防火防爆安全装置及技术

基本原则： 
一是防止和限制可燃可爆系统的形成； 
二是当燃烧爆炸物质不可避免地出现时，要尽可能消除或隔离各类点火源； 
三是阻止和限制火灾爆炸的蔓延扩展，尽量降低火灾爆炸事故造成的损失。 

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。

防止爆炸的一般原则： 
一是控制混合气体中的可燃物含量处在爆炸极限以外； 
二是使用惰性气体取代空气； 
三是使氧气浓度处于其极限值以下。 
因此应防止可燃气体向空气泄漏，或防止空气进入可燃气体中；控制、监视混合气体组分；装设报警装置和设施。
1.惰性气体保护 
惰性气体取代空气，消除了氧。化工生产中惰性气体主要有氮气、二氧化碳、水蒸气、烟道气等。氮气等惰性气体中含氧量不得超过2%。需保护的情况： 
2.系统密闭和正压操作 
系统密闭性必须用水压试验来检查。此外还可在接缝处涂抹肥皂液进行充气检查。无味气体可在其中加入显味剂（硫醇、氨等）。 当设备内部充满易爆物质时，要采用正压操作，以防外部空气渗入设备内。但压力也应控制，压力过高会增加泄漏甚至管道破裂，压力过低就会有空气渗入。 对爆炸危险度大的可燃气体以及危险设备和系统，在连接处应尽量采用焊接接头，减少法兰连接。 
3.厂房通风 
必须用通风的方法使可燃气体、蒸气或粉尘的浓度不致达到危险的程度，一般应控制在爆炸下限1/5以下。 应设置防爆型通风系统。比空气重的可燃物质易在低洼处积聚，因此，厂房的下部亦应设通风口。 
4.以不燃溶剂代替可燃溶剂 
以不燃或难燃的材料代替可燃或易燃材料，是防火与防爆的根本性措施。常用的不燃溶剂主要有甲烷和乙烷的氯衍生物，如四氯化碳、三氯甲烷和三氯乙烷等。使用汽油、丙酮、乙醇等易燃溶剂的生产，可以用四氯化碳、三氯乙烷或丁醇、氯苯等不燃溶剂或危险性较低的溶剂代替。又如四氯化碳用于代替溶解脂肪、沥青、橡胶等所采用的易燃溶剂。 
5.危险物品的储存 
（1）典型危险物品 
①爆炸物品：苦味酸、梯恩梯（TNT）、硝化棉、硝化甘油、硝铵炸药、雷汞 
②易燃液体：汽油、苯、二硫化碳、丙酮、乙醚、甲苯、酒精、硝基漆、煤油 
③易燃气体：乙炔、氢、氯化甲烷、硫化氢、氨 
④惰性气体：氮、二氧化碳、二氧化硫、氟利昂 
⑥遇水或空气自燃：钾、钠、电石、磷化钙、锌粉、铝粉、黄磷 
⑦易燃固体：赛璐珞、电影胶片、赤磷、萘、樟脑、硫磺、火柴 
⑧氧化剂：能形成爆炸混合物的物品、氯酸钾、氯酸钠、硝酸钾、硝酸钠、硝酸钡、次硝酸钙、亚硝酸钠、过氧化钠、过氧化氢 
⑨能引起燃烧的物品：溴、硝酸、铬酸、高锰酸钾、重硝酸钾 
⑩有毒物品：光气、三氯化二砷、氰化钾、氰化钠 
（2）危险物品存储要求 
①爆炸物品、易燃液体、遇水或空气能自燃的物品、易燃固体、能引起燃烧的物品必须单独存放。 
②易燃气体、助燃气体、氧化剂、有毒物品仅可与惰性气体一同存放。

（1）防止和限制可燃可爆系统的形成；（预防性）
（2）当燃爆物质不可避免出现时，消除或隔离各类点火源；（预防性）
（3）阻止和限制火灾爆炸的蔓延扩展，尽量降低事故损失。（减轻性）
阻止燃爆系统形成—可燃气体探测系统、惰性气体保护系统、通风换气系统。
消除点火源—消除电火源、明火、机械撞击火花、高温炙热表面
阻止限制火灾蔓延—防爆墙、防爆泄压设施、自动报警系统、消防灭火设施及系统

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，尽量避免采用明火设备，宜采用热水或其他介质间接加热。 明火加热设备的布置，应远离可能泄露易燃气体或蒸气的工艺设备和储罐区，并布置在其上风向或侧风向。
2.维修焊割用火的控制
（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，将系统和环境进行清洗或清理。将相连管道拆下断开或加堵金属盲板隔绝。用惰性气体进行吹扫置换，气体分析合格后方可动焊。
爆炸下限大于4%的可燃气体或蒸气，浓度应小于0.5%；
爆炸下限小于等于4%的可燃气体或蒸气，浓度应小于0.2%。
（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（不燃性材料），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）电杆线破残应及时更换或修理。
依据上述案例背景，请简述作业现场应配置的应急救援用具（试举6例）？？
动火作业—火灾、爆炸：灭火器、消防沙、灭火毯
受限空间作业—中毒、窒息：隔离式防护用具、防护服
万能：生命体征探测器、有毒（可燃）气体探测器、液压钳等破拆工具、应急照明设备、通信联络设备、医药箱
3. 其他明火（补充：严禁明火、电加热取暖）
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、拖拉机如确需进入，其排气管上应安装火花熄灭器。在有爆炸危险区域内，禁止吸烟和携带火柴、打火机等，在醒目的地方张贴警示标记。

在易燃易爆场合应禁止穿钉鞋，不得使用铁器制品。搬运可燃和易燃液体的金属容器时，应用专门的运输工具，禁止在地面滚动、拖拽或抛掷。
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。敲打工具应用镀铜合金或包铜的钢制作。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。

有些物质与空气发生反应放出热量而引起自燃，应保存在水中（液封）；有些物质与水作用放出可燃气体，如电石与水作用放出乙炔，金属钠与水作用放出氢气，五硫化磷与水作用放出硫化氢等，应采用防潮措施；有的物质受热分解，如硝化棉、赛璐珞等，要特别注意防热、通风。
爆炸危险的厂房和库房采取遮阳措施，窗户采用磨砂玻璃。

不燃或难燃的材料代替可燃或易燃材料是防火与防爆的根本性措施。
常用的不燃、溶剂主要有甲烷和乙烷的氯衍生物，如四氯化碳、三氯甲烷和三氯乙烷等。使用汽油、丙酮、乙醇等易燃溶剂的生产，可以用四氯化碳、三氯乙烷或丁醇、氯苯等不燃溶剂或危险性较低的溶剂代替。又如四氯化碳用于代替溶解脂肪、沥青、橡胶等所采用的易燃溶剂。

设备密闭不良是发生火灾和爆炸事故的主要原因之一。
当设备或系统处于负压状态时，空气就会渗入，使设备或系统内部形成爆炸性混合物。
正压设备—设备泄露，内部介质外泄
保持设备相对正压，防止体系内形成爆炸性混合物，体系外设置通风换气装置防止形成爆炸性混合物。
负压设备—设备泄露，外部空气内窜
为保证设备和系统的密闭性，在验收新设备时，在设备修理之后及在使用过程中，必须根据压力计的读数用水压试验来检查其密闭性，测定其是否漏气并进行气体分析。此外，可于接缝处涂抹肥皂液进行充气检测。 为了检查无味气体（氢、甲烷等）是否漏出，可在其中加入显味剂（硫醇、氨等）。

必须用通风的方法使可燃气体、蒸气或粉尘的浓度不致达到危险的程度，一般应控制在爆炸下限1/5以下。
在设计通风系统时，应考虑到气体的相对密度。比空气重的可燃气体或蒸气，即使是少量物质，如果在地沟等低洼地带积聚，也可能达到爆炸极限。此时，车间或厂房的下部亦应设通风口，使可燃易爆物质及时排出。

（1）可燃固体物质的粉碎、筛选及输送时，采用惰性气体进行覆盖保护。
（2）处理可燃易爆的物料系统，在进料前用惰性气体进行置换。
（3）将惰性气体通过管线与火灾爆炸危险的设备、储槽等连接起来。
（4）易燃液体利用惰性气体充压输送。
（5）在有爆炸性危险的生产场所，对有可能引起火灾危险的电器、仪表等采用充氮正压保护。
（6）易燃易爆系统检修动火前，使用惰性气体进行吹扫置换。
（7）发现易燃易爆气体泄漏时，采用惰性气体冲淡；发生火灾时，用惰性气体进行灭火。
氮气等惰性气体在使用前应经过气体分析，其中含氧量不得超过2%。

1. 工业阻火器
工业阻火器常用于阻止爆炸初期火焰的蔓延。工业阻火器对于纯气体介质才是有效的，对气体中含有杂质（如粉尘、易凝物等）的输送管道，应当选用主动式、被动式隔爆装置为宜。
2. 主动式隔爆装置和被动式隔爆装置—阀
主动式、被动式隔爆装置是靠装置元件的动作来阻隔火焰。
3.其他阻火隔爆装置
1）单向阀—止逆阀，止回阀
仅允许气体或液体向一个方向流动，遇到倒流时即自行关闭。在系统中流体的进口和出口之间，与燃气或燃油管道及设备的管线上，高压与低压系统间的低压系统上，或压缩机与油泵的出口管线上。
2）火星熄灭器—防火罩、防火帽
在可能产生火星的排放系统，如加热炉的烟道，汽车、拖拉机的尾气排放管。
4. 化学抑制防爆（简称化学抑爆、抑制防爆）装置
爆炸抑制系统主要由爆炸探测器、爆炸抑制器和控制器三部分组成。常用的抑爆剂有化学粉末、水、卤代烷和混合抑爆剂等。适用于泄爆易产生二次爆炸、或无法开设泄爆口的设备以及所处位置不利于泄爆的设备。

安全阀的作用是为了防止设备和容器内压力过高而爆炸，安全阀按其结构和作用原理可分为杠杆式、 弹簧式和脉冲式等。
（1）当安全阀的入口处装有隔断阀时必须保持常开状态并加铅封。
（2）压力容器的安全阀最好直接装设在容器本体上。液化气体容器上的安全阀应安装于气相部分，防止排出液体物料，发生事故。
（3）安全阀用于泄放可燃液体时，宜将排泄管接入事故储罐、污油罐或其他容器；用于泄放高温油气或易燃、可燃气体等遇空气可能立即着火的物质时，宜接入密闭系统的放空塔或事故储罐。
（4）安全阀可放空，室内的设备，如蒸馆塔、可燃气体压缩机的安全阀、放空口宜引出房顶，并高于房顶2m以上。

介质不洁净、易于结晶或聚合，有可能堵塞安全阀，在此情况下用爆破片作为泄压装置。此外，对于工作介质为剧毒气体或可燃气体（蒸气）里含有剧毒气体的压力容器，其泄压装置应采用爆破片。
正常工作时操作压力较低或没有压力的系统，可选用石棉、塑料、橡皮或玻璃等材质的爆破片；操作压力较高的系统可选用铝、铜等材质；微负压操作时可选用2～3 mm厚的橡胶板。应特别注意的是，由于钢、铁片破裂时可能产生火花，存有燃爆性气体的系统不宜选其作爆破片。

有爆炸危险的厂房或厂房内有爆炸危险的部位应设置泄压设施，应设置在单层厂房靠外墙处或多层厂房顶层靠外墙处。
（1）泄压设施宜采用轻质屋面板、轻质墙体和易于泄压的门、窗等，应采用安全玻璃等在爆炸时不产生尖锐碎片的材料。
（2）泄压设施的设置应避开人员密集场所和主要交通道路，并宜靠近有爆炸危险的部位。
（3）作为泄压设施的轻质屋面板和墙体的质量不宜大于60Kg/m2。
（4）屋顶上的泄压设置应采取防冰雪积聚的措施。