氣體管道的燃燒事故與預(yù)防

1、 專業(yè)技術(shù)文件 / Technical documentation 編號(hào)： 氣體管道的燃燒事故與預(yù)防Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.編制：_日期：_氣體管道的燃燒事故與預(yù)防溫馨提示：該文件為本公司員工進(jìn)行生產(chǎn)和各項(xiàng)管理工作共同的技術(shù)依據(jù)，通過對(duì)具體的工作環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)范、約束，以確保生產(chǎn)、管理活動(dòng)的正常、有序、優(yōu)質(zhì)進(jìn)

2、行。本文檔可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改和使用。 輸送高壓氧氣的鋼管或者閥門, 由于某種原因, 在里面的高壓氧介質(zhì)起火燃燒, 使管壁穿孔, 噴出高壓氣體。造成這類事故的原因主要是由于鐵和氧之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 引起金屬火災(zāi)。發(fā)生火災(zāi)時(shí), 氣體立刻從管壁破裂處噴出, 同時(shí)發(fā)出爆音, 在連續(xù)不斷的氧氣流中鋼管成為灼熱狀態(tài)而繼續(xù)燃燒。這樣一般很容易被誤認(rèn)為已經(jīng)發(fā)生了爆炸, 實(shí)際上這不是真正的爆炸, 只是由于金屬火災(zāi)而產(chǎn)生的管道破裂現(xiàn)象。從下面例子足可以看出氧氣管道燃燒時(shí)的猛烈程度。在100mm直徑的高壓氧氣管道上設(shè)置有鑄鋼閥門(壓力24MPa), 就在稍微開啟閥門的這一瞬間, 同時(shí)發(fā)出了爆炸聲, 同時(shí)閥門下部

3、出現(xiàn)了閃光, 閥體及管道的一部分開始燃燒, 并噴出氧氣。正在操作閥門的二名操作人員被當(dāng)場(chǎng)燒死。事故的原因可以做如下的解釋：由于液氧中含有微量的潤滑油, 在蒸發(fā)器中被濃縮和積累, 當(dāng)液氧在沸騰時(shí), 濃縮油伴隨液氧飛沫, 成為霧狀油滴, 并隨同氧氣氣流吸附于充氣間附近的管路內(nèi)壁和閥門上, 在閥門切換操作中, 管路內(nèi)點(diǎn)燃起火。15MPa壓力的氧氣從聚合釜流出時(shí), 造成氟樹脂制的截止閥瞬間分解氣化, 導(dǎo)致氧氣噴出, 其危險(xiǎn)也是顯而易見的。1氧氣中鐵的燃燒在氧氣介質(zhì)中燃燒金屬, 一般須把該金屬加熱到在所處氧氣濃度時(shí)的自燃溫度以上。在常壓下氧氣中鐵的自燃點(diǎn), 呈粉狀時(shí)比較低, 大約315以上；呈塊狀時(shí)高,

4、 至少要加熱到930以上。如果把氧氣壓力提高到30MPa左右的高壓時(shí), 一般自燃點(diǎn)溫度可分別下降幾十_大約為300mL(在常溫常壓下)。因?yàn)殍F的相對(duì)密度為786kgm3, 比體積為0127mLg, 因此, 鐵如要繼續(xù)燃燒時(shí), 需要的氧氣比鐵的體積多2360倍(在常溫常壓下)。由于這個(gè)原因, 在氧氣管上發(fā)生燃燒事故時(shí), 管路的燃燒方向是向著提供氧氣的方向燒去, 也就是向著與氧氣氣流相反的方向傳播。因此, 只要關(guān)閉管路的總閥門, 切斷氧氣供給, 就很容易將火熄滅。2氧氣管路的點(diǎn)火原理氧氣管路如果開始自行燃燒, 則首先必須把管壁加熱到塊狀自燃點(diǎn)溫度800900以上。氧氣管路起火的原因大體有以下幾種：

5、(1)氣流中銹垢的摩擦在氧氣管路中若投入若干鐵銹銹垢, 立即可以用肉眼看到一些從管的端頭噴嘴上向空氣中噴出來的熾熱狀態(tài)的顆粒。這是由于銹垢和管路之間的摩擦引起的。它受到氧氣流速的影響, 流速越快, 影響越顯著。因?yàn)殇P垢顆粒重量小, 故熱量也很小, 但是管路的管壁是無法與此相比的, 由于熱容量很大, 而且導(dǎo)熱性好, 因此管路的摩擦熱會(huì)立即消失, 故在管壁本身的溫度上升并不明顯。由于這個(gè)原因可以認(rèn)為管壁不可能被加熱到自燃點(diǎn)以上的溫度。(2)管道內(nèi)可燃物的燃燒在氧氣管道內(nèi)存在可燃物時(shí), 如果它們遇到某種點(diǎn)火源時(shí)便開始燃燒。由于在純度很高的高壓氧氣氣流中燃燒, 因此, 燃燒速度是很快的, 在很短時(shí)間內(nèi)

6、便產(chǎn)生很大的燃燒熱。可燃物燃燒時(shí), 產(chǎn)生的火焰溫度是很高的。如果管壁直接受到這種火焰加熱, 就好比遇到氧氣切割的火焰一樣, 管壁很容易達(dá)到燃燒的溫度, 從而在氧氣中燃燒。管道內(nèi)存在可燃物有下面幾種情況。1)霧狀潤滑油隨著氧氣氣流在管路的連接部位或閥門部位等死角凝結(jié)吸附。在液氧中常常含有少量的潤滑油, 它是在汽化器中濃縮后, 成為霧狀氣體, 混入氯氣氣流中, 凝結(jié)在氧氣管路內(nèi)。這時(shí)如果潤滑油單純地成為液體狀態(tài)的油膜吸附于管壁上, 那么油膜可隨高速氣流沿管壁擴(kuò)散。油可以局部地聚焦在氣流的死角, 也可能使銹垢和油摻在一起, 形成黏性物質(zhì)吸附于管壁。如果把潤滑油和銹垢粉末摻在一起, 涂在鐵管的內(nèi)壁上,

7、 然后在氧氣氣流中進(jìn)行燃燒, 可以看到火焰所到之處鐵管在被穿孔的同時(shí), 本身還在繼續(xù)燃燒的情景。2)每次安裝管路要使用洗滌劑除掉管內(nèi)的油脂, 這種洗滌劑可能殘留在管路內(nèi)部。平常使用的洗滌劑有四氯化碳和三氯乙烯。其中四氯化碳即使在氧氣中也不燃燒, 而三氯乙烯在空氣中雖不燃燒, 但在氧氣中卻可以燃燒。假若用可燃燒性溶劑洗滌氧氣管道之后仍然留有液狀洗滌劑, 那么它的危險(xiǎn)性和潤滑劑毫無區(qū)別。高壓氧氣和溶劑蒸氣的混合氣體還有爆炸的危險(xiǎn)。3)用可燃性的纖維、橡膠等做襯墊或填料, 假若在氧氣管道內(nèi)由于某種著火源的作用開始燃燒。則管壁可能被此火焰加熱致使管道開始燃燒。纖維襯墊如果在氧氣中燃燒, 可以誘發(fā)法蘭盤

8、鐵器材料的燃燒。如果是橡膠襯墊, 本身可能被軟化吹走, 成為氧氣噴出事故的直接原因。襯墊材料的燃燒熱越大, 危險(xiǎn)性就越大。因此襯墊材料必須采用燃燒熱小的物質(zhì), 或者干脆采用非燃性物質(zhì)。(3)熾熱鐵粉點(diǎn)燃可燃物如前所述, 鐵粉的自燃點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鐵塊, 在常壓氧氣中大約為300400, 在高壓氧氣中比這個(gè)數(shù)值還要低幾十_大概有10002000)在氣流中高速流動(dòng)。另一方面, 在管道內(nèi)可能積存可燃物, 如潤滑油、洗滌劑、襯墊等。在常壓氧氣中這些可燃物的自燃點(diǎn)為273305, 三氯乙烯為392, 但在高壓氧氣中這些物質(zhì)的自燃點(diǎn)卻要低得多。即是瞬間點(diǎn)燃溫度大約為300500。因此, 燃燒中的鐵粒子保持著熾熱

9、狀態(tài), 當(dāng)與這些可燃物相接觸時(shí), 其溫度足以把可燃物瞬間點(diǎn)燃。特別是本身進(jìn)行自燃的鐵粒子, 由于在其表面具有中間生成物活性氧, 與單物理性高溫相比, 更易點(diǎn)燃可燃物。熾熱的鐵粉粒子侵入使用很久的橡皮管內(nèi)壁裂紋部位, 使橡皮管內(nèi)壁著火, 接著在高壓氧氣流中使橡皮管發(fā)生急速的爆炸性燃燒。在氧氣制造中, 在管道內(nèi)通過潮濕氧氣后, 接著通人干燥氧氣時(shí), 曾多次發(fā)生過事故。這是由于通過潮濕氧氣時(shí)管道內(nèi)壁產(chǎn)生很多鐵銹。由于潮濕氧氣帶有水分, 所以能夠防止鐵銹垢從鐵管壁上散落下來。而當(dāng)通過干燥氧氣時(shí), 氧能吸附內(nèi)壁的銹垢并使之干燥后從管壁上脫落下來, 成為銹垢粒子, 和氣流一起高速流動(dòng)。而銹垢從管壁脫落下來

10、以及和管壁相摩擦?xí)r, 都能生成鐵粉, 成為可燃物的點(diǎn)火能源。從干燥筒跑出來作為干燥劑的硅膠顆粒在管道內(nèi)高速流動(dòng)時(shí), 也能產(chǎn)生鐵粉, 由此而產(chǎn)生的燃燒事故往往誤解為干燥氧氣所致, 這是不對(duì)的。(4)管壁被熾熱鐵粉熔敷燃燒氧氣管道中鐵粉的存在, 不但對(duì)燃物是一種著火源, 而且也會(huì)直接導(dǎo)致管道穿孔的危險(xiǎn)。譬如在管道的T形部位, 即在高速氣流直轉(zhuǎn)彎的部位, 燃燒成熾熱的鐵粉因?yàn)閯?dòng)量很大, 而又直線前進(jìn), 撞到T形管的內(nèi)壁上, 熾熱粒子在同一個(gè)地方比較多地堆積。這種情況好比用鐵粉切割法進(jìn)行切割時(shí)從噴嘴中噴出來的熾熱粒子, 造成管壁溫度急劇升高, 使管壁穿孔燃燒。3氯氣管道的燃燒高壓氯氣和高壓氧氣一樣,

11、也可能引起管道的燃燒事故。下面列出鐵和氯氣的反應(yīng)式和燃燒熱：所以說, 鐵在氯氣中的燃燒熱差不多等于在氧氣中的燃燒熱。燃燒每克鐵所需的氯氣量是：假若從鐵的比體積計(jì)算, 則所需的氯氣量是鐵塊體積的4720倍(在常溫常壓下)。鐵和氯氣之間的燃燒生成物一氧化亞鐵, 在常壓下的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為282C和315, 因此鐵如果在氯氣中燃燒則燃燒產(chǎn)生的氯化亞鐵能立即被燃燒熱所汽化而完全消失。液氯在溫度1030的條件下, 具有大約59個(gè)大氣壓(絕對(duì)氣壓)。在高壓氯氣中, 鐵的燃熱反應(yīng)是很激烈的, 故有可能燃掉管道。在充有一個(gè)大氣壓氯氣的鐵管外皮, 如果進(jìn)行焊接或切割, 可使鐵管內(nèi)壁和氯氣發(fā)生激烈的反應(yīng), 在鐵管

12、的冷端生成氯化亞鐵結(jié)晶?？墒? 管壁的溫度即使達(dá)到900以上的熾熱狀態(tài), 只要去掉加熱火焰, 則反應(yīng)即行停止。因此, 在常壓氯氣中, 沒有發(fā)生過繼續(xù)燒鐵的情況。如果把鐵管內(nèi)的氯氣壓力增加到10個(gè)大氣壓, 管壁加熱到400以上時(shí), 就能使鐵和氯氣發(fā)生激烈反應(yīng), 開始燃燒鐵管。在電解的氯氣中往往會(huì)有少量氫氣, 當(dāng)氫在氯氣中含量達(dá)5時(shí)遇到火源就可以爆炸。所以氯氣系統(tǒng)要防止氯氣的積聚和鐵銹與外管壁摩擦形成著火源。H2在C12中的爆炸范圍常壓時(shí)為5589。由于鐵屑在管內(nèi)移動(dòng)沖擊產(chǎn)生摩擦熱, 氯和氫混合氣引起燃燒, 高溫使鐵壁生成氯化鐵而破損。4防止氧氣、氯氣系統(tǒng)燃燒的措施為了防止氧氣、管道和氯氣管道燃燒

13、事故出現(xiàn), 應(yīng)當(dāng)采取以下措施：(1)在高壓氧氣管道的內(nèi)壁、閥門、接頭、螺栓等能夠接觸氧氣的表面, 應(yīng)該盡可能使其加工成平滑而無突起部位, 管內(nèi)的氣流不應(yīng)造成死角。(2)襯墊、填料等管道材料應(yīng)避免使用可燃物, 特別是纖維。(3)管道內(nèi)氧氣通路要盡量采用直線, 盡可能減少急轉(zhuǎn)彎。(4)管道內(nèi)的油脂用洗滌劑充分清洗后, 須用氣體檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè), 不許在管道內(nèi)殘留洗滌劑。洗滌劑的蒸氣比空氣重, 要注意這一特點(diǎn)。(5)盡量排除管內(nèi)混入的某種固體粒子, 如銹垢、干燥劑的粒子等。由于氧氣中的水分能夠促進(jìn)產(chǎn)生銹垢, 因此應(yīng)除掉管道內(nèi)的水分, 通人的氧氣也應(yīng)是干燥的。(6)在通人潮濕氧氣時(shí), 不要在通往潮濕氧氣后再通人干燥氧氣, 這樣會(huì)生成銹垢并脫落, 形成銹垢粒子。(7)在管道中使用不銹鋼可以抑制產(chǎn)生氧化銹垢粒子及其磨損產(chǎn)生的鐵粒子, 但是,