爆炸危险环境范文

爆炸危险环境范文（精选9篇）

爆炸危险环境 第1篇

关键词：电气设计,易燃易爆危险环境,配电设计,事故通风,设备选型

0 引言

化工企业爆炸危险环境的电力系统设计要遵循以预防为主, 人身和财产安全第一的原则。设计应考虑到既能保证安全适用、技术先进、经济合理的设计要求, 还应具有防范危险的措施。

1 化工企业爆炸危险环境的配电设计

1.1 负荷分级

对于化工企业配电设计时的负荷分级, 首先要参照《工业与民用配电设计规范》或GB50052-2009的规定, 还要根据实际的易燃易爆环境的生产工艺及安全要求进行分级。一般情况, 负荷划分为一、二级负荷[1]。而需要注意:对一级负荷中断供电会发生危险情况 (如爆炸火灾、中毒泄露等) 的负荷和不允许中断供电的负荷应划分为特别重要负荷。如化工企业中关断正常电源时, 需处理安全停产所必须的应急照明、通信系统、自动控制装置等, 此类特别重要负荷是化工企业配电设计中需要特别注意的对象。

1.2 供电电源的设计

化工企业大多负荷为一级负荷, 配电设计时常设两个以上独立电源, 当一个电源故障时, 另一个冗余电源可保证持续供电。对于特别重要负荷, 还应增设应急电源。如发电机组、蓄电池以及专用馈电线路等都是常用的应急电源。应急电源应根据生产允许的中断供电时间来选择: (1) 最大允许中断供电时间为毫秒级可选用UPS不间断电源; (2) 最大允许中断供电时间为0.25S以上可选用EPS应急电源; (3) 最大允许中断供电时间为1.5S或0.6S以上的可选用带有自动投入装置的专用馈电线路; (4) 最大允许中断时间为15S以上可选用快速自启动的发电机组; (5) 适用于容量不大的特别重要负荷的蓄电池电源。对于可采用直流电源直接供电的, 实际设计中可根据情况稍作变动。

1.3 厂区、车间变配电所及控制室的设计

对于化工企业易燃易爆的特殊环境, 厂区、车间的变配电所和控制室的设计除了必须符合相关国家标准规范的要求外, 还要特别注意以下几点: (1) 不应在爆炸危险的区域内设置, 正压室可布置在1区、2区内; (2) 不应在有火灾危险区域的正上方或正下方设置; (3) 在易燃物质比空气重的气体环境中, 设于1区、2区附近的变配电所及控制室的地面需高出室外0.6 m; (4) 若变配电所与易燃易爆危险区的建筑物毗邻, 设计有以下特殊要求:对于电压等级为1~10k V的配电所可由走廊或套间与危险区建筑物连通, 通向走廊或套间的门应选用难燃体, 共用隔墙应选用密封的非燃烧体;在管道穿过墙体和楼板的位置, 应选用非燃烧性材料严密堵塞, 且变压器室的门窗应能通向无火灾危险的区域。

2 化工企业爆炸危险环境的电气设备选型

2.1 防爆电气形式分类

针对化工企业进行电气设备选型时, 首先要将爆炸危险介质按其引燃能量、最小点燃温度以及存在的时间周期进行分级分类。通过分级分类确定防爆设备的防爆标志和形式。不同防爆等级的区域对应不同的防爆形式, 这些区域也有互相叠加的情况。我国标准与欧洲标准都是以最大实验安全间隙和最小点燃电流两个主要指标来划分防爆等级。而最小点燃能量也是衡量防爆等级的重要指标, 常见化工气体在各国标准中的等级划分如下表所示。

2.2 防爆电气设备的选型

在化工企业电气设计中, 首先按照《爆炸与火灾危险环境电力装置设计规范》中附录三中给出的分组规则, 根据工艺人员提出的释放源条件和可燃物的性质来确定危险区域的防爆电气设备等级。在实际设计中, 针对危险区域中的爆炸危险气体并不单是一个类别的情况, 需绘制防爆区域划分图将其区分开。例如, ⅡA、ⅡB、ⅡC级别的气体要区分开, 轻于空气和重于空气的介质也要区分开。

《爆炸与火灾危险环境电力装置设计规范》2.5.3条规定了爆炸危险区域中所包含的电气设备的选型要求, 所有常见的电气设备如旋转电机、变压器、开关及灯具等都有相应的选型方案。如dⅡBT4和dⅡCT6是设计中最为常用的隔爆类型电气设备。但需要注意:在选择防爆电气设备时, 在满足1区、2区要求的同时, 还应满足气体组别及温度组别等相关要求, 以避免设计方案存在安全隐患。

2.3 其他设备选型问题

(1) 化工企业的防爆厂房内尽量不选用携带式或移动式设备, 由于设备金属壳体之间的碰撞、磨擦, 以及落地时都可能产生火花。必须采用移动设备时 (如检修设备) , 尽量选用铝制件。若为合金材料设备, 镁含量不得超过6%, 铝合金中铝含量不得少于80%。另外, 导线与设备的联接处不得采用镀锌方式以避免产生电弧。 (2) 防爆厂房内反应釜窥视孔上方的局部照明必须采用固定安装方式, 不得采用捆扎等临时性固定措施。 (3) 电气设备选型还要注意配套问题。如设计中常出现的灯具是隔爆型而开关是普通型, 电机是隔爆型而控制设备是增安型的情况, 这样的设计方案是不允许的, 控制设备和灯开关产生电火花都会成为化工厂房爆炸的危险源。

3 化工企业爆炸危险环境的电气配线设计

3.1 钢管敷设和连接

化工企业爆炸环境的电气线路主要有钢管和电缆配线组成。钢管必须明敷, 且采用镀锌钢管。钢管连接均采用螺纹连接方式, 且有效啮合扣数不得低于6扣;在钢管与电气设备无法直接连接处, 以及建筑物的伸缩、沉降缝的管路应采用挠性连接管。

3.2 电缆配线

化工企业爆炸环境中的电缆配线应遵循以下原则: (1) 不同用途的电缆应分开敷设, 如照明和动力线路严禁合用; (2) 1区及2区的电缆配线宜采用铜芯铠装电缆;采用铝芯电缆时, 设备连接处应采用可靠的铜铝接头等过渡连接措施。 (3) 在管沟、通风沟中不允许进行电缆和钢管布线; (4) 埋设的铠装电缆不应有接线盒及中间接头; (5) 防爆电机、风机等设备宜采用电缆进线方式。

另外, 本质安全型防爆系统的一次现场设备必须通过本安电缆连接。通过安全栅采取限流、限压、快速切断电路等保护方式可达到系统防爆的目的。

3.3 防护措施

由于防爆的需要, 化工企业防爆厂房的电气管线多为明设[2]。由于众多的管线易形成不同的感应电位和静电电位。为了防止电位不平衡的金属件之间的放电产生电火花, 以及防止设备放电漏电对操作人员安全的危害, 化工企业防爆厂房内设计必须要采取接地防护措施。

4 化工企业爆炸危险环境事故通风的电气设计

4.1 可燃气体探测器

可燃气体探测器的工作原理如下:可燃气体探测器是用于在探测爆炸危险气体泄漏的设备。若探测器检测到的气体浓度超过了预先设定的气体浓度阀值等级就会触发报警, 同时探测器会将报警信号传输至控制中心, 并自动启动该区域内的事故排风机, 以实现在最短时间内将易爆气体浓度稀释到爆炸下限的目的。

4.2 事故排风机电源

很多设计者存在一个误区, 认为由于事故通风的重要性, 排风机电源应为双电源。实际上事故风机的工作时间是火灾发生前, 用以稀释可燃气体浓度。而当火灾发生时, 事故风机作为非消防电源需被切除, 避免会起到助燃的作用。

4.3 事故排风机

化工厂房内事故排风的控制与保护设计必须同时兼有手动和自动功能[3]。自动功能是要求事故发生时可燃气体探测器的报警信号能够自动启动所有风机;手动功能是通过在室内外设置启动按钮以保证紧急境况时可手动启动事故区域内的所有风机。

设计中为了提高通风换气次数, 常采用由多点控制且数量众多的小功率型防爆风机, 为了节省配电柜回路, 风机控制回路常采取单回路串联多个风机的设计方式, 且容量控制在3kw以下, 这种方式即使设置热保护继电器, 也可满足《通用用电设备配电设计规范》的要求。但是, 虽然隔爆电机内部爆炸不会引起电机表面温度超标[4];电机匝间短路或接地故障等引起的过热仍可至电机外壳达到引燃温度。因此, 未设置过载保护的电机发生过载时仍有爆炸的危险。而由于回路串联风机数量过多会影响过载保护效果, 故建议串联数量以2个为宜, 既可实现过载保护也节约了配电柜空间。

5 结结

化工企业因其电气设备处于爆炸危险环境的特殊性。电气设计人员应引起重视, 遵循相关的设计规范, 合理选取设计方案, 通过完善和优化的设计防范措施以杜绝爆炸事故的发生。

参考文献

[1]GB50052-2009供配电系统设计规范[S].

[2]张艳轮.浅谈化工企业爆炸危险环境电气设计的若干问题[J].中国化工贸易, 2011 (03) :16-17.

[3]陆棋, 胡嗣炯, 夏明奎.石化工程电气设计中的环境判据[J].电气技术, 2008 (07) 114-115.

危险化学品爆炸案件现场勘查技术 第2篇

关键词：危险化学品；案件现场；勘查技术

危险化学品火灾事故的频繁发生，使人们更加注重对案件现场勘查技术水平的提高，如何更好的将勘查技术应用于案件现场，已经成为现阶段案件调查人员的重点工作之一，我们只有充分发挥出勘查技术的作用才能在保证工作人员人身安全的前提下，更好的处理危险化学品火灾事故，避免受到二次伤害。

一、案件现场勘查内容

想要将勘查技术更好的应用于案件现场，我们首先要明确案件现场的勘查内容，从而有针对性的使用勘查技术，保证案件现场勘查结果的准确性[1]。现阶段危险化学品爆炸案件的现场勘查内容包括以下几点：

首先，爆炸物的勘查。我们首先要确定爆炸物，清楚是哪些危险化学品造成的爆炸。并且根据现场爆炸的反应情况，分析出爆炸的类型，从而采取相应的勘查技术进行勘测。

其次，引起爆炸方式的勘测。目前，危险化学品的爆炸方式分为：热能爆炸，主要是因为遇到火源或是因为局部温度太高而造成的化学品事故的发生；机械能爆炸，主要是由于危险化学品在搬运过程中产生的摩擦、撞击等引起化学品的爆炸；爆炸能，指的是利用炸药引爆危险化学物，造成事故的发生。

最后，确定危险化学品事故的性质。通常来说确定了爆炸物以及爆炸方式后，就可以确定事故发生的性质属于人为还是自然发生的，但是也有一些相对特殊的情况，为了保证勘查结果的准确性，提高案件办理的效率，我们还需对事故性质进行分析[2]。

二、案件现场勘查技术

对于危险化学品事故现场的勘查一般需要对以下几方面进行勘测处理：

1.气态物质的勘查

对气态物质的勘查主要指的是对危险化学品事故现场所遗留下来的易燃易爆气体、液体的蒸汽、物质受热分解的气体的勘查。对气态物质的勘查技术的应用主要是对案件现场空气中气态物质的存在状态、浓度进行勘查。如果气态物质在空气中的浓度较小时，我们可以利用固体吸收剂和液体吸收剂对现场大量的气体进行吸收、阻流处理，使案件现场气态物质可以进行浓缩，然后对其进行勘测处理。如果空气中的气态物质浓度较高时，我们可以直接利用真空瓶采气、经典沉降法、注射器采集法对现场的气态物质进行采集后进行勘测处理。

2.液态物质的勘查

液态物质主要指的是液态的危险化学品引发的爆炸事故[3]。因为液态化学品具有挥发性、流动性的特点，所以危险化学品的事故现场一定会有液态危险化学品挥发、流动后留下的残余物质，因此我们需要对其进行勘察处理。

在对事故现场的液态物质进行勘查时，我们应该注意以下几点问题：

第一，我们对留有液态化学品残留物的地板、木材、泥土等载体也要进行勘测，保证勘查范围的全面性，从而保证勘查结果的准确。

第二，事故现场带有痕迹的部分都要进行勘测，而且勘查的部分要具有针对性。

第三，对残留在玻璃容器内、管道内的液态物质进行勘测时，可以先对容器内的溶剂进行洗刷，之后在进行溶液的采集勘查。但是在采集的过程中我们应该注意的是采集的样品应该分为上层、中层和下层，目的是为了使勘查的结果更加全面和准确。

第四，应该将勘查过后的气态物质放置在密闭的容器内，防止液态化学品挥发，对人体造成伤害[4]。

3.固态物质的勘查

对固态危险化学品的勘查主要是对其形状、颜色、质量等一些物理性质的勘查，因此我们在勘查过程中要尽可能的确保固态化学物质不受损坏，从而保证勘查结果的有效性。

在进行固态物质的勘查时，我们需要按照以下程序进行勘查：

首先，对勘查的部分进行拍照、绘图处理，并且记录下勘查的方位等信息，之后才能进行下一步的勘查。其次，工作人员在勘查过程中需要佩戴口罩，防止危险化学品对人体造成伤害。并且对于勘查到的一些细小的化学物质的残渣碎屑等，要用透明胶进行采集，保证化学物质的残留物的完整性。再次，要对没有发生化学事故的区域进行勘测，将勘查结果与发生化学事故的区域的勘查结果作对比，了解危险化学品爆炸所产生的危害性以及对案件现场的破坏程度。最后，对于案件现场的勘查结果进行辅助说明，保证勘查结果的完整性，从而方便后续调查工作的有效展开。

三、案件现场勘查的意义

对危险化学品爆炸事故的案件现场进行勘查有利于工作人员快速找到爆炸的原因，同时可以最大限度的减少化学事故对人类造成的二次伤害，为后续的调查奠定基础，提高案件调查的效率与质量，提高危险化学品的安全水平，为人们的生命财产安全作出保证[5]。

四、结论

綜上分析可知，我们在进行危险化学品爆炸事故现场案件的勘查时，首先要明确勘查的内容，然后根据勘查范围的不同采取不同的勘查技术，保证勘查效果的准确，从而为案件后续的调查提供保障，同时也可以在一定程度上提高案件调查的效率，帮助工作人员更好的开展调查工作。

参考文献：

[1]傅晓海，俞芳，陈彬.论现场勘验人员的安全防护[J].铁道警察学院学报，2014，02：22-29.

[2]韩立峰，吕群虎，谭福民.当前爆炸案件现场勘查若干思考[J].河北公安警察职业学院学报，2006，01：28-31.

[3]谢建兵，周家铭，施祖建，郁颖蕾.危险化学品火灾爆炸事故鉴证[J].中国安全科学学报，2007，04：131-135+179.

[4]王国建，朱乐民，徐治华.爆炸案件现场勘查应先解决的几个重要问题[J].刑事技术，2007，06：38-40.

[5]王萍，肖发民，王迎春，肖凝.旅客列车爆炸案件现场的紧急处置和勘验程序[J].铁道警官高等专科学校学报，2009，01：99-102.

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爆炸危险环境 第3篇

煤粉的自燃和爆炸,一般与煤的基础特性如挥发分、水分、灰分,以及煤粉的物理特性如粒度和粒度分布等有关。新型煤化工煤粉相对于普通煤粉(如发电厂用煤粉),其挥发分高、水分和灰分低,粉尘层和粉尘云的引燃温度低、点火能量小、爆炸下限低,更容易发生爆炸;最大爆炸压力及爆炸压力上升速率大,发生爆炸后破坏力强。所以,需要系统地研究新型煤化工使用的煤粉着火、爆炸危险特性参数,并以此为基础提出安全可靠的防治方法,为有效控制新型煤化工煤粉着火爆炸事故提供有力保障。

1 新型煤化工煤粉制备系统的组成及工艺流程

新型煤化工煤粉制备单元主要由胶带输送、精煤(原煤)储仓、磨煤机、煤粉收集器、产品煤粉仓、加热炉、输送管道、除尘器、空分装置等组成,其工艺流程如图1所示。

在新型煤化工煤粉制备单元中,能够产生煤尘云或煤尘层并可能由此产生着火爆炸的工序为原煤(或精煤)的胶带输送、煤的破碎、研磨与加热,煤粉的收集、管道输送、储存及袋式除尘等。另外,上述环节的周边环境中,也会因为偶发或长期的煤粉泄漏导致煤粉聚集在构筑物或仪表箱、电缆槽架、配电柜等场所,并带来潜在的风险。

2 煤粉爆炸条件及其影响因素

煤粉爆炸的3个条件:煤粉本身具有爆炸性;煤尘云浓度在爆炸范围内;有点燃煤粉的热源。据实验数据统计,我国煤粉爆炸下限浓度一般为30~50 g/m3,煤粉爆炸引燃温度一般为700~800℃,煤粉爆炸最小点火能量为4.5~40.0 mJ[4,5]。

煤粉着火爆炸主要影响因素有煤的挥发分、煤尘浓度、煤尘粒度、煤的水分、煤的灰分、氧气浓度、设备中可燃气体的含量等。新型煤化工煤粉制备用煤的挥发分较高(>20%),水分较低(<8%)、粒径小于100μm的占10%以上,其具有较强的爆炸危险性。因此,新型煤化工煤粉研磨、管道输送、收集、储存等过程中均采用惰性气体(主要用氮气)保护。

3 煤粉制备系统着火爆炸危险分析及其防治方法

新型煤化工煤粉制备工序包括原煤(或精煤)胶带输送,煤粉的破碎、研磨与加热,煤粉的收集、储存及管道输送,而在惰性环境条件下这些工序中流动的煤粉与管道、设备内壁长期摩擦发生泄漏,将会导致泄漏的煤粉快速着火、爆炸。

3.1 原煤(或精煤)的胶带输送着火爆炸危险及其防治方法

原煤(或精煤)的胶带输送主要危险因素:胶带上的干煤粉在风吹或胶带启动等外力作用下产生的高浓度煤尘云(可达30 g/m3以上);高落差转载点产生的高浓度煤尘云(可达80 g/m3);用于转载点除尘的袋式除尘器内的高浓度煤尘云(可达100~350 g/m3);胶带与煤摩擦、冲击产生的静电及除尘器滤袋与煤粉产生的静电;使用的电气设备(电动机、控制箱、开关、照明灯具等)不防爆和其表面发热等。

防治方法:在胶带、转载点适当的位置设置水耗小、雾化效果好的喷雾降尘装置,以降低煤尘浓度并抑制爆炸;对干式除尘器内的一氧化碳浓度、温度、进出口压差进行监测,并采取隔抑爆措施;胶带和除尘器滤料采用阻燃抗静电材料;采用防尘、防爆电气设备;控制胶带管廊的煤粉堆积厚度小于1 mm,特殊煤种要控制在0.5 mm以下。

3.2 煤粉的破碎、研磨与加热着火爆炸危险及其防治方法

煤粉的破碎、研磨与加热着火爆炸主要危险因素:破碎机、研磨机、干燥机等设备内部产生的高浓度煤尘云和加热过程中的高温;煤粉制备设备内部产生的可燃爆炸性气体;煤粉与设备内壁摩擦、撞击产生的静电。

防治方法:采用惰性气体(氮气)保护;严格控制磨煤机出口温度,采用一氧化碳着火预警系统进行探测预警[6];对设备内氧气、甲烷浓度和设备内环境温度等参数进行监测,并实现开停机联锁或惰性气体保护联锁。

3.3 煤粉的收集、储存着火爆炸危险及其防治方法

煤粉收集器和成品煤粉储存罐是煤粉的收集、储存主要装置,其着火爆炸主要危险因素:煤粉收集器内的高浓度煤尘云(平均质量浓度高达260~637.5 g/m3);煤粉收集器滤料破损导致的煤尘云泄漏;煤粉与设备内壁或滤袋摩擦、撞击产生的静电;煤粉储存罐泄爆膜破损引起大量煤粉泄漏。

防治方法:采用惰性气体(氮气)保护;对煤粉收集器、储存罐的氧气浓度、温度、压力等参数进行监测并实现开停机联锁;采用高浓度粉尘传感器对煤粉收集器排放出口的煤粉浓度进行监测,用喷雾降尘措施降低泄漏煤尘云浓度并抑制爆炸;将泄爆膜更换为泄爆门,以减少因采用泄爆膜而引起的煤粉大量泄漏;对煤粉储存罐泄爆膜附近的煤尘浓度进行监测,当泄爆膜破损后采用快速煤粉收集处理装置对泄漏的煤粉进行快速收集并集中处理。

3.4 管道输送煤粉着火爆炸危险及关键防控技术

连接煤粉制备系统的输送管道中的煤粉是用气力输送的,所用气体为惰性气体。煤粉在管道输送过程中是以煤尘云的形式存在的。在煤粉输运过程中,管道内存在一定的压力,在管道的拐弯处、软连接处,煤粉和管道壁产生摩擦,容易磨损管道发生泄漏,大量煤粉泄漏到外部空间,若遇火源,容易引发爆炸事故。

防治方法:拐弯管道内表面采用耐磨材料;在软连接上游的合适位置设置紧急切断装置及监测报警装置,当发生煤粉泄漏时,紧急切断装置自动关闭以避免煤粉继续泄漏。

3.5 煤粉系统电气设备防爆设计标准不统一问题及对策

通过对国内部分煤化工企业煤粉系统的电气防爆调研发现,普遍存在着煤粉系统的电气防爆采用不同的设计依据。总体来讲,煤炭、化工行业设计单位采用的标准较高,电力、冶金等行业设计单位采用的标准较低。若在一个企业内部出现这种情况,会对煤粉灾害防治手段产生分歧,且由于提高防爆等级会增加建设和管理成本,企业往往会采取较低的标准来“应对”审查,这就为企业埋下了安全隐患。

对策措施:一方面,对涉及煤粉环境危险辨识的设计,要提高标准,新型煤化工装置在设计时要做好煤粉环境电气防爆等级的统一规定;另一方面,从国家层面需要对此类问题进行梳理,组织专家学者确定新型煤化工企业煤粉环境防爆设计标准,以提高煤化工企业本质安全度。

4 结语

新型煤化工煤粉制备过程中主要危险因素是煤粉的破碎、研磨与加热,煤粉的收集、储存及管道输送过程中引起的着火爆炸,以及相应装置泄漏而引起的煤粉着火爆炸。因此,必须采取防治措施,避免因煤粉着火爆炸而产生的严重事故和煤粉泄漏而造成的环境污染。

参考文献

[1]张玉卓.洁净煤转化工程[M].北京:煤炭工业出版社,2011.

[2]吴秀章,舒歌平,李克健,等.煤炭直接液化工艺与工程[M].北京:科学出版社,2015.

[3]黄鑫,秘义行,陈彦菲,等.煤制油工程中煤粉制备系统的着火危险性分析[J].消防科学与技术,2010(3):179-183.

[4]纪磊,张安明,田勇.振动床逆流低温富氧褐煤干燥系统煤粉着火爆炸危险性分析及其控制技术[J].矿业安全与环保,2013,40(6):90-93.

[5]赵衡阳.气体和粉尘爆炸原理[M].北京:北京理工大学出版社,1996.

加油站火灾爆炸危险指数评价 第4篇

采用美国道化学公司火灾、爆炸危险指数法对某加油站的单个汽油储罐进行了火灾、爆炸危险指数(FEI)评价及安全措施补偿分析.比较了二者的`危害等级,结果表明经安全措施补偿,汽油储罐的安全水平得到很大提高.

作 者：聂岸 龙长江 NIE An LONG Chang-jiang  作者单位：中钢集团武汉安全环保研究院,武汉,430081 刊 名：工业安全与环保  PKU英文刊名：INDUSTRIAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION 年，卷(期)： 32(7) 分类号：X9 关键词：火灾、爆炸危险指数评价法   加油站   安全评价  

浅析爆炸危险场所的防爆之道 第5篇

关键词：防爆,危险,规范,安全评价

1 引言

石油、化工等场所往往会产生或需要使用可燃气体、液体、蒸汽、粉尘等, 在其生产、使用、储存、运输过程中如果安全防范措施不到位, 各种易燃易爆物质遇着火源则容易引发火灾、爆炸等危害, 对人身安全和国家财产造成巨大损失, 必须认真对待。 (1)

按照引起爆炸的原因和机理可以分为物理性爆炸、化学性爆炸、核爆炸。本文旨在介绍上述场所化学性爆炸的相关内容, 主要涉及爆炸性危险区域划分、设备选型与安装、安全评价等, 通过学习他人的宝贵经验以及结合作者的工作心得总结出了一些观点和看法, 希望与读者共同探讨。

目前爆炸危险场所在设计、采购、安装、验收等过程中, 参照的标准主要是:GB 50058-1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》、GB 50257-1996《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》、AQ 3009-2007《危险场所电气防爆安全规范》、GB 3836.15-2000《爆炸性气体环境用电气设备第15部分:危险场所电气安装》等。

爆炸往往由于其恶性后果给人留下恐惧印象, 但实际上其与燃烧、缓慢氧化、自燃等现象还是存在区别的 (见表1) 。

2 危险区域的设计划分

设计中正确划分爆炸危险区域、合理选用防爆电气设备, 关系到企业安全和成本控制等方面。只有在充分了解工艺流程的基础上合理布局生产装置和安全设施, 才能起到先期把关, 提纲挈领的作用。

2.1 划分爆炸危险区域

爆炸性危险场所均应按照相关标准 (如表2所示) , 结合业主的要求进行设计划分和建造。

2.2 从设计上防范爆炸

可燃物质的化学性爆炸必须同时具备下列三个条件: (1) 存在可燃物质, 包括可燃气体、蒸汽、粉尘等; (2) 可燃物质与氧化剂混合并且达到爆炸极限, 形成爆炸性混合物; (3) 存在点燃源。故提出以下建议:

2.2.1 控制爆炸性物质的形成

(1) 科学地布局装置设备, 保持厂房通风良好; (2) 设备和管道等应保持相对密闭, 防止泄漏和倒灌现象; (3) 开车运行和停车检修时均应考虑残留物质等因素的影响; (4) 对于在爆炸极限范围内进行的反应, 必须使危险物质处于严格的受控状态下才能进行, 同时保证安全防范措施到位。

2.2.2 控制点燃源

点燃源有很多种形式, 主要应该注意以下几点: (1) 防止高温明火、静电。危险区域内严禁吸烟, 违章电焊, 重点区域的设备、管道等应有静电接地装置, 避免使用铁器工具撞击和穿戴化纤衣物[2], 避免摩擦过热、堆积自燃等隐患; (2) 防止雷电带来的不利影响。采取相应防雷措施, 接地电阻应符合相关标准要求。排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管口外的危险区域或空间应处于防雷装置的保护范围内。

2.2.3 采用防爆设备和监控措施

爆炸性危险区域内应按照标准规定采购、安装防爆合格产品, 必须注意监控系统的工作温度、压力、液位、泄漏、防卫等安全要素, 同时为了保证安全生产, 企业应当建立紧急情况 (停电、停水等) 的应急处理措施和预案。

2.3 建议

爆炸危险区域的范围划分, 除了按照相关规定以外, 还与爆炸性危险物质的浓度、泄漏量、释放速度、燃点、爆炸极限 (下限、上限) 和周围环境的通风量等因素有关, 因此必须结合生产装置、工艺等实际情况综合考量, 不可一概而论。

3 设备选型

目前防爆产品的生产厂家众多, 产品质量也是良莠不齐, 采购时应综合考虑使用区域和环境等因素 (见表3) , 同时要求供应商提供相应的防爆合格证等相关证明, 严格把关, 谨防上当。根据国家标准防爆电气设备分为两类:I类 (煤矿用电气设备) ;Ⅱ类或ⅡA, ⅡB, ⅡC (除煤矿外其他爆炸性气体环境用电气设备) 不可混淆使用。

3.1 防爆电气设备选型应遵循的原则

3.1.1 安全可靠性原则

设备的类、级、组别应与使用的爆炸性环境相适应, 一般选用防爆电气设备的温度组别比所处的温度组别高1～2级即可, 当存在有两种以上爆炸性混合物时, 应按高级别和组别选用[4]。而且选择防爆电气设备应能够满足周围环境内化学、机械、气候 (如温度、潮湿、腐蚀、风沙、雷电) 等不同环境条件的要求, 在规定的运行条件下必须确保其防爆性能良好, 此外还应考虑系统露天长期过负荷运行及日常维护等因素。

3.1.2 经济性原则

设备选型不必高选, 对于同等级别的产品应考虑价格、寿命、可靠性、运行费用、能耗、备件的可获得性等因素[4]。

4 安装规范

4.1 安装前检查

对采购到的产品首先要进行检查: (1) 检查产品是否符合设计技术要求, 检查产品出厂合格证及技术说明书等是否齐全; (2) 检查是否有外在缺陷 (如裂纹、砂眼、缺损等) , 密封件是否缺损, 包装及密封是否完好, 附件、配件、备件是否齐全完好; (3) 设备铭牌上的信息是否与供应商提供的防爆合格证一致; (4) 接合面紧固螺栓是否齐全, 弹簧垫圈等防松设施是否齐全完好, 接地标志及接地螺钉是否完好, 防止骤然拔脱的徐动装置是否完好可靠等[5]。

4.2 安装经验

只有将防爆合格产品正确地安装好才能达到预期的效果, 相关标准中对防爆电气设备等的安装作出了详细的要求, 此处不再赘述, 以下仅仅是一些经验: (1) 设备连接时应注意螺纹规格和电缆的容量、外径, 应结合实际情况综合考虑。对于钢管和防爆挠性连接管, 设计时应明确所连设备或管材接口的螺纹规格, 否则可能互相不配合或密封性差, 影响防爆性能。 (2) 防爆电器设备普遍采用电缆连接, 必须注意配备的单孔弹性密封圈及金属垫, 应与电缆的外径匹配;其密封圈内径与电缆外径允许差值为±1mm[6], 经压紧元件压紧后电缆与设备引入装置间不应松动。对于采用钢管保护的散线布线方式, 散线与设备的连接应使用相匹配的多孔密封圈和过渡压紧元件。 (3) 某些施工人员安装时不注意保护隔爆面, 设备紧固螺栓未拧紧, 随意丢弃密封圈、金属垫片等配件, 违规在穿线盒内随意接线, 设备多余进线口未有效密封等。 (4) 某些单位还发现接地线被盗, 避雷装置倒伏、失效等情况, 应该加强长效管理。

5 安全评价

5.1 安全评价简介

安全评价是运用安全系统工程的原理和方法, 对拟建或已有工程、系统可能存在的危险性及可能产生的后果进行综合评价和预测, 并根据可能导致事故风险的大小, 提出相应的安全对策措施, 以达到工程、系统安全的目的。安全评价应贯穿于工程、系统的设计、建设、运行和退役整个生命周期的各个阶段。目前, 国内根据工程、系统生命周期和评价的目的, 将安全评价分为安全预评价、安全验收评价、安全现状评价和专项安全评价等四类[7]。

爆炸灾害危险性的评价方法, 主要有定性和定量两大类。通常的安全检查表、因素图分析法、事故树分析等都可以进行定性评估。定量分析方法有两种, 一种是以可靠度为基础, 如火灾爆炸指数评价、概率安全评价等;另一种方法是指数法或点数法, 以美国道化学公司的火灾爆炸指数评估法和蒙德火灾爆炸毒性指数法为代表。在选用评价方法之前, 应综合考虑评价目的、需要评价的结果表现形式等因素, 不同的评价方法适应于对生产过程的不同阶段进行危险评价[8]。

5.2 安全现状分析

对防爆电气设备进行检查是安全评价的重要组成部分, 通过检查可以促进对正常状态的设备进行维护, 对已经发生故障的设备进行修理或者更换。另一方面, 通过日常检查或专业检查可以通过设备运行状态的变化, 发现设备故障的前兆, 及时采取相关措施, 避免设备故障带来的损失[9]。

5.2.1 小型化工厂

小型化工厂通常是外购一些原材料 (部分含有易燃易爆物质) 进行简单再加工, 条件比较简陋, 综合环境较差。在工作人员的素质、管理科学性、建立健全各种切实可行的应急预案等方面还有待提高。

5.2.2 大型化工厂

大型化工厂危化场所的许多电气设备是露天设置的, 整体工况恶劣, 结构复杂, 腐蚀比较严重, 安全检查、日常维护很难到位, 隐患较大, 由于其危险物质储量大、涉及面广, 一旦发生事故, 容易造成重大损伤。

5.2.3 加油、加气站

加油、加气站的防爆电气设备较少, 在建造完工后基本符合要求, 但是在随后的维护和改装中经常发现问题 (如在加油机内部随意接线改装等等) 。加气站的工作压力一般为20～25MPa, 在如此高的压力下, 储气瓶、连接管、接头等都容易发生泄漏事故, 必须严格检定。此外加油、加气站的人员流动性大, 不易管理, 在吸烟、打手机以及汽车进站不熄火等不遵守规章的陋习中隐藏着巨大危险。

5.3 安全评价的作用

通过安全评价, 可以提高企业对危化品的安全管理和控制水平, 切实落实各项安全生产管理制度;可以加强工艺纪律、操作纪律和现场巡回检查, 及时发现并处理各种可能引起火灾爆炸事故的不安全因素;可以加强操作人员的岗位培训和安全教育, 完善各项规章制度, 并建立完善的事故应急预案, 有计划地进行演练, 将故障和事故损失减少到最低程度, 从而达到预防重大火灾爆炸事故的目的, 防患于未然。

6 结束语

我国正处在经济转型的关键时刻, 石油、化工等行业依然是支柱性产业, 其安全生产等问题不容忽视, 必须从项目初步设计规划到设备采购安装及维护等全程严格监控, 以确保国家和人民的生命财产安全。目前, 能够起到防范、监督作用的安全评价制度已经初步形成, 通过开展安全评价工作, 企业在安全生产意识、安全管理水平、安全技术方面也取得了不同程度的改善。但是尚存在诸多问题, 如宣传力度不够、收费偏高、耗时较长、缺乏专业技术人才等[10], 任重而道远。

参考文献

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[5]陈华.爆炸危险性环境下防爆电气设备的安装监理[J].硫磷设计与粉体工程, 2003, (5) :44.

[6]GB 50257-1996, 电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范[S].

[7]国家安全生产监督管理总局.安全评价[M].第3版.北京:煤炭工业出版社, 2005.

[8]李季, 郭大为.爆炸危险性评价及在城市规划中的应用[J].消防科学与技术, 2006, 25 (4) :541.

[9]李晓宁, 马经纲.防爆电气设备的安全评价探讨[J].电气防爆, 2004, (1) :15.

爆炸危险环境 第6篇

随着科技的发展和人们生活水平的提高,人们对日常生活能源的要求也日益增高,天然气作为一种高效、经济的绿色能源越来越受到人们的青睐。然而,从自身性质来讲,天然气具有易燃、易爆及有毒的特性,当天然气与空气的混合浓度达到一定范围时,在一定的点火能作用下,会发生严重的燃烧爆炸事故[1]，将对人们的生命及财产造成不可弥补的损失,因此研究燃气泄漏扩散后爆炸危险区域分布规律显得尤为重要。

长期以来,国内外专家学者在燃气泄漏扩散方面已经取得了大量的研究成果[2,3,4,5,6],但是主要着重于研究各种影响因素,如燃气密度、燃气泄漏量、泄漏方向、外界风速的大小及障碍物对燃气泄漏后扩散规律的影响,对燃气浓度处于爆炸极限范围内的爆炸危险区域的整体迁移规律关注相对较少。本文运用CFD数值模拟软件FLUENT14.0对室内燃气泄漏扩散后的爆炸危险区域的迁移规律进行有效的研究:

1 FLUENT燃气泄漏模型的建立

1.1 几何模型的建立

本文的研究对象是家居厨房,房间大小为2m×2.8m×3m,X方向上是2m,Z方向上是2.8m,Y方向上是3m,离地1m高处有一窗户大小为0.8m×1.2m,门大小为1.9m×0.9m,其下部有一大小为0.0lm×0.9m的门缝,墙上高1.2m处有一泄漏口坐标为(0,1.2,1),其直径大小为10mm,本文把Z=1m平面作为主要研究对象,并在不同高度建立燃气浓度监测点A—G,其坐标为(1,0.5,1)(1,1,1)(1.1,5,1)(1,2,1)(1,2.5,1),(13.1)所建立的几何模型如下图。

1.2 物理模型的建立

燃气管道泄漏是一个相对复杂的过程,本文对燃气泄漏口及泄漏过程做了如下假设及简化:

1)泄漏源为连续泄漏源,燃气泄漏量不随时间发生变化;

2)泄漏燃气为天然气,此处按纯甲烷气体处理;

3)空气及甲烷为理想气体,扩散过程中不发生化学反应,只有组分扩散;

4)忽略燃气扩散过程中与周围空气的热量交换;

本文将采用三维数值模拟的方法,数值模拟基于流体力学质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、组分质量守恒方程,湍流流动选用标准的k-方程[7-9]。

1.3 主要参数设置

对计算区域进行结构化网格划分,划分尺寸为0.05m,单元格数为146356,考虑到泄漏口附近各项参数梯度变化较大,为了保证计算结果的收敛性,此处对泄漏口及其附近进行网格加密处理

本模拟的边界条件设置为速度入口,入口处CH4组分设置为1,温度设置为298K,使用湍流强度和水力直径定义湍流,其大小分别为6和0.01;出口边界条件定义为压力出口,表压为0,环境温度为298K;大气压力为101325Pa,管道压力为103325Pa.同样使用湍流强度和水力直径定义回流,其大小分别为4和0.0198。本模拟采用有限体积离散方法及SIMPLE算法,非稳态计算的固定时间步长设置为0.01 s,每个时间步长内迭代20次,迭代方程残差小于10-3时认为收敛，计算时间设置为1700s。

1.4 天然气泄漏初始流量的确定

结合实际情况可知,室内燃气管道直径一般很小,灶前压力一般为2000Pa,因此室内燃气泄漏可以看作为低压孔口连续性泄漏[10],由

可知燃气在泄漏口处的流动属于亚音速流动[11].因此燃气泄露的质量流量可以用下式计算:

式中:qm表示燃气质量流量，Kg/s;Cg为气体泄漏系数,气体泄漏系数与泄漏口的形状有关,本文中圆形泄漏口取1.00;A为泄漏口面积,m2;P1为燃气管道内的压力，Pa;PO为外界标准大气压,Pa;k为绝热指数;M为燃气的摩尔质量,Kg/mol;R为摩尔气体常数,取8.314 J/(mol K);T为容器内的燃气温度,K。经计算,本文泄漏孔质量流量约为0.00536m/s。

2 结果分析

本文中所采用的燃气为天然气,此处按纯甲烷气体处理,由于甲烷的爆炸极限范围为5%-15%[12],因此取甲烷的体积分数为5%-15%的区域为爆炸危险区域,转化为质量分数为2.84%—8.92%。当甲烷与空气混合后,甲烷浓度处于爆炸极限范围内时遇到点火源就有可能发生燃烧爆炸事故。为了方便研究燃气泄漏后爆炸危险区域的迁移规律,此处选Z=1m的平面为主要研究对象,图2给了不同时刻剖面上燃气质量分数在2.84%—8.92%的区域。

燃气发生泄漏初始阶段,首先在泄漏口附近形成爆炸危险区域，由于天然气密度远小于空气密度,在浮升力的作用下,天然气将向上膨胀扩散，在泄漏口上方逐渐出现爆炸危险区域,随后燃气遇到墙壁,在墙壁的阻滞作用下,有沿着墙壁上升的趋势,到达房顶后,沿着房顶扩散,形成一定程度的旋涡,旋涡边缘燃气浓度比内部燃气浓度大,主要因为燃气首先沿着墙壁形成大漩涡,随着扩散过程的发展燃气才逐渐向漩涡内部扩散,才造成了爆炸危险区域呈旋涡状变化的规律。

随着时间的推移,房间顶部燃气浓度逐渐增大,随后爆炸危险区域逐步往下移动,直至迁移到地面附近进而消失,此过程中爆炸危险区域是一个有一定厚度的水平区域，区域内燃气浓度出现明显分层现象,上层浓度高于下层浓度。

同时,由图可以看出爆炸危险区域随着时间的推移呈现出由小到大,再由大变小的过程。在泄漏初始阶段,燃气从泄漏口向周围区域的扩散主要依靠气体的对流扩散和分子的运移,形成的爆炸危险区域由小变大;随着燃气泄漏量的增加和湍流扩散的增强,室内燃气不断堆积,造成绝大部分区域燃气浓度不断上升,爆炸危险区域范围又呈现出由大变小的趋势。

各监测点燃气浓度随时间变化情况如图3所示,由图可知监测点处燃气浓度曲线随时间的推移均成上升趋势,且最先达到爆炸危险浓度的点位于房间顶部,此外,根据各点所处爆炸危险区域的时间可知,房间下半部分所处爆炸危险区域的持续时间明显长于房间上半部分。这说明,从爆炸危险区域持续时间来看,房间下部区域更容易引发燃气爆炸。

3 结论

用FLUENT14.0三维数值模拟和Tecplot后处理相结合的方法,可以得到室内燃气泄漏扩散后爆炸危险区域的时空分布情况,在空间上;燃气泄漏初期,爆炸危险区域位于泄漏源的上部,且随着时间的推移,危险爆炸区域不断扩大并整体有往下迁移的趋势,最终迁移至地面附近;在时间上,随着燃气泄漏扩散的不断发展,危险爆炸区域的范围由小变大,再由大变小且在房间下部持续的时间明显大于中上部。

模拟得到了室内燃气泄漏扩散后可燃区域的迁移规律,在一定程度上,可以指导探测器及报警装置的安装,同时可以为事故危险性评价提供理论基础,为安全管理,事故预防,发生事故后的事故调查等提供依据。

参考文献

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[9]王福军.计算流体动力学分析一CFD软件原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2004:38—65.

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[11]李又绿,姚安林.李永杰.天然气管道泄漏扩散模型研究[J].天然气工业.2004.24(8):102-104.

盐酸合成炉火灾爆炸危险性分析 第7篇

1 火灾爆炸危险性分析

氢气与氯气在合成炉中进行合成反应的温度在400℃以上。400℃为氢气的燃点，如果氢气泄漏，即会着火燃烧甚至发生火灾爆炸。另外，在合成炉的点火、调节、反应过程中以及停车检修中，存在由于原料气质量不符合要求、压力不稳、调节不当以及点火操作失误而引起爆炸事故。也可能因为夹套冷却失当，炉内热量不能及时导出，可能会引起合成炉过热燃烧，或者压力增大，合成炉不能承受压力过高，造成物理爆炸。

合成氯化氢时，虽然只是氯与氢燃烧生成氯化氢的简单工艺过程，但点火程序必须是先点燃氢气，然后逐渐通入和加大氯气流量，并且氢气量应当稍有过剩。若氢与氯的投料比不合适、两者压力调节失当、温度超高或吹扫不彻底盲目点炉等原因，均可能发生合成炉爆炸。若第一次点火失败而系统没有进行工艺处理紧跟着进行第二次点火，也有再次发生爆炸的可能。

合成HCl的工艺控制温度在400℃以上，若冷却装置失效或局部反应剧烈，可能造成合成炉的局部烧损，或者压力增大，合成炉不能承受压力过高，造成物理爆炸，进而可能发生火灾爆炸等次生事故。

在合成炉操作过程中，由于氢气、氯气操作压力波动过大，而氢气阻火器未设置或失效，可能造成氢气回火，进一步引发氢气管道的火灾爆炸事故。

若尾气放空管道上所设的防雷设施不合格，当雷雨季节遭受雷电袭击时，可能会因存在大量未燃烧氢气而引发的排空管着火或爆鸣事故。

2 化学火灾、爆炸指数评价[2]

2.1 物质系数MF

盐酸合成炉单元为氢气、氯气的反应，但在正常情况下，盐酸合成炉中只含有氯化氢，它是一种既无化学活性又无燃烧性的气体（MF=1）。可是，偶尔的失误会造成熄火，反应过程中止，导致合成炉内被反应物充满，因此取反应物中物质系数较高者—氢的物质系数（21），作为盐酸合成炉单元混合物的物质系数。

2.2 确定工艺单元危险系数F3

2.2.1 确定一般工艺危险系数F1

一般工艺危险系数Fl是确定事故损害程度的主要因素，其基本系数为1.0，通过查取一般工艺危险系数表，单元系数选取如下：

(1）放热反应

无放热反应，故不取系数。

(2）吸热反应

氯化氢合成反应属于中等放热反应，故系数取0.5。

(3）物料处理与输送

本单元原料通过管道输送，连续操作，故不取系数。

（4）封闭单元或室内单元

氯化氢合成装置露天布置，不取系数。

（5）通道

氯化氢和成装置周围设有紧急救援车辆的通道，故不取系数。

(6）排放和泄露控制

本单元可燃物氢气、氯气为气体，不适用于此项系数。

故本单元一般工艺危险系数为：F1=1.50。

2.2.2 确定特殊工艺危险系数F2

特殊工艺危险系数F2是导致事故发生的重要因素，其基本系数为1.0，通过查取特殊工艺危险系数修正表，其系数选取如下。

(1）毒性物质

本单元物质氯化氢、氢气、氯气中，氯气的健康危害系数最高，NH=4，故毒性物质系数取0.8。

(2）负压操作

本单元工作压力为微负压，不存在道化法分析所规定的负压条件，故负压操作系数为0。

(3）燃烧范围或其附近的操作

本单元氢气和氯气燃烧生成氯化氢，氢气和氯气总处于燃烧范围内，且氢与氯的投料比不合适、两者压力调节失当或吹扫不彻底盲目点炉等原因，均可能发生合成炉爆炸，故燃烧范围或其附近的操作系数为0.8。

(4）粉尘爆炸

本单元内无燃爆粉尘存在，故粉尘爆炸系数为0。

（5）释放压力

本单元操作压力低于大气压，故释放压力系数为0。

（6）低温

该单元操作温度在400℃以上，在正常操作和异常情况下均不会低于转变温度，故低温系数为0。

(7）易燃和不稳定物质的数量

氢气爆炸极限为4.1～74.1%，属于易燃气体，氢气10 min的泄漏量为：0.1 t，氢气的燃烧热为：64.5×103BTU/lb，本单元的总能量为0.011×109BTU，故该项系数为0。

(8）腐蚀

本单元采用石墨作防腐衬里，故其腐蚀系数取0.2。

（9）泄露一连接头和填料处

泵、压缩机和法兰连续处产生正常的一般泄漏，故其泄露系数取0.3。

(10）明火设备的使用

本单元区域内不使用明火设备，且其周围明火设备较远，故明火设备使用系数取0。

(11）热油交换系统

本单元不存在热油交换系统，故热油交换系数为0。

（12）转动设备

本单元内无油泵，压缩机等大型转动设备，故取其转动设备系数为0。

故本单元特殊工艺危险系数F2=3.1。

2.2.3 工艺单元危险系数

评价单元危险系数的确定F3=F1×F2=1.5×3.1=4.65。

2.3 火灾、爆炸危险指数F&EI的计算

火灾、爆炸危险指数F&EI=MF×F3=4.65×21=97.65。由评价方法危险等级表可知，该单元的固有潜在火灾、爆炸危险等级为“中等”级。

火灾爆炸指数评价认为任一单元发生火灾爆炸时，其影响范围一般以此单元为圆心，以影响半径R为半径和高的一个圆柱区域，根据DOW分析法提供的公式R=0.256×F&EI=0.256×97.65=25.0 m。

2.4 基本最大可能财产损失

2.4.1 危害系教Y的确定

查单元危害系数计算图得：Y=0.340314+0.076531×4.65+0.003912×4.652-0.00073×4.653=0.71。

2.4.2 基本最大可能财产损失的统计

假设设备成本为A,增长系数为λ，因此，盐酸合成炉基本最大可能财产损失为A×0.82×λ×0.71×0.82=0.58 A，式中0.82是考虑事故发生时有些成本不会遭受损失或不需更换所取的修正系数。

2.5 实际最大可能财产损失

2.5.1 安全措施补偿系数C

安全措施补偿系数是指采取安全措施以预防严重事故的发生，降低事故的概率和危险性，根据道化学火灾爆炸指数法的规定，安全措施有三类，即工艺控制安全措施，物质隔离安全措施及防火安全措施。

2.5.1. 1 工艺控制安全补偿系数C1的确定

（1）应急电源

为防止收发油及火灾爆炸发生时紧急用电的需要，本单元配有紧急供电设施，故此项系数取0.98。

(2）冷却

本单元冷却设施不能保证出现故障时维持正常的冷却10分钟以上，故此项系数取1.00。

(3）抑爆

本单元盐酸合成炉安装防爆膜，以防止设备发生意外，故此项系数取0.98。

(4）紧急停车装置

本单元设有紧急停车装置但没有备用系统，故此项系数取1.00。

(5）计算机控制

具有关键现场数据输入的冗余技术，故此项系数取0.93。

(6）惰性气体保护

本单元未安装惰性气体保护系统，故项系数取1。

（7）操作规程/程序

本厂有完善的操作规程及管理制度，故此项系数取0.91。

(8）化学活性物质评价

对于氢气、氯气的危险性，单位非常重视，每天均按大纲进行检查，故此项系数取0.98。

(9）工艺过程危险分析

本单元没有其他工艺分析方法，故此项系数取1.00。

工艺控制安全补偿系数为C1=0.80。

2.5.1. 2 物质隔离补偿系数C2

(1）远距离控制阀

本单元具有远距离遥控阀，故此项系数取0.98。

（2）备用泄露装置

本单元有与受槽连接的正常排气系统，故此项系数取0.98。

(3）排放系统

本单元设有排放沟，但只能处理少量物料，故此项系数取0.97。

(4）连锁装置

本单元装有联锁系统以避免出现错误的物料流向以及由此而引起的不需要的反应，故系数取0.98。

物质隔离补偿系数为C2=0.91。

2.5.1. 3 防火措施补偿系数C3

(1）泄露检测装置

本单元安装了可燃气体和有毒气体检测器，但只能报警和确定危险范围，故系数为0.98。

(2）钢质结构

本单元采用防火涂层，且涂覆高度大于10m，故系数为0.95。

(3）消防水供应

本单元具有消防水供应系统，低压消防供水压力低于690（表压）千帕，故系数为0.97。

(4）特殊灭火系统

本单元不具备二氧化碳，卤代烷灭火系统及烟气探测器等特殊设施，故系数为1.00。

(5）喷洒系统

本单元无洒水灭火系统，故系数为1.00。

（6）水幕

本单元不具备水幕系统，故系数为1.00。

（7）泡沫装置

本单元无泡沫灭火系统，故系数为1.00。

（8）手提式灭火器

本单元配备了与火灾危险相适应的手提式或移动式灭火器，补偿系数为0.98。

(9）电缆保护

本单元金属罩上涂以耐火涂料以取代喷水装置时，故系数是0.98。

防火措施补偿系数为C3=0.87，安全措施补偿系数为C=0.63。

2.5.2 实际最大可能财产损失百分数的估算

实际最大可能财产损失=基本最大可能财产损失×安全措施补偿系数=0.37 Aλ。

2.6 评价结果

根据道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法（第七版），盐酸合成炉单元的火灾、爆炸指数为97.65，其危险等级是中等。一旦盐酸合成炉单元在反应过程中氢气发生火灾、爆炸，将把合成炉周围25.0 m半径内、25.0 m高度内空间范围的设备、建筑物暴露在本单元发生的火灾、爆炸环境中。火灾、爆炸会使上述范围内的财产受到损坏，危害系数为0.71，考虑事故发生时有些成本不会遭受损失或不需更换取修正系数0.82，这表明在1962.5 m2的区域，将有58%遭到破坏。

对盐酸合成炉单元安全进行补偿，补偿系数为0.63，可将火灾、爆炸危险等级降为达到可以接受的程度，最大可能财产损失降至37%。

2.7 评价结果分析

评价结果表明，安全对策措施补偿后，盐酸合成炉的危险等级将为较轻，。但是，单元固有危险性依然存在，氢气属于易燃、易爆的气体，且盐酸合成炉的操作温度在氢气的自燃温度以上，一旦氢气泄漏，很可能泄漏即着火，发生火灾爆炸，由于氢气设备、管道的连通，发生事故可能不仅仅是半径25.0 m范围内火灾爆炸，而会波及氢气处理、电解厂房的氢气设备、管道，甚至氯气、盐酸、碱液等设备、管道发生破坏，造成中毒、化学灼伤等重大事故的发生。

3 结论

因此，除严格执行道化法评价时提出的各项安全防护措施，在生产过程中，必须加强安全管理，建立健全切实可行的操作规程、管理制度。

严格控制各项工艺条件，进料配比、进料纯度、进料温度等，防止因盐酸合成炉中氯氢配比不当导致爆炸事故，或原料温度波动、杂质过多导致的设备损坏，甚至爆炸事故。

定期检测设备管道，防止因泄漏、阻塞、炉内结垢等原因导致的火灾爆炸事故。

定期检测可燃气体检测仪、防雷设施、冷却水系统等，保证其完好性。

摘要：定性分析了盐酸合成炉的火灾爆炸危险性,并采用道化学火灾、爆炸指数评价法定量分析了盐酸合成炉火灾爆炸可能导致的危害等级及危害范围,根据评价结果,分析了盐酸合成炉火灾爆炸后可能导致的危害,进而提出对策措施。

关键词：盐酸合成炉,火灾爆炸

参考文献

[1]杜淮强,郭合芳,盐酸合成工艺安全控制设计,中国氯碱,2005,8.30.

液化气罐区贮存火灾爆炸的危险分析 第8篇

中石化广州分公司化工区液体罐区由运行罐区、酸碱站、 汽车装卸站、计量地磅、主辅火炬等五个单元组成。共有大小贮罐45台,其中拱顶罐17台,浮顶罐12台,球罐13台,卧罐5台,物料设计总贮存容量80800 m3。汽车装卸站共有17种产品、半成品、原料和辅助原料的进出厂装卸车。贮运罐区贮存、输转和装卸的物料大部分为甲级易燃易爆物料,一旦发生泄漏、跑冒等着火事故,后果不堪设想。

化工区贮运装置的液化气罐区于1996年建成投用,现有LPG储罐2个( TK0607A / B),容积各为1000 m3,两座1000 m3的球罐处于同一防火堤内,防火堤面积约为1500 m2。工艺操作压力设计为1. 0 MPa,现操作压力控制为0. 3 MPa,温度为常温。在长期使用工程中,储罐内液化气中的水、硫化物、酸性物与球罐内壁发生化学与电化学反应,对球罐内壁易造成腐蚀,使液化气罐区在生产工程中存在着严重的不安全因素。在石油化工企业,液化气在生产运输的过程中也多次发生着火爆炸事故,为此,有必要对液化气生产贮存过程中的危险性进行分析和评估。

1生产过程中发生物理爆炸的后果评估[1]

以贮运装置液化气球罐中的一个球罐为例,进行详细分析 (容积为1000 m3,压力0. 3 MPa,T为常温,球罐盛装有400 m3的液化石油气)。

1.1爆炸时气体介质释放的能量

式中: E1———爆炸时气体释放的能量,J

P———气体压力( 绝对压力),P a ,取值0 . 3 × 106

V———气体体积,取值600 m3

K———气体绝热指数,按化工数据手册,取值1. 10

经计算得出: E1= 1676. 68 MJ

1.2爆炸时液体介质释放的能量

式中: E2———爆炸时液体释放的能量,J

P ———液体压力 ( 绝对压力),取值0. 3 × 106Pa

V———液体体积,取值400 m3

β———液体在压力P和温度T下的压缩系数,按化

工数据手册,取值1 . 85 × 10- 4cm2/ kg

经计算得出: E2= 58016 MJ

1.3爆炸时释放的总能量

爆炸释放能量的15% 左右将消耗在撕裂容器、将碎片抛出上,共约8961. 40 MJ。当一块碎片的动能达到25. 5 J时,可致人外伤; 当达到58. 8 J时,可致骨轻伤; 当动能超过196 J时, 骨重伤; 而重量1 kg的碎片以20 ~ 30 m/s的速度 (动能196 ~ 441 J) 冲击人体时,足以致人死亡。因此,该部分能量若直接击中人体,伤害后果将极其严重。

产生冲击波将消耗剩余的85% 能量,其TNT当量为

式中: QTNT———为TNT的爆热4. 27 × 106J / kg

因此WTNT = 11892. 43 kg

当量指数C = ( WTNT/1000 ) 1 /3 = 2. 28

冲击波的破坏后果估计见表1。

2生产过程中发生泄漏导致火灾、爆炸的后果评估[1]

利用液体及气体发生泄漏引起火灾、爆炸方面的公式,对液化石油气生产过程中储罐因破裂导致泄漏并诱发火灾、爆炸的后果及其影响范围进行推算 (假设在液面高度下1 m左右, 发生泄漏的焊缝长10 cm、宽1 mm)。

2.1计算液体泄漏的源强Q1(kg/s)

式中: Cd———泄放孔系数,取0. 55

Aη———泄放孔面积, m2, A = 0. 1 × 0. 001 = 1 × 10- 4m2

P1———储罐压力,Pa,为0. 3 MPa

P2———大气压力, Pa,为0. 1 MPa

ρ1———物料密度,液化气为560 kg/m3

g———重力加速度,9. 8 m / S2

h———液面高度, m,取1. 0 m

计算得: Q1= 0. 28 kg / s

2.2计算30min泄漏量W

如果有约20% ,即1004 kg的液化气蒸发到空气中形成气云,其发生爆炸的能量折合TNT当量:

式中: a———蒸汽云的TNT当量系数,取4%

Q———燃料的燃料热 ( MJ / kg),液化气为45. 56

QTNT———TNT的爆热 ( MJ / kg),这里取4. 270

计算得: WTNT = 428. 50 kg

2.3计算爆炸影响范围

当量指数C = (WTNT/1000)1 /3 = 0. 75,液化气(LPG)储罐焊缝泄漏爆炸影响范围见表2。

3液化气贮罐区火灾爆炸可能后果

通过对球罐的物理和化学爆炸等各项因素的计算结果表明 (数据列于表1和表2),大型液化气 (LPG) 储罐发生火灾造成的后果是相当严重的。

3.1发生物理爆炸[2]

发生物理爆炸时,距球罐63. 84 m半径范围内的人员将全部死亡,半径63. 84 ~ 100. 32 m环形范围内的人员将大部分受重伤,半径100. 32 ~ 127. 68 m环形范围内的人员将受到不同程度的轻伤,而且距球罐单元458. 28 m范围内的生产设备、建筑物将受到不同程度的损坏。

3.2发生焊缝泄漏

发生焊缝泄漏时,泄漏时间越长,泄漏口越大,发生爆炸的危险性就越大。半径150. 75 m环形范围内的人员、建构筑物将受到不同程度的损伤和破坏。应及时发现控制,尽量减少泄漏的液化气,量越少,爆炸的威力也越小。

4事故控制措施[3]

液化气发生泄漏时如果处置得当,避开引火源,则不会发生火灾爆炸事故。若由于阀门原因,液化气发生小的泄漏,遇到引火源只会发生火灾。而一旦发生大的泄漏 (贮罐超压或由于管线大面积破裂泄漏),将很难采取措施进行控制,很可能发生爆炸事故。因此,应采取各种措施控制事故的发生,具体应从以下几个方面进行控制。

(1) 严格执行操作规程,确保消防设施完好投用,防雷、 防静电接地完好,并做好日常检查记录。

(2) 杜绝罐区引火源。汽车装卸液化气前必须检测接地线是否良好,如果发生泄漏,静电集聚较快,如不尽快导出,可能由于气体自身静电放电而不需要外界引火源就发生燃烧爆炸。装卸过程中液化气在贮槽内震荡也会产生静电,必须消除,否则可能产生危险。一般液化气槽车最好有2根接地导链,这样可以提高接地的可靠性及疏导静电的速度[4]。

(3) 做好球罐的内外部定期检验,对液化气管线的保温应定期检查,杜绝管线外腐蚀根源,有问题及时处理。加强巡检,重点检查各阀门的法兰、盘根、压盖完好,防止从法兰垫片处泄漏以及管线腐蚀穿孔造成泄漏,以确保在生产过程中不发生突发性泄漏。

(4) 合理活线,避免管线内水和硫化氢的积聚产生腐蚀, 消除管线内腐蚀环境。

(5) 制定相关预案,包括发生事故时应急救援和人员撤离安排,并定期组织演练。

(6) 加强对易燃易爆区域的管理,尽量避免罐区明火作业。对现场施工要加强安全监控,检修过程中制定HSE措施,对罐区施工作业的电气设施应进行工作接地和保护性接地。

5结语

大型LPG罐区发生火灾、爆炸事故后果都非常严重。火灾可使半径458 m区域内的人员死亡或受伤,发生爆炸其危害最大可能波及到半径1 km左右范围[5]。所以,必须加强对大型球罐的日常监测和安全管理,注意对液化气球罐及相连管线设备经常进行维护和检修,确保设备完好。同时要制定详细的重大事故应急救援预案,并有计划地演练。

参考文献

[1]蔡凤英,谈宗山,孟赫,等.化工安全工程[M].北京:科学出版社,2012:33-54.

[2]冯攀瑞,扬有启.化工安全技术手册[M].北京:化学工业出版社,1993:11-17.

[3]陈宝智.安全原理[M].北京:冶金工业出版社,1995:28-41.

[4]郭明鹏.液化石油气安全技术与管理[M].北京:中国劳动出版社,1991:22-38.

爆炸危险环境 第9篇

随着社会进步、经济迅猛发展, 人们对于石油化工产品的需求日益增多, 但同时石化企业的事故发生率也随之增加, 在众多的事故中, 尤以火灾爆炸造成的后果最为严重。火灾爆炸事故的惨痛教训给我国石化行业敲响了警钟, 本文对石化火灾爆炸的特点和类型作了探讨, 建立了分析模型并给出了例证。

1、石化企业火灾爆炸事故特点

(1) 爆炸危险性大。火灾发生时, 石化企业中受热的容器设备、泄漏的可燃气体或蒸汽等都极易发生爆炸, 爆炸会造成建筑损毁;装置设备的损坏、破裂;人员的伤亡以及有毒有害物质的喷溅。

(2) 燃烧面积大且易形成立体火灾。发生事故时, 物质会从设备内泄放出来四处扩散, 遇到火源会形成大面积燃烧。火灾中设备或容器的爆炸飞火、装置的倒塌等也都易造成大面积火灾。另外, 生产装置内有易流淌扩散的易燃易爆介质且生产设备高大密集呈立体布置, 框架结构孔洞较多, 一旦初期火灾控制不利, 就会使火势向四周迅速扩展形成立体火灾。

(3) 燃烧、蔓延迅速快, 火场温度高。石化装置发生火灾时, 燃烧蔓延迅速极快。一旦装置发生爆炸, 会在相当的范围内形成高温燃烧区, 随之火势将迅速向各个方向蔓延, 甚至可能二次爆炸, 进一步形成更大面积的燃烧。由于石化物料热值大, 燃烧后产生的热辐射会迅速加热邻近的容器设备, 致使相邻容器管道内的物料迅速增压、挥发或分解, 加速了火情的蔓延。另外, 物料的流淌扩散性, 特别是可燃气体的扩散, 也增加了火势瞬间扩大的危险性。因此, 石化火灾在很短的时间内会造成相当大的燃烧范围, 通常喷出的火焰直线蔓延速度为2~3m/s。火灾燃烧速度比普通建筑火灾的燃烧速度快一倍多, 燃烧区的温度比普通燃烧温度高500℃以上。

(4) 易出现复燃易爆现象且火灾损失大、人员伤亡严重。石化火灾事故中, 特别是气体或油类火灾, 扑救的残余物质可能会引起二次燃烧或再爆炸。另外, 火灾造成的建筑损坏、设备损毁、人员伤亡, 以及停工和恢复生产等损失, 一般高于其他类型的火灾。

(5) 社会影响大, 易造成较大的环境污染。石化企业生产所使用的原料、催化剂、生产的产品、中间体、副产品及其中的杂质和生产中的“三废”排放物均具有毒性和腐蚀性, 一旦泄漏到环境中易造成大量人员伤亡;大气和水资源严重污染, 并且影响持久、治理难度较大。

(6) 灭火救援难度大, 易造成救援人员伤亡。石化企业发生的事故现场都很复杂, 常伴随着燃烧爆炸, 火势蔓延猛烈, 中毒、灼伤, 建筑物倒塌等, 这些都会严重威胁到灭火救援人员的生命安全, 从而给灭火救援工作带来相当的难度。另外, 这类事故的救援, 消防资源方面的耗费也较多。

2、石油化工企业火灾爆炸类型

事故主要原因与其生产的原材料、产品和工艺操作有密不可分的关系。从原油到成品油, 从初级加工化工产品到再加工化工产品, 生产过程中涉及到介质品种多, 且大部分都属于甲类、乙类可燃气体以及液化烃、丙B类以上可燃液体。这些有机、无机化工产品和原料多具有强腐蚀性等危害性, 而且不少介质还处于受压储存状态。以下根据石化企业发生事故的表现形式, 从火灾类型和爆炸类型分别进行分类。

2.1 石化企业火灾类型

依石化企业火灾统计资料, 根据火灾的表现形式可以分为稳定燃烧型、爆炸型、沸溢型。

(1) 稳定燃烧型火灾。可燃气体或易燃液体在其密闭容器的泄漏口或敞开口处呈现一种扩散式燃烧形态, 火焰无明显起伏现象, 如同点燃的火炬。

(2) 爆炸型火灾。此类火灾爆炸的特征有的先爆炸, 后燃烧;有的先燃烧, 后爆炸;有的只爆炸、不燃烧。

(3) 沸溢型火灾。一般形成巨大的火柱, 可高达70~80m, 顺风向喷发出的油火雨可达120m左右。这种火灾容易造成扑救人员的伤亡, 同时容易形成大面积立体燃烧, 危害和扑救难度最大。

2.2 石化企业爆炸类型

从石化企业爆炸统计资料看, 根据爆炸表现形式分为一次爆炸和二次爆炸类型。

(1) 一次爆炸。主要分为物理爆炸和化学爆炸。

(2) 连锁爆炸。指在一次爆炸事故中, 先后发生了两种以上的爆炸。这些爆炸在时间上有先后次序, 在关系上互为因果, 在距离上彼此邻近或属于同一区域, 在性质上不一定相同, 机理未必一致。连锁爆炸, 主要分为火灾爆炸或爆炸火灾, 有间断的化学爆炸、物理爆炸和化学爆炸的组合。

3、石化企业火灾爆炸危险性分级及后果预测模型探讨

火灾爆炸模危险性分级及后果预测型是通过对项目中可能造成火灾、爆炸等相关事故因素的分析, 通过定性和定量的描述, 将发生火灾、爆炸的结果客观的表现出来。

3.1 几种评价方法

美国道化学公司火灾、爆炸指数评价法 (F&E I) 是以工艺过程中物料的火灾、爆炸潜在危险性为基础, 结合工艺条件、物料量等因素求取火灾、爆炸指数, 进而可求出经济损失的大小, 以经济损失评价生产装置的安全性。主要是对化工生产过程中固有危险程度的评价。不足之处:评价模型对危险物质和安全保障体系间的相互作用关系没有考虑;忽视了各因素之间重要性的差别;评价后期对系统的安全改进工作较困难。

英国帝国化学公司蒙特法 (I C I Mond) 是一种主要针对企业火灾、爆炸危险严重程度提出的危险分析法, 根据所用原材料的物理化学性质、工艺方面的特殊危险及数量的因素等, 确定它们的各自特殊火灾爆炸危险性, 并换算成指数, 从而确定系统的危险等级。据反馈的信息修正危险指数, 具有动态性。道化法和蒙德法仅用于单元危险危害程度的预测。

重大危险源评价是根据被评估对象的重大危险源实际情况, 辨识和分析危险、有害因素及其存在的部位和方式, 以及发生事故的可能性和严重后果, 按“最大危险原则”确定主要事故类型。根据初步判定的事故等级, 选择适用的评估方法计算并判定重大危险源级别。根据危险、有害因素分析和评估结果, 对照其应急救援预案和现场实际情况, 指导被评估单位建立完善重大危险源管理和监控措施, 提出消除或减弱危险、有害因素的技术、管理和应急救援措施及建议。

3.2 火灾、爆炸危险性分级及后果预测

1) 、根据实际情况和需要, 把项目分成若干单元。

这里只分析那些从损失角度来讲, 影响比较大的对象。

2) 、确定物质系数 (MF)

它是表述物质由燃烧或其它化学反应引起的火灾、爆炸中释放能量大小的内在特性。

3) 、计算一般工艺系数 (F1)

一般工艺危险性是确定事故损害大小的主要因素。

4) 、计算特殊工艺系数 (F2)

特殊工艺危险性是影响事故发生概率的主要因素。

5) 、确定单元危险系数 (F3)

6) 、安全措施补偿系数 (C) 的计算

式中, C1—工艺控制;C2—物质隔离;C3—防火措施。

7) 、计算火灾、爆炸指数 (F&E I)

火灾、爆炸指数用来估算生产过程中事故可能造成的破坏情况, F&EI及危险等级件表1。

8) 、总的爆炸能量 (E)

式中:QB, i—第i种爆炸物的爆热, kJ/kg;Wi—第i种爆炸物的质量, kg;K—单元内爆炸物的种数。如为地面爆炸, 以上式计算出的爆能的1.8倍作为总的爆能。

9) 、死亡半径

为估计爆炸对人员所造成的伤亡, 以危险源为圆心, 将危险区域由内而外划分为死亡区、重伤区、轻伤区和安全区。

10) 、财产损失半径

爆炸能不同程度地破坏周围的建筑物和构筑物, 造成直接经济损失。根据爆炸破坏模型, 可估计建筑物的不同破坏程度, 据此可将危险源周围划分为几个不同的区域。各区外径由下式确定

式中, Ri—i区半径, m;Ki—常量, WTNT为爆源的TNT当量 (kg) , 按下式计算:

式中:E—总的爆炸能量, k J;QTNT—TNT爆热, 可取QTNT=4250kJ/kg。

4、结论

本文将几种方法综合使用, 可以相互弥补, 相互补充, 得出了单一使用某种方法所无法做到的较全面的结果。但不足之处在于本论文的方法只是作为一种尝试, 还有很多不成熟的地方, 计算结果与真实情况会有一定的出入。

参考文献

[1]董守华, 李晓杰, 王海波, 谭凤贵.石化企业爆炸事故的类型及特点, 石油化工安全技术.1996年02期

[2]范维澄, 孙金华, 陆守香.火灾风险评估方法学, 北京:科学出版社.2004年