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干货分享 | 化工企业防火防爆知识要点


来自: 流程工业


石油化工企业的危险性

(一)设备和管道内的物料容易泄露,易形成爆炸性混合物。按照功能不同,石化工艺装置可分为炉(加热炉、裂解炉等)、器(反应器、换热器、分离器等)、罐(原料罐、中间产品罐、成品罐等)、塔(分馏塔、吸收塔等)、泵(油泵、酸泵、水泵等)、机(通风机、鼓风机、压缩机等)以及设备与设备间种类繁多、纵横交错的工艺管线等。与其它生产装置相比,石化生产工艺装置具有设备高低不一、物料处理量大、操作控制难、动态设备与静态设备并存等特点。

石化生产设备设计的不合理、加工工艺的缺陷、生产原料的腐蚀、操作压力的波动、机械振动引起的设备疲劳性损坏以及高温深冷等压力容器的破损,易引起泄漏及爆炸。

(二)装置内温度、压力等工艺控制条件的影响。温度和压力是石油化工生产中的主要控制参数。正确有效地控制它们的范围,不但是保证产品质量、提高产量的要求,也是防火防爆工艺控制的一项重点。

某些反应设备及装置在正常情况下是安全的,但如果在反应过程中温度、压力等条件控制不当,就会发生其它化学反应。例如乙烯在聚合时可能产生3500KJ/kg的热量,而乙烯物料的比热在聚合反应的温度和压力下约为2.6KJ/kg·℃。

如果乙烯在聚合转化率每升高1%,则反应物料温度因反应热会升高12℃~13℃。此热量若得不到及时导出,当体系温度升高到350℃以上时,乙烯便会发生爆炸性分解。

(三)杂质和副反应引发危险。化学反应操作中,如果工艺操作条件改变,或原料中含有超量的反应危险性杂质,即有导致副反应、过反应而造成火灾爆炸的危险。      

(四)生产的误操作及习惯性违章引发火灾。石油化工生产中,每一套工艺装置都有相应的操作规程。严格按照操作规程作业,能减少或消除火灾隐患。但由于种种原因违反操作规程,造成的火灾爆炸时有发生因此要注重提高操作人员的业务素质和处理突发事件的能力,增强敬业精神,防止人为的误操作;加强安全责任岗位制管理,特别是加强对人员和车辆的管理。

化工企业火灾爆炸事故的特点

事故发生的范围普遍

化工企业火灾爆炸事故不仅全国各地都有发生,而且一个工厂各个车间都有可能发生。从工艺操作、设备管道、生产维修到设计制造,违章指挥、违章作业、管理漏洞等都有。造成这种状况的原因有:化工企业原料多变,生产条件变化大;工艺复杂,操作控制点多,而且相互影响;设备种类多,数量大,开停车频繁,检修量大; 自动化程度低、安全联锁装置不齐;相当数量的工人、干部文化水平低,安全技术素质低,安全意识不强,防范事故能力不高;执行操作规程、检修规程的严肃性较差。这就导致化工火灾爆炸事故多次发生

事故时有发生,而且重复发生

化工企业的火灾爆炸事故每年都有发生,而且不在少数,尤其是一些重点要害岗位和主要设备的重复事故相当多,如锅炉缺水爆炸事故,煤气发生炉夹套和汽包憋压爆炸事故,变换饱和热水塔爆炸事故,合成塔内件破坏及氨水槽爆炸事故等。这些重复事故发生的重要原因之一,就是事故教育差。对上级的事故通报传达、研究、重视不够,或在安全作业证考核方面必要内容缺少所造成。从而不能吸取兄弟厂的教训,提高警惕,采取措施,使这些年来危险性较大的事故一出再出。

火灾爆炸事故的损失相当严重

化工企业火灾爆炸事故造成一套装置破坏的有之,造成全厂生产装置破坏的有之,因单台设备损坏或关键设备损坏而造成停产损失的更多,这些严重后果中还包括一些工人、干部付出的生命代价,事故发生后,不仅厂里恢复生产需要加倍紧张工作,而且给社会增加了不安定因素。火灾爆炸事故的恶性后果,使化工企业的安全状况始终处于被动状态。因此,必须对火灾爆炸事故的原因加以研究,以防事故的发生。

火灾爆炸事故的常见原因

可燃气体泄漏

由于可燃气体外泄容易与空气形成爆炸性混合气体,因此,可燃气体的泄漏就容易造成火灾爆炸事故。可燃性气体泄漏有以下几种情况:

(1)设备的动静密封处泄漏;

(2)设备管道腐蚀泄漏;

(3)水封因断水,未加水跑气泄漏;

(4)设备管道阀门缺陷或断裂造成泄漏。

这类事故大致是由于生产设备管理混乱,密封材料材质或检修不合要求,操作维护不当,在检修中未泄压却加外力,操作中巡回检查开停车不按操作规程进行等因素引起的,因此,必须按原化工部规定的检修操作规程、无泄漏工厂的标准以及设备动力管理条例等有关规定加以管理。对已出现的泄漏,及时发现,及时消除,暂不能消除的要有预防措施,避免扩大或发生灾害事故。

系统负压,空气与可燃气体混合造成可燃性混合气体情况

(1)系统停车,停车后随温度下降造成负压,由敞口吸入空气;

(2)系统停水,停水后水封水因泄漏失去作用而导致空气吸入;

(3)操作失误,联系不当,报警联锁装置不全或失灵,造成气体抽送不平衡而至负压,由敞口或泄漏处吸人空气。

(4)气体人口管线被杂物、结晶体或水堵塞,造成抽负,由敞口或泄漏处吸入空气;

(5)用空气作试压、试漏,系统可燃物未清除干净、未加盲板,造成可燃气体与空气混合。这类事故大部分发生在气体输送岗位或与气体压缩有关的岗位,当发生在加压过程中时更加危险,因为在爆炸性混合气体中,一方面氧含量在增加,另一方面在加压后,爆炸极限范围扩大,更容易发生事故。

系统生产时氧含量超标

氧含量超标,可能在许多部位出现,但究其原因集中在造气岗位,通常由操作失误、设备缺陷、人员违章、断油断汽或安全报警装置失灵所造成,氧含量超标可能超出造气岗位范围而在脱硫、变换、压缩等部位发生,应当引起特别重视。

系统串气

系统串气有2种情况:

一种情况是高压串低压,形成超压爆炸;另一种是空气与可燃性气体互串形成化学性爆炸。前一种情况大部分是由于操作失误及低压无安全附件或附件失灵造成。如合成高压串低压液氨槽爆炸,合成高压串低压再生系统爆炸等等。后一种情况大部分是由于盲板抽堵错误,用阀门代替盲板或误操作造成。如某设备动火,内为空气,因系统未用盲板隔离, 可燃气体由阀门漏入或有人误操作打开关着的阀门,使可燃气体进入正在动火的设备,与空气混合形成爆炸性混合气体,因而发生爆炸。

违章动火

违章动火有以下几点:

(1)未申请动火证又无动火安全知识,私自动火;

(2)虽申请动火证但未置换彻底或取样方法不对,分析结果错误;

(3)动火安全措施考虑不周;

(4)动火现场安全条件未周密查看;

(5)动火系统与其它系统未彻底隔绝;

(6)动火作业证私自变更安全措施或更改动火时间;

(7)不置换动火或未维持正压动火。

这类事故是化工火灾爆炸事故的重点。由于动火作业技术性极强,管理要求较高,因此安技部门应切实控制好,以防事故的发生。

火灾爆炸事故的预防措施

尽管化工企业火灾爆炸事故很多,有了不少经验教训,对容易发生事故的部位也比较清楚,但生产过程中造成燃烧和爆炸的因素很多,涉及面也较广,特别是引起燃烧和爆炸的火源有的不易搞清楚,因此,火灾爆炸事故的预防是一项细致复杂的工作。防火防爆的着眼点应当放在限制和消除可燃物质、助燃物质和着火源的控制上,千方百计地避免三者同时处于相互作用的状态。同时还要求我们在技术和管理上要集中采取严密可靠的措施,以控制事故状态的扩大。

控制消除危险性因素

1.1.1 合理设计

在化工企业中,搞技术改造,结合大修进行小改革的机会较多,在设计变更过程中,要采用先进的工艺技术和技术水平高、可靠性强的防火防爆措施,采用安全的工艺指标和合理的配管。

1.1.2 正确操作

严格控制工艺指标化工企业安全生产技术规程是多年来安全生产的经验总结,只要严格按着规程进行作业,严格控制工艺指标,在规程规定的范围内超过指标界限,立即采取有效措施加以扭转,而不是勉强维持,就能达到预想的安全结果。具体来说,有4个方面:

(1)按照规定的开停车步骤进行检查和开停车;

(2)控制好升降温、升降压速率;

(3)控制好正常操作温度、压力、液位、成份、投料量、投料顺序、投料速度和排料量、排料速度等;

(4)按照规定的时间、指定的路线进行巡回检查。

1.1.3 严格按照“四十一”条禁令和安全卫生管理工作规定办事

原化工部颁发的“四十一条禁令”中关于防止违章动火的“六大禁令”是为总结防止违章动火的教训制定的,因此,必须严格遵守;“安全卫生管理工作规定”是安全管理工作的标准,也必须努力遵守。

1.1.4 加强设备管理

火灾事故发生的一个重要原因,是生产装置缺陷。设备状况好,运行周期长,检修量小,事故隐患少,火灾爆炸发生率就低,凡是设备管理好的单位,安全生产的条件也好。

搞好设备管理的手段有:

(1)贯彻计划检修,提高检修质量,实行双包制度;

(2)加强压力容器的管理,强化监察和检测工作;

(3)对于超期服役的设备或有不符合现行法规规定的设备,一方面加强检测和监察,另一方面要有计划地逐步更新换代。

(4)设备的安全附件和安全装置要完整、灵敏、可靠、安全好用,同时,要注意用比较先进的、可靠性好的逐步取代老式的。

(5)推广检测工具的使用,逐步把对设备检查的方法从看、听、摸上升为用状态监测器进行,使之从经验检查变为直观化、数据化检查。

1.1.5 提高自动化程度和使用安全保护装置的程度

随着化工企业的发展,不仅安全需要提高自动化程度,而且从节能降耗提高质量,提高劳动生产率,从而提高经济效益方面都需要提高自动化程度。因为自动化程度的提高,避免了超温、超压、超负荷运行,从而保证生产装置达到稳定、长周期运行,避免了事故的发生。多采用联锁保护装置,可以提高系统的安全性,一旦出理不正常情况,有了联锁保护自动切断或动作,不仅可以防止事故的发生,而且也遏止了事故的蔓延。当然,在使用安全联锁保护装置时,首先,应加强维护保养,定期检查,保证灵敏可靠;同时,不应降低对安全工作的责任心,不能因有了联锁装置而麻痹大意,特别应重点保护危险性大的部件。


加强火源的管理

火灾爆炸事故的发生,一个很重要的原因是缺少对火源的管理,化工企业的火源一般有以下几种:

(1)明火:主要是化工生产过程中的加热用火和维修用火;

工业生产中的明火主要指生产过程中的加热用火、维修用火及其他火源。

加热易燃物质时,应尽量避免采用明火而采用蒸汽或其他载热体。如果必须采用明火,设备应严格密闭,燃烧室应与设备分开或妥善隔离。

在有火灾、爆炸危险的车间内,尽量避免焊接作业,进行焊接作业的地点要和易燃易爆的生产设备保持一定的安全距离;如需对生产、盛装易燃物料的设备和管道进行动火作业时,应严格执行隔绝、置换、清洗、动火分析等有关规定,确保动火作业的安全。

烟囱飞火,汽车、拖拉机的排气管喷火,都能引起可燃物的燃烧、爆炸。为防止烟囱飞火,炉膛内燃烧要充分,烟囱要有足够的高度。汽车、拖接机的排气管上要安火星熄灭器等。

(2)摩擦与撞击;

机器的轴承等转动部位的摩擦、铁器的相互撞击或铁制工具敲打混凝土地坪等都可能产生火花,当管道或容器破裂后物料喷出时也可能因摩擦而起火。因此要采取以下措施:

轴承要及时注油,保持良好的润滑,并经常清除附着的可燃污垢。

安装在易燃易爆场所的易产生撞击火花的部件,如鼓风机上的叶轮等,应采用铝铜合金、铍铜锡或铍镍合金;撞击工具用铍铜或镀铜的钢制成;使用特种金属制造的设备应采用惰性气体保护等。

为了防止金属零件随物料进入设备内发生撞击起火,可在粉碎机等设备上安设磁铁分离器清除物料中的铁器。当没有安装磁铁分离器时,危险物质(如碳化钙)的破碎应采用惰性气体保护。

搬运盛有可燃气体或易燃液体的容器、气瓶时要轻拿轻放,严禁抛掷,防止相互撞击。不准穿带钉子的鞋进入易燃易爆车间。特别危险的场所内,地面应采用不发生火花的软质材料铺设。

(3)电气火花和静电火花;

电火花是引起火灾爆炸事故的重要原因,因此要根据爆炸和火灾危险场所的区域等级和爆炸物质的性质,对车间内的电气动力设备、仪器仪表、照明装置和配线等,分别采用防爆、封闭、隔离等措施。防爆电气设备的选型等要遵照有关标准执行。

(4)其它火源:指高温表面可产生自燃的物质、烟头、机动车辆、排气管等。

加强上述四种火源的管理是避免火灾事故的基本措施。要防止静电、雷电引起的灾害;要防止易燃物料与高温的设备、管道表面相接触;高温表面要有隔热保温措施。

加强危险品的管理

火灾爆炸危险品有以下几种:爆炸性物品,氧化剂,可燃和助燃气体,可燃、助燃液体,易燃固体, 自燃物品和遇水燃烧物品。根据各类危险物品的性质,按规定分门别类贮存保管。在贮存保管中必须把好“三关”,即入库验收关,在库贮存关,出库复验关。

首先应尽量改进工艺,以火灾爆炸危险性小的物质替代危险性大的物质。

对于物质本身具有自燃能力的油脂,遇空气能自燃的物质以及遇水能燃烧爆炸的物质,应采取隔绝空气、防水、防潮或采取通风、散热、降温等措施,以防止物质自燃和爆炸。

相互接触会引起爆炸的两类物质不能混合存放,遇酸、碱有可能发生分解爆炸的物质应防止与酸碱接触,对机械作用较为敏感的物质要轻拿轻放。

根据物质的沸点、饱和蒸汽压,确定适宜的容器耐压强度、贮存温度及保温降温措施

对于不稳定物质,在贮存中应添加稳定剂。例如,含有水分的氰化氢长期贮存时会引起聚合,而聚合热又会使蒸汽压上升导致爆炸,故通常加入浓度为0.01%~0.05%的硫酸等酸性物质做稳定剂。丙烯腈在贮存中易发生聚合,为此必须添加稳定剂对苯二酚。某些液体如乙醚,受到阳光作用时能生成过氧化物,必须存放在金属桶内或暗色的玻璃瓶内。

液体具有流动性,因此要考虑到容器破裂后液体流散的问题。

防爆泄压措施

常用的防爆泄压装置有安全阀、防爆膜、防爆门、放空阀、排污阀等,主要是防止物理性超压爆炸。安全阀应定期校验,选用安全阀时要注意使用压力和泄压速度。防爆膜和防爆门的作用,主要是避免发生化学爆炸时产生的高压,防爆膜和防爆门选用时应经过计算并选择合理的部件。放空阀和排污阀是在紧急情况下作为卸压手段而使用,但需要人操作,因此,一定要保证灵活好用。

防止火灾蔓延的措施

防止火灾蔓延是防止火灾爆炸事故发生的一项重要措施,常用的阻火设施有:切断阀、止逆阀、安全水封、水封井、阻火器、挡火墙等。这些设施的作用是防止当火灾发生时火焰的蔓延。如压缩机与各工段之间的切断阀、止逆阀、气柜或乙炔发生器的安全水封,甲醇放空管的阻火器.电缆间的挡火墙。对这些设施,应当利用计划小修对其进行清理、检查、维护、保养,以保证安全生产,另一方面,在建筑上应采用防火墙、防火门、防火堤、防火带以及合理的间距,采取耐火等级厂房等措施。

对工艺参数的安全控制

工业生产中,严格控制各种工艺参数,防止超温、超压和物料泄漏是防止爆炸的基本措施。对可能发生反应失控的场合尤为重要。

(一)温度控制

不同的化学反应均有其最适宜的反应温度,正确控制反应温度不但对于保证产品质量,降低消耗有重要意义,而且也是防火防爆所必须的。温度过高,可能引起剧烈反应而发生冲料或爆炸,也可能引起反应物分解着火。温度过低,有时会使反应停滞,而一旦反应恢复正常时,则往往会由于未反应物料过多而发生剧烈反应甚至爆炸。

(二)压力控制

压力升高常常导致一些爆炸事故发生。压力升高时常伴随着温度升高,它可能是一些异常反应和故障的征兆,因此在控制适当压力的同时要及时分析造成压力波动的原因,尽早地排除压力升高或降低的故障,消除事故隐患。压力的升高除了系统内在的因素外,还常常由与之相连的工艺管线、维修用管线等窜气造成,应注意采取严格措施,防止高压气体窜入低压系统。

为了避免设备超压,安全装置是必不可少的,并应加强检查与管理,保证配备的安全装置动作可靠。

(三)投料控制

投料速度

对于放热反应过程,加料速度不能超过设备的承受能力,否则会使温度急剧升高并可能引发一些副反应。加料速度突然减小,使温度降低,反应不完全,再度升温后会使反应加剧,造成超温超压;或者会因加料速度过快,造成物料堵塞并引发爆炸事故。

物料配比

反应物料的配比要严格控制。为此,要准确地分析、计量反应物的浓度、含量及流量等。对连续化程度较高的、危险性较大的生产,在刚开始时要特别注意物料配比。

加料顺序

按照一定的顺序加料不仅是工艺的需要,而且也往往出于对安全的考虑。例如氯化氢合成时就应先通入氢气再通入氯气;三氯化磷生产中先加磷后加氯,否则可能发生爆炸。为了防止误操作而使加料顺序颠倒,可将进料阀门互相联锁。

原料纯度

有许多化学反应,往往由于反应物料中的杂质而造成副反应,导致火灾爆炸。因此,生产原料及中间产品等均应有严格的质量检验制度,保证原料的纯度。

(四)防止跑、冒、滴、漏

生产过程中物料的跑、冒、滴、漏往往导致易燃易爆物料扩散到空间,从而引起火灾爆炸。设备内部的泄漏(如由阀门密封不良引起)会造成超压、反应失控等,也会引发火灾爆炸事故。因此要注意防止设备内外的跑、冒、滴、漏。

阀门内漏、误操作是造成设备内漏的主要原因,除了加强操作人员的责任心、提高操作水平之外,还可设置两个串连的阀门以提高其密封的可靠性。

设备外部的泄漏包括管道之间及管道与管件之间连接处的静密封的泄漏,阀门、搅拌及机泵等动密封处的泄漏以及因操作不当、反应失控等原因引起的槽满溢料、冲料等。

为了防止误操作,对各种物料管线要涂以不同的颜色以便区别,采用带有开关标志的阀门,对重要阀门采取挂牌、加锁等措施。

(五)紧急情况停车处理

当突然发生停电、停水、停汽时,装置需要紧急停车。

在自动化程度不够高的情况下,紧急停车处理主要靠现场操作人员,因此要求操作人员沉着、冷静,正确判断和排除故障。

要进行事故演习,提高应付突发事故的本领。

要预先制定突然停电、停水、停汽时的应急处理方案。

系统密闭与惰化

(一)系统密闭

为了防止易燃气体、液体和可燃粉尘自装置中外泄与空气形成爆炸性混合物,应该使设备密闭。

对于在负压下操作的装置,为了避免空气吸入,同样需要密装化作业。

为了保证良好的密闭性能,系统内应尽量减少法兰连接,尽量缩短管道长度,危险物料的输送管道应采用无缝钢管。

在负压操作的系统中,当打开阀门或进行其他操作时,要防止外界空气进入系统而形成爆炸性混合物,在打开阀门之前,采用惰性气体保护的方法,可以避免形成爆炸性混合物。

(二)惰化

可燃气体或粉尘发生爆炸的三个必要条件是:可燃物体、氧气和火源。上述三个条件中只要缺少一个,就不可能发生爆炸。用惰性气体取代空气中的氧,从而达到防止爆炸的目的,这个过程称之为惰化。

通入惰性气体时,要使装置里的气体充分混合均匀。在生产过程中要对惰性气体的流量、压力或氧浓度进行检测。




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