不得使用蜡烛、火柴或普通灯具照明；汽车、拖拉机一般不允许进入，如确需进入，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示标记以引起注意。明火与有火灾爆炸危险的厂房和仓库相邻时，应保证足够的安全距离，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100m的防火间距。
2．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。
在易燃易爆场合应避免这种现象的发生，如工人应禁止穿钉鞋，不得使用铁器制品。
搬运储存可燃物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。吊装可燃易爆物料用的起重设备和工具，应经常检查，防止吊绳等断裂下坠发生危险。如果机器设备不能用不发生火花的各种金属制造，应当使其在真空中或惰性气体中操作。
在有爆炸危险的生产中，机件的运转部分应该用两种材料制作，其中之一是不发生火花的有色金属材料(如铜、铝)。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物污垢。敲打工具应用铍铜合金或包铜的钢制作。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。
3．电气设备
电气设备或线路出现危险温度、电火花和电弧时，就成为引起可燃气体、蒸气和粉尘着火、爆炸的一个主要着火源。电气设备发生危险温度是由于在运行过程中设备和线路的短路、接触电阻过大、超负荷或通风散热不良等造成的。发生上述情况，设备的发热量增加，温度急剧上升，出现大大超过允许温度范围，不仅能使绝缘材料、可燃物质和积落的可燃灰尘燃烧，而且能使金属熔化，酿成电气火灾。
电火花可分为工作火花和事故火花两类，前者是电气设备(如直流电焊机)正常丁作时产生的火花，后者是电气设备和线路发生故障或错误作业出现的火花。电火花一般具有较高的温度，特别是电弧的温度可达5000—6000℃，不仅能引起可燃物质燃烧，还能使金属熔化飞溅，构成危险的火源。电气设备或线路出现危险温度、电火花和电弧时，便成为引起可燃气体、蒸气和粉尘着火、爆炸的一个主要火源。
保证电气设备的正常运行，防止出现事故火花和危险温度，对防火防爆有着重要意义。要保证电气设备的正常运行，则需保持电气设备的电压、电流、温升等参数不超过允许值，保持电气设备和线路绝缘能力以及良好的连接等。电气设备和电线的绝缘，不得受到生产过程中产生的蒸气及气体的腐蚀，因此电线应采用铁管线，电线的绝缘材料要具有防腐蚀的性能。在运行中，应保持设备及线路各导电部分连接的可靠，活动触头的表面要光滑，并要保证足够的触头压力，以保证接触良好。固定接头时，特别是铜、铝接头要接触紧密，保持良好的导电性能。在具有爆炸危险的场所，可拆卸的连接应有防松措施。铝导线间的连接应采用压接、熔焊或钎焊，不得简单地采用缠绕接线。电气设备应保持清洁，因为灰尘堆积和其他脏污既降低电气设备的绝缘，又妨碍通风和冷却，还可能由此引起着火。因此，应定期清扫电气设备，以保持清洁。具有爆炸危险的厂房内，应根据危险程度的不同，采用防爆型电气设备。按照防爆结构和防爆性能的不同特点，防爆电气设备可分为隔爆型、充油型、充砂型、通风充气型、本质安全型、无火花型等。隔爆型是指在电气设备发生爆炸时，其外壳能承受爆炸性混合物在壳内爆炸时产生的压力，并能阻止爆炸火焰传播到外壳的周围，不致引起外部爆炸性混合物爆炸的电气设备，如隔爆型电动机。
充油型是指可能产生火花的电气设备、电弧或危险温度的带电部分浸在绝缘油里，从而不会引起油面上爆炸性混合物爆炸的电气设备。
通风充气型是指向设备内通入新鲜空气或惰性气体，并使其保持正压强，能阻止外部爆炸性混合物进入内部引起爆炸的电气设备。
本质安全型是在正常工作或故障情况下产生电火花，其电流值均小于所在场所爆炸性混合物的最小引爆电流，而不会引起爆炸的电气设备。
应根据爆炸危险区域的特征选择防爆电气设备的类型；根据危险区域内危险物品的理化性能选择防爆电气设备的级别。
4．静电放电
生产工艺过程中产生的静电有时会带来严重的危害，有些甚至造成巨大的灾害。防止和消除静电危险十分重要。生产过程中产生的静电电压可达到几万伏以上，静电除可能引起多种爆炸性混和物发生爆炸外还可能造成电击。
为防止静电放电火花引起的燃烧爆炸，可根据生产过程中的具体情况采取相应的防静电措施。如以下几种措施：
(1)控制流速。流体在管道中的流速必须加以控制，例如易燃液体在管道中的流速不宜超过4—5m／s，可燃气体在管道中的流速不宜超过6—8m／s。灌注液体时，应防止产生液体飞溅和剧烈的搅拌现象。向储罐输送液体的导管，应放在液面之下或将液体沿容器的内壁缓慢流下，以免产生静电。易燃液体灌装结束时，不能立即进行取样等操作，因为在液面上积聚的静电荷不会很快消失，易燃液体蒸气也比较多，因此应经过——段时间，待静电荷松弛后，再进行操作，以防静电放电火花引起着火爆炸。
(2)保持良好接地。接地是消除静电危害最为常用的方法之一。下列生产设备应有可靠的接地装置：输送可燃气体和易燃液体的管道以及各种阀门、灌油设备和油槽车(包括灌油桥台、铁轨、油桶、加油用鹤管和漏斗等)；通风管道上的金属网过滤器；生产或加工易燃液体和可燃气体的设备储罐；输送可燃粉尘的管道和生产粉尘的设备以及其他能够产生静电的生产设备。为消除各部件的电位差，可采用等电位措施。例如在管道法兰之间加装跨接导线，既可以消除两者之间的电位差，又可以造成良好的电气通路，以防止静电放电火花。
(3)采用静电消散技术。工艺过程中产生的静电总是伴随着产生和消散两个区域，静电电荷在这里依照电荷守恒定律进行着交换。在静电产生区域是把静电分离成相等的正、负电荷，在静电消散区，带电物体上的电荷经过泄漏而消散。显然，通过增强消散过程可以使静电危害得以减轻和消除。
流体在管道输送过程中，一般来说管道部分是产生静电的区域，管道末端的容器(对液体输送而言)或料斗、料仓(对粉体输送而言)等接受容器则是静电消散区域。我们已经在管道上采取了一些静电接地措施，消散了部分静电电荷，为进一步提高安全系数，在有条件的情况下，如果在管道的末端再加装一直径较大的“松弛容器”，还可大大地消除流体在管内流动时所积累的静电。当液体输送管线上装有过滤器时，甲、乙类液体输送自过滤器至装料之间应有30s的缓冲时间。如满足不了缓冲时间，可配置缓和器或采取其他防静电措施。
(5)人体静电防护。在静电场中，人体是一个活动的静电导体，很容易由静电感应而导致火花放电，因此要特别注意防止其他人员过分接近正在操作有爆炸危险品的工作人员，以避免不必要的静电放电现象的发生。生产和工作人员应尽量避免穿尼龙或的确良等易产生静电的工作服，而且为了导除人身上积累的静电，最好穿布底鞋或导电橡胶底胶鞋。工作地点宜采用水泥地面。
⑤其他技术。在具有爆炸危险的厂房内，一般不允许采用平皮带传动，可以采用三角皮带传动。但最好的方法是安设单独的防爆式电动机，即电动机和设备之间用轴直接传动或经过减速器传动。采用皮带传动时，为防止传动皮带在运转中产生静电发生危险时，可每隔3-5天在皮带上涂抹一次防静电的涂料。此外，还应防止皮带下垂，皮带与金属接地物的距离不得小于20-30cm，以减小对接地金属物放电的可能性。
增高厂房或设备内空气的湿度，也是防止静电的基本措施之一。当相对湿度在65％—70％以上时，能防止静电的积累。对于不会因空气湿度而影响产品质量的生产，可用喷水或喷水蒸气的方法增加空气湿度。
5．化学能和太阳能
有些物质在常温下能与空气发生氧化反应放出热量而引起自燃，因此，，应保存在水中(液封)，避免与空气接触；有些物质与水作用能够分解放出可燃气体，如电石与水作用可分解放出乙炔气体，金属钠与水作用分解放出氢气，五硫化磷与水作用分解放出硫化氢等，这类物质应特别注意采用防潮措施；有的物质受热升温能分解放出具有催化作用的气体，如硝化棉、赛璐珞等受热能放出氧化氮和热量，氧化氮对其进一步分解有催化作用，以至发生燃烧和爆炸。对上述各类物质要特别注意防热、通风。直射的太阳光通过凸透镜、圆形玻璃瓶、有气泡的玻璃等会聚焦形成高温焦点，能够点燃易燃易爆物质。有爆炸危险的厂房和库房必须采取遮阳措施，窗户采用磨砂玻璃，以避免形成点火源。
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