制氧生产中防火防爆问题标准版.docx
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制氧生产中防火防爆问题标准版
制氧生产中防火防爆问题(标准版)
Safetyisinseparablefromproductionandefficiency.Onlywhensafetyisgoodcanweensurebetterproduction.Payattentiontosafetyatalltimes.
(安全论文)
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制氧生产中防火防爆问题(标准版)
备注:
安全与生产、效益是密不可分的。
只有安全好了,才能保证更好地生产。
生产中存在着一定的不安全隐患,与自然界作斗争,随时都会发生意想不到的事情,所以处处都要警惕、时时刻刻都要注意安全。
摘要:
本文介绍了制氧生产中火灾、爆炸发生的几种主要可能性及其原因、机理和防燃爆措施,并对空分设备的爆炸进行了重点阐述。
关键词:
安全生产制氧防火防爆
1前言
近年来,制氧生产中燃爆事故时有发生,有的甚至造成了机毁人亡的严重后果,使国家、企业和人民生命财产蒙受了巨大损失,如1996年3月新余钢铁厂6000m3/h空分主冷爆炸、2000年8月萍乡钢铁公司1500m3/h制氧机检修现场的燃爆事故等。
惨痛的教训再次提醒我们:
制氧生产防火防爆不容忽视。
江铜贵溪冶炼厂现有6500m3/h、10000m3/h和3000m3/h制氧机各1台,三期工程完成后,又有1台10000m3/h制氧系统投入运行,生产已具相当大的规模。
如何确保其安全运行,是我们必须重视解决的重要课题。
对此,应当充分认识到制氧生产中火灾、爆炸的危险性,了解、掌握其原因、机理及相应对策,以便从各个环节对存在的危险因素加以控制、消除,防患于未然。
制氧生产中发生燃爆的可能性主要有:
空分设备的爆炸、高纯高压氧气管道的燃爆和系统外的燃爆。
其中空分设备的爆炸事故频率较高,危害性极大,且可预见性较差,本文将对此作重点阐述。
2空分设备的爆炸
2.1爆炸原因、机理
空分设备的爆炸部位主要发生在大量液氧积存的主冷凝蒸发器内,特别是液氧蒸发界面。
下面根据燃爆的三要素即可燃物、助燃物和引燃引爆源进行具体分析。
(1)可燃物。
空分设备的原料来自于大气,大气中含有各种有害杂质气体,其中乙炔及其它碳氢化合物对空分设备的安全生产危害极大。
厂区内空气中碳氢化合物等有害杂质的含量见表1。
这些碳氢化合物虽经空分净化装置的清除,但仍有少量和不能清除的物质随原料空气被带入空分塔内,并主要在主冷凝蒸发器的液氧中浓缩、积聚,当达到一定程度(即爆炸极限),且有固体析出时,再遇到足够的引燃引爆能量,便会发生爆炸。
若干种碳氢化合物在氧气中的爆炸极限见表2。
从表2中可见,乙炔的爆炸敏感性最强,即危险性最大。
它是不饱和碳氢化合物,具有高度化学活性,极不稳定,且在液氧中的溶解度很低5×10-4
%,很容易以固态析出而引爆。
因此,对乙炔的防范要更为谨慎些。
(2)助燃物。
即主冷凝蒸发器中本身存在的液氧及其蒸发的气态氧。
(3)引燃引爆源。
主要有:
①爆炸性杂质固体微粒(如液氧中析出的固态乙炔)的相互摩擦或与器壁摩擦。
②静电放电。
当液氧中含有少量冰粒,固态二氧化碳时,会产生静电荷。
若二氧化碳的含量提高到200×10-4
%~300×10-4
%时,所产生的静电位可达3000V。
③气波冲击、压力冲击、气蚀现象引起的压力脉冲,造成局部压力升高。
④化学活性特强的物质(臭氧、氮的氧化物等)存在,使碳氢化合物在液氧中的爆炸敏感性增强。
2.2防爆措施
(1)严把原料空气关。
空气要保持洁净,吸风口处空气中烃类等杂质的允许极限含量见表3:
(2)净化、清除加工空气中的有害杂质。
采用先进的常温分子筛吸附法,即在空分设备前设置分子筛吸附器。
它能将C2
H2
、C3
H6
、C4
H8
等杂质全部吸附,C3
H8
和C2
H4
也大部分被吸附,并可将CO2
的入塔量控制在1×1024
%以下,能除去90%的N2
O。
我厂运行中的3台制氧机均先后采用了分子筛吸附法,其中6500m3
/h空分内部还增设了液氧吸附器,能有效地吸附主冷液氧中存在的乙炔等碳氢化合物,由此大大增加了空分设备运行的安全系数。
(3)防止碳氢化合物在主冷中的积聚、浓缩。
应连续不断地排放液氧,其量为1%的气氧产量。
这样可使主冷中的液氧总是处于流动状态,避免碳氢化合物在主冷中局部浓缩、积聚。
(4)正常稳定地操作空分设备。
①保持温度、压力、流量、液面等相对稳定,防止工况波动,避免产生摩擦、冲击等激发能源而引爆。
②采用“全浸式”操作。
即主冷凝蒸发器的液氧液面应保持高于板式单元的高度,以防上液氧蒸发界面乙炔析出而引爆。
③空分临时停车时间不能太长。
停车后,当主冷液位低于正常液位一半或液氧中的乙炔含量超过0.1×10-4
%时,就应全部排液,以防乙炔局部积聚、浓缩而造成开车时爆炸。
④避免空分设备超周期运行。
(5)空分设备的除油保护。
如果空气压缩过程中气体带油而裂解,会增加乙炔等碳氢化合物的含量,给空分设备的安全运行带来威胁。
进入空分设备的油,来源于空压机和膨胀机的润滑油及空气中的油污。
故需采取润滑油的密封、空压机处增设排油烟风机等措施。
(6)完善监测分析手段。
在线随时监测与离线定期分析并用。
利用在线监测仪表,随时监测液氧中的乙炔等碳氢化合物的含量,以便及时发现问题。
同时,一般采用气相色谱仪分析法,每天至少做一次离线分析,当乙炔及总碳量达到报警值时,应增加监测分析频率,并及时采取加大液氧排放量等措施,以稀释其在液氧中的浓度。
液氧中乙炔及总碳量报警值及停车值见表4。
(7)在空分设备内外设置完善、可靠的防雷和防静电接地装置,接地电阻≤10Ω,且每年至少检测一次。
3高纯高压氧气管道的燃爆
3.1燃爆原因、机理
氧气管道本身材质一般是碳素钢或不锈钢,因含碳,属可燃性材料,而且在高压(3MPa)纯氧中铁呈粉状时的燃点很低,一般为300℃左右。
碳素钢或不锈钢氧气管道会在纯氧条件下被先着火的铁粉、油脂等引燃。
对于激发能源,通常有以下几种:
①阀门在高低段之间突然打开时,低压段氧气急剧压缩,由于速度很快,来不及散热,形成所谓的“绝热压缩”,局部温度猛升,成为着火能源。
②启闭阀门时,阀瓣与阀座的冲击、挤压,阀门部件之间的摩擦发热。
③高压运动的物质微粒(如铁锈、灰尘、焊渣、杂质颗粒等)与管壁的摩擦、相互冲击和阀门、弯头、分岔头及焊瘤等处的冲击碰撞。
④静电感应、油脂引燃、外部火源、铁锈和铁粉的触媒作用等。
3.2防燃爆措施
为了杜绝氧气管道的燃爆事故,在管道设计、制造、安装、使用、管理等各个环节中均应规范或采取必要的措施。
主要有:
①氧气管道要完善接地,阀兰两侧用铜制导线跨接,防止静电。
②尽量采用直管少用弯头,以避免磨损而生成危险的铁粒子。
③氧气管道、阀门、管件等一切部件,安装前必须严格脱脂并除去锈垢。
脱脂一般用四氯化碳溶剂等方法。
安装完毕后,应进行强度试验和气密性试验,以保证管道的强度和防止泄漏。
④严禁管道内带水份,流经的氧气要十分干燥,以防生成锈垢。
⑤限定氧气在管道中的流速。
流速过大,高纯高压氧气与管壁、杂质颗粒的摩擦与碰撞,会引起管道温度升高。
氧气在管道中的最高流速见表5。
液氧管道一般采用不锈钢,其流速限定在0.5m/s~1.0m/s。
⑥管道采用不锈钢和铜材,这样可以抑制管内生成氧化的锈垢及磨损的铁粒子;衬垫严禁用可燃材料。
⑦阀门的启闭操作要缓慢,避免过急而产生摩擦发热。
⑧氧气管道动火作业前,应制定严密的动火方案,经安全部门批准,并用氮气将管内余氧置换干净,含氧量小于23%后方可动火。
4系统外的燃爆
4.1燃爆原因
系统外的燃爆具有较强的可预见性和可控制性。
其主要是由于液氧排放、氧气放空或泄漏等原因而形成氧富集区,在富集环境中存在的各种可燃介质更易引燃。
甚至人体和衣服也会成为易燃物。
4.2防燃爆措施
严格动火制度,动火过程中不断检测氧气含量(<23%),一旦超标立即停止动火。
并严禁吸烟,因为身处富氧区,衣服已饱含氧气,如点火吸烟将与自焚无异。
5结语
制氧生产中燃爆原因比较复杂,本文只作了简要阐述,尚需进行深入、细致的探究,全面、系统地把握其规律,以便从工艺设备的改进、技术措施、操作管理等方面加以防范。
“隐患险于明火,防范胜于救灾”,防火防爆工作不可有丝毫的松懈,不能放过任何隐患,要遵循生产客观规律,持续改进,只有这样才能避免事故的发生。
参考文献
[1]GB16912-1997,氧气及相关气体安全技术规程[S].
[2]马大方.氧气与相关气体的安全生产及使用技术.华中理工大学出版社,1998.
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