第六章火灾爆炸的预防及控制

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1、第六章 火灾爆炸的预防及控制,第一节 着火源的控制,为预防火灾或爆炸灾害，对着火能源的控制是一个重要问题。 引起火灾爆炸事故的能源主要有以下几个方面、即明火、高温表面、摩擦和碰撞、绝热压缩、自行发热、电气火花、静电火花、雷击和光热射线等。,一、明火及高温表面,工厂中的明火是指生产过程中的加热用火和维修用火，这就是所谓的生产用火； 另外还有则是非生产用人，如取暖用火、焚烧、吸烟等与生产无关的明火。,一、明火及高温表面,对于易燃液体的加热应尽量避免采用明火。 一般温度加热时可采用蒸气或过热水； 较高温度时也可采用其他载热体加热，但热载体的加热温度必须低于其安全使用温度。,一、明火及高温表面,对化工

2、企业来说动火的含义应该明确，凡是动用明火或可能产生火花的作业都属于动火范围，应办理动火审批手续。,设立固定动火区应符合的条件,固定动火区距易燃易爆设备、贮罐、仓库、堆场等应符合国家防火规范的防火间距要求； 区内可燃气体含量在可燃气允许含量以下； 在生产装置正常放空时可燃气不致扩散到动火区； 室内动火区，应与防爆生产现场隔开，不准有门窗串通，允许开的门窗要向外开，道路要畅； 周围10米以内不得存放易燃易爆物； 区内备有足够的灭火器具。,一、明火及高温表面,禁火区动火，必须填写书面申请单，经审查批准。 手续不齐，没有批准的动火证，操作工可拒绝作业。 领导不采取必要措施、不办理动火申请手续，强迫工人

3、冒险作业，是违法行为，必须对由此面造成的后果负全部责任。,一、明火及高温表面,对化学危险品的生产设备，管道维修动火前必须进行清洗、扫线、置换。 此外对附近的地面、阴沟也要用水冲洗。,动火分析,在动火前必须进行动火分析，一般不要早于动火前半小时。 如动火中断半小时以上，应重做分析。 化工企业的动火标准是，爆炸下限4的，动火地点可燃物浓度0.2为合格； 爆炸下限4的，则现场可燃物含量0.5为合格。 国外动火分析合格标准有的取爆炸下限的1/10。,二、摩擦与撞击,摩擦与冲击往往成为引起火灾爆炸事故的原因。 如在纺织厂，由于棉花中的钉子、石头等在打棉机里摩擦，而使棉花着火； 机器上轴承等摩擦发热起火；

4、金属零件、铁钉等落入粉碎机、反应器、提升机等设备内，由于铁器和机件的撞击起火；,防止火花生成的措施,机器上的轴承等转动部件，应保证有良好的润滑及时加油，并经常清除附着的可燃污垢，机件摩擦部分 锤子、扳手等工具应用铍青铜或镀铜的钢制作 为防止金属零件等落入设备或粉碎机里，在设备进料前应装磁力离析器，不宜使用磁力离析器的如特危险的硫、碳化钙等的破碎，应采用惰气保护,防止火花生成的措施,输送气体或液体的管道，应定期进行耐压试验，防止破裂或接口松脱喷射起火 凡是撞击或摩擦的两部分都应采用不同的金属制成(如铜与钢)，通风机冀应采用铜铝合金等不发生火花的材料制做 搬运金属容器，严禁在地上抛掷或拖拉，在容器

5、可能碰撞部位复盖不发生火花的材料,防止火花生成的措施,防爆生产厂房，应禁止穿带铁钉的鞋，地面应铺不发火材料地坪 吊装盛有可燃气和液体的金属容器用吊车，应经常重点检查，以防吊绳断裂、吊钩松滑造成坠落冲击发火 在处理燃点较低或起爆能量较小的物质如二硫化碳、乙醚、乙醛、汽油、环氧乙烷、乙炔等时，特别要注意不要发生摩擦和冲击,三、绝热压缩,绝热压缩的点燃现象，在柴油机中广为应用。 在爆炸性物质的处理中，如果其中含有微小气泡时，有可能受到绝热压缩，导致意想不到的爆炸事故。,四、防止电气火花,电气火花种类 高电压的火花放电 弧光放电 接点上的微弱火花,爆炸性物质的分类,I类：矿井甲烷； 类：工厂爆炸性气体

6、、蒸气、薄雾； 类：爆炸性粉尘、易燃纤维。,爆炸性气体分级,矿井甲烷为级； 工厂爆炸性气体分成三级，即A、B、C； 这些物质按其引燃温度的不同又分为T1、T2、T3、T4、T5、T6六组,爆炸性粉尘分级,爆炸性粉尘（包括易燃纤维）按其物理性质分为A、B两级； 按自燃温度分为T1-1、T1-2、T1-3三组。,气体爆炸危险环境的分区,0级区域（简称0区）：在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地、短时间频繁地出现或长时间存在的场所。 1级区域（简称1区）：在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所。 2级区域（简称2区）：在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正常情况下偶而短时间出现的场

7、所。,粉尘爆炸危险环境的分区,10级区域：在正常情况下，爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物，可能连续地、短时间内频繁地出现或长时间存在的场所。 11级区域：在正常情况下，爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物不能出现，仅在不正常的情况下偶而短时间出现的场所。,防爆电气设备的分类,隔爆型（d） 增安型（c） 本质安全型（i） 正压型（P） 充油型（o） 充砂型（q） 防爆特殊型（s） 无火花型（n）,防爆电气设备的防爆标志及选型,电气设备I类隔爆型，标志为dI； 类隔爆型B级T3组其标志为dBT3； 类本质安全型Ia级B级T5组，其标志为iaBT5。 主体为增安型，其他部件为隔爆型B级T4组，则其标

8、志为edBT4。,第二节 静电及其控制,工业中，常见的静电产生的情况有： 通过管道抽吸不导电的液体、 混合不能互溶的液体、 用空气输送固体和泄漏的蒸气与没有接地的导体接触。,第二节 静电及其控制,工厂中，对于可能存在可燃性蒸气的操作，电荷积累超过0.1mJ就被认为是危险的。 该电量的静电很容易产生，在地毯上行走所产生的静电积累平均为20mJ，电压超过了几千伏。,一、静电的产生,根据双电层概念，在两物质紧密接触后分离，当其接触间距达到或小于2510-8cm时，在其接触的界面上会产生电子的转移，失去电子的物质带正电，得到电子的物质带负电。 电子的转移是靠“逸出功”来实现的。,“逸出功”,就是一个自

9、由电子从金属内转移到金属外所需做的功，也称为功函数，用来表示，单位为电子伏特（eV）。 一般金属的功函数在35eV之间。,“逸出功”,逸出功高者带负电（获得电子），低者带正电（失去电子）。 A、B两金属板由于逸出功不同，当紧密接触分离后就带上了静电荷。,静电带电序列表,表中偏（+）端的功函数低，偏（-）端的功函数高，亦即是说处于前者的物质带正电，后者带负电。,二、静电的积聚及其影响因素,（一）静电的积聚 接触和摩擦带电 双层带电 感应带电 输送带电,（二）静电积聚的影响因素,1. 电阻率 在研究固体带静电时，用表面电阻率 研究液体带静电时，则用体电阻 电阻率高的物体其导电性差，电子难以流失，自

10、身也不易获得电子； 电阻率低的物质，导电性能好，电子获得和流失均较容易。,1. 电阻率,电阻率在10111015cm者，极易积聚静电，危害较大，是防静电的重点； 至于电阻率大于1015cm者，不易产生静电，但若一旦产生静电，也较难消除。,2. 介电常数,介电常数也称电容率，它同电阻率一起决定着静电产生的结果和状态。 当流体的相对介电常数超过20，不论是管道连续输送还是贮运，当有接地装置时都不会产生静电积聚。,3. 静电消散的半衰期t1/2,静电愈不容易泄漏，危险性愈大。 通常取带电体上静电电量泄漏到原来一半所需要的时间叫静电消散半衰期。 半衰期是判断静电积聚的重要参数，静电半衰期t1/20.0

11、12s的，可以认为其静电的积聚是安全的。,三、静电放电,火花放电 是两种金属物体间的放电。,传播电极放电,接地导电体接近由导电体做衬里的带电绝缘体时的放电。 这些放电都具有较高的能量，能引燃可燃性气体和粉尘。,尖端放电,是发生在粉尘堆圆锥表面上的一种电极型放电。 高电阻率的粉尘（1010ohm m） 粗糙颗粒的粉尘（直径1mm） 具有高电荷质量比的粉尘 充装速度大于0.5kg/s。,电刷放电,是有着相对尖点的导电体（半径为0.1100mm）与另外一个导电体或带电的绝缘体表面之间的放电。 来自导电体的放电以像刷子的形状发光。 放电强度没有点对点的火花放电强度强，不大可能引燃粉尘。 然而，电刷放电

12、能引燃可燃性气体。,电弧放电,是来自粉尘上方空气中的云团放电。 由实验得知，类似闪电的放电，在体积小于60m3的容器或直径小于3m的塔中是不会发生的。,电晕放电,同电刷放电类似。电极导体有尖点。 来自这种电极的放电具有足够的能量能引燃最敏感的气体。,四、流动电流,流动电流IS是流动的液体或固体将电子由一个表面转移至另一个表面所产生的电子流动。 当液体或固体流经管道（金属或玻璃）时，静电在流动的物质上产生。 该电流同电路中的电流类似。,松弛时间,松弛时间是电荷被泄漏驱散所需要的时间,五、静电电压差,图6-4 流体流动导致的加料管线上电荷的聚积,从金属管线接地至玻璃管末端的电压，由以下公式计算：,

13、例6-1,如图6-5中所示，计算的装料喷嘴和接地储罐间形成的电压。另外，计算存储在喷嘴中的能量和积累在液体中的能量。分析说明在以下两个流速条件下的潜在危害。（1）31gpm；（2）150gpm。已知软管长度为20ft；软管直径为2in；液体导电率为10-8mho/cm；介电常数为25.7；密度为0.88g/cm3。,六、电荷平衡,拥有数个进、出口管线的容器,六、电荷平衡,对于这类系统，需要用电荷平衡来建立电荷和积累的能量的时间函数。 通过考虑流入的电流、流出的液体所携带的电荷，以及由于松弛所导致的电荷损失，来建立电荷平衡。,例6-2,将甲苯充装入50,000gal的大型容器内。当容器充满一半时

14、，计算充装操作期间的Q和J，其中：F = 100gpm；IS = 1.510-7amp；液体传导率 = 10-14 mho/cm；介电常数 = 2.4。,例6-3,图6-7显示了一个内嵌的汽水阀将水由过程流体中移走。请计算： （1）当容器内液体刚好达到溢出线时的Q和J，容器初始为空。 （2）平衡条件（t = ）下的Q和J. （3）如果平衡条件达到后就停止流动，将积累的电荷减少到平衡电荷的一半所需的时间。 （4）在平衡条件下，随放电而移走的电荷。 已知：容器体积 = 5gal；甲苯流动速率 = 100gpm ；流动电流IS = 1.510-7amp（由于管线内的过滤器而产生高值）；液体导电率 =

15、 10-14mho/cm；介电常数 = 2.4；初始容器电荷 = 210-7库仑,七、静电的危害,1、引起火灾爆炸 静电引起火灾爆炸的原因是静电放电火花能量达到周围可燃物的最小点火能量而引起。 火花放电的能量是物体上的积聚的电量、物体的电容和物体电压的函数。,例6-4,当向槽车中装苯时产生静电，测得静电压为1000V，电容为1.010-9F，如发生静电放电，问放电能量能否引起苯的燃烧或爆炸?,静电火花引起火灾爆炸事故必须具备下列条件,要具备产生静电的条件。 要具备产生火花放电的电位。 有能产生火花放电的条件。 放电火花有足够能量。 现场环境有易燃易爆混合物。,图6-8 最小引燃能与静电放电能量

16、的比较, 电击伤害,生产过程中产生的静电所引起的电击一般不致直接使人致命， 但由此造成二次事故，如电击使人坠落或摔倒，或引起工作人员精神紧张，妨碍工作，甚至产生其他危害，是不能忽视的。, 妨碍生产,由于静电力的存在，影响粉体的过滤和输送； 使纤维缠结、吸附尘土； 静电火花使胶片感光，降低质量； 使电子自动仪器受干扰，甚至使无线电通讯受到破坏等。,易于形成高静电位的单元操作,高电阻率液体如二硫化碳、苯、汽油等在管道输送或自容器转注时。 压缩或液化气体，自喷嘴或裂缝喷出，尤其当含有杂质（包括乳化液或悬浮固体）时。 某些粉体在管道中输送时。 高电阻物料在搅拌、过滤、压碎、研磨、过筛时。 传动带传动、皮带输送时。 二物料压紧、剥离，胶片涂片时等。,八、静电的控制,（一）从工艺上控制静电产生 1. 合理设计与选材 利用静电序列表，尽可能选用相互摩擦或接触的两种物质的带电序列位置接近，以降低静电产生； 使物料与不同材料制成的设备相接触，产生不同电性的静电以消除物料所带静电。,1. 合理设计与选材,在有火灾爆炸危险场所，设备管道尽可能光滑平整无棱角，管径无骤变； 皮带传动应用导电皮带，运转速度要慢，要防止过载打滑、脱落，防止皮带与皮带罩相互摩擦； 输送高电阻率液体应自底部注入或自器壁缓缓流入器内； 尽量减少过滤器，并安装在管路的起端,