第三章防火防爆措施防火防爆技术是工业安全技术的重要内容之一。

3.1 防止可燃可爆系统的形成各种化工生产过程，根据其使用的原料、过程条件和产品特性都会存在这样或那样的火灾和爆炸的危险，为了使这种可能性不致转化成现实，故必须把事故消灭在发生之前。

从工作开始前就采取各种措施来控制引起火灾和化学爆炸的各种因素，从而使生产安全运行。

防火防爆的基本原理和思路就是消除可能引起燃烧爆炸的危险因素。

只要满足下列两个条件之一，就可防止燃烧和爆炸事故发生：①使可燃物质不处于危险状态；②消除一切火源。

3.1.1 控制可燃可爆物质1、取代可燃可爆物质如果能够在生产中不使用可燃可爆物质，自然可避免燃烧和爆炸事故的发生。

2、控制可燃可爆物质的用量在生产中尽量减少可燃可爆物质的用量，可以减轻甚至避免燃烧爆炸事故的危险。

3、加强密闭对易燃气体、液体和可燃性粉尘等应尽可能密闭操作；对具有压力的设备，应防止气体、液体或粉尘逸出与空气形成爆炸浓度；对真空设备，应防止空气漏入设备内部达到爆炸极限；对开口的容器、破损的铁桶、容积较大且没有保护措施的玻璃瓶是不允许贮存易燃液体的；不耐压的容器是不能贮存压缩气体和加压液体的。

还要防止发生人的误操作造成可燃物泄漏，等等。

4、注意通风排气对于不能完全密闭的生产场所，为防止可燃可爆气体和粉尘与空气形成爆炸混合物，或防止有毒物质超过最高容许浓度，需要采取通风排气措施。

生产场所从爆炸极限考虑，其浓度应是爆炸下限的1/4以下；但在存在毒性的车间，则应首先考虑毒物的最高容许浓度。

5、惰性化在可燃气体(蒸汽)与空气的混合物中充入惰性气体，可降低氧气和可燃物的浓度，从而消除燃烧或爆炸危险。

这就是惰性化。

(1)最小氧气浓度(MOC)燃烧的传播要有一个最小氧气浓度，低于此最小氧气浓度就无法使燃烧进行。

最小氧气浓度是指在空气和燃料的体积之中氧气所占的体积百分比。

对于碳氢化合物，最小氧气浓度(MOC)的计算式为：[例3.1] 求丁烷(C4H10)250C时在空气中燃烧的最小氧气浓度。

解：写出化学反应式：C4H10 ＋6.5 O2 —→4CO2 ＋5H2O查得丁烷在空气中的燃烧下限L下= 1.5%，按下式计算：计算说明：在反应系统内加入氮气，使氧气的体积百分数时，就可以阻止丁烷的燃烧。

(2)惰性化1）充惰性气体降低氧气浓度对大多数可燃气体而言，最小氧气浓度MOC = 10 %；对大多数可燃粉尘而言，最小氧气浓度MOC = 8 %。

实际控制的安全浓度比最小氧气浓度低4个百分点。

当用惰性气体充入容器时，要使氧气浓度降至安全浓度以下。

即：如果最小氧气浓度为φ (O2)＝10 %，则实际控制φ (O2)为6 %以下。

在开、停车或动火检修时，可用惰性气体充入容器进行惰性化处理。

其方法有：①先真空抽净，再充入惰性气体；②用加压的惰性气体进行置换；③用惰性气体进行吹扫。

2）用空气置换可燃气体在开、停车或动火检修时，还可以用空气置换可燃气体，使可燃气体浓度远低于爆炸下限。

置换的结果可用两种方法来检测，一是测可燃气体的浓度，如用可燃气体检测仪检测；二是测氧气的浓度，只要氧气浓度达到20%，就可以动火。

6、工艺参数的安全控制工艺参数主要是指温度、压力、流量、物料比等。

(1)温度控制温度是生产过程中主要的控制参数之一。

1)除去反应热化学反应的热效应，可能是放热也可能是吸热。

一般来说：硝化、氧化、氯化、水合或聚合等反应过程多是放热反应；裂解、脱氢、脱水等则是吸热反应。

有的反应过程需要加热才能反应，反应进行后又会放出大量的热。

在生产过程中，一般都需要严格控制反应温度。

如果不能及时导出反应热，热量的积累不仅会引起副反应，还会引起爆炸。

2)防止搅拌中断搅拌能加速热量传递和物料的扩散混合，有利温度控制和反应进行。

中途停止搅拌，物料不能充分混合，反应和传热不良，未反应物大量积聚;当搅拌恢复时，大量反应物迅速反应，往往引起冲料、甚至酿成燃烧爆炸事故。

一旦发生搅拌中断，要及时采取冷却和排压措施。

3)正确选用传热介质常用加热介质有水蒸气、热水、导热油、烟道气等；常用冷却介质有自来水、循环水、空气等。

要避免选用与反应物性质相抵触的介质作为加热或冷却介质。

4)防止传热面结疤结疤不仅影响传热效率，更危险的是因物料分解而引起爆炸。

5)热不稳定物质的处理对热不稳定物质既要在生产过程中严格控制温度不使其分解，又要在贮存时防止与高温物体接触。

(2)控制投料速度和投料比对放热反应，要注意控制投料速度，避免“飞温”和冲料，注意投料顺序，对危险性较大的生产过程要特别注意反应物的加入速度和配比，否则有可能进入爆炸范围，引起爆炸。

(3)超量杂质和副反应的控制反应物料中某些杂质的存在会导致副反应的发生，生成危险物质，引起燃烧或爆炸。

例如乙炔生产中磷含量不得超过0.08 %。

为了防止某些有害杂质存在引起事故，可加稳定剂。

例如氰化氢常加入浓度为0.01%～0.5%的硫酸、磷酸等酸性物作为稳定剂。

7、监测空气中易燃易爆物质的含量在可燃气体、蒸汽可能泄漏的区域设置检测报警仪，以便及时发现处理泄漏点，防止和避免事故发生。

3.1.2 着火源及其控制引起火灾爆炸事故的能源主要有明火、高温表面、摩擦和撞击、绝热压缩、化学反应热、电气火花、静电火花、雷击和光热射线等。

1、明火及高温表面凡有易燃易爆物质的生产（使用）场所，都应尽量避免使用明火。

凡高温表面都需要采取隔热措施。

这不仅是防火防爆的需要，也是防止伤人的需要。

⑴易燃物质的加热应避免使用明火一般可采用热水、蒸汽、矿物油等作载热体。

当用矿物油、联苯醚等可燃物作载热体时，加热温度必须低于载热体的安全使用温度，而且要注意防止载热体起火。

蒸汽锅炉或其他导热介质的加热设备的布置和建造要符合有关规范。

⑵在易燃易爆场所动火要办动火证在易燃易爆场所，凡是动用明火或可能产生火花（高温）的作业都属于动火范畴，应办理动火审批手续。

在积存有可燃气体、蒸汽的地方，没有消除危险之前，不能有明火作业；在有火灾爆炸危险场所及设备内不得用普通照明灯具，必须使用防爆灯具；运输工具如汽车、拖拉机等在未采取防火措施时不得进入危险场所；对化学危险品的设备、管道，维修动火前必须进行清洗、置换。

附近的地面、阴沟也要用水冲洗。

化工企业的动火标准：可燃物爆炸下限小于4 %的，动火地点可燃物浓度应小于0.2 %；爆炸下限大于4 %的，现场可燃物含量应小于0.5 %。

有人入罐、塔作业时，还应检测氧含量，氧含量＞19 %才能入人作业，可用空气通风来达到氧含量要求，严禁使用充入纯氧，以防造成富氧作业环境。

2、摩擦与撞击摩擦与撞击能产生火花，成为火灾爆炸事故的原因。

尤其在处理燃点较低或起爆能量较小的物料时，特别要预防发生摩擦与撞击。

防止摩擦与撞击产生火花的措施：⑴机器上的轴承等转动部件，应保证有良好的润滑；⑵锤子、扳手等工具应用镀青铜或镀铜的钢制作；⑶防止金属零件等落入设备或粉碎机里，以及落到地上；⑷防止带压输送易燃气体或液体的管道破裂或接口松脱，造成喷射起火；⑸凡是撞击或摩擦的两部分都应采用不同的金属(如铜与钢)制成；(6)搬运金属容器，严禁在地上抛掷或拖拉，可能碰撞部位要覆盖不产生火花的材料；⑺防爆生产厂房，地面应铺不会发火材料的地坪，禁止穿带铁钉的鞋；⑻吊装盛有可燃气和液体的金属容器，应经常检查吊绳、吊钩以防造成坠落，冲击发生火灾。

⑼用钢管输送易燃气体，使用前要将管道中的铁锈吹扫干净，停车期间要防止空气进入管道引起生锈，防止气体流动与管壁摩擦产生高温粒子，成为可燃气的着火源。

3、绝热压缩气体的绝热压缩使温度升高，是一个常见的热力学现象。

绝热压缩的点燃现象，在柴油机中广为应用。

⑴绝热压缩的热力学原理把体积V1的理想气体绝热压缩到V2时，即压缩比为V1／V2，压力从P1变为P2，温度从T1变为T2，它们之间的关系如下式所示：P2／P1 = (V1／V2)KT2／T l = (V1／V2)K-1式中，K为气体的等压热容与等热热容之比(Cp／Cv)，K称为压缩气体的绝热指数。

常用压缩气体的绝热指数列于表3.1。

根据表3.2，以空气为例可见，压缩比的值V1/V2越大，则P2和T2越大。

⑵防止绝热压缩造成爆炸事故有人作了非常有趣的实验：在平滑的金属板上滴一滴硝化甘油，用平滑的金属锤打击。

如果在硝化甘油液滴内不含有空气气泡时，要使它爆炸需要105—106g·cm的冲击能；当硝化甘油液滴中含有空气气泡时(气泡直径5×10－2mm)，用4×102g·cm的冲击能即可使其爆炸，且概率竞达100 %。

爆炸性物质如含有微小气泡，受到绝热压缩可导致意想不到的爆炸事故。

4、防止电气火花（放在第四章学习）3.2 火灾爆炸事故蔓延扩散的限制措施根据国家的有关法律法规，危险化学品生产企业从设计开始就必须采取防治火灾爆炸事故蔓延扩散的措施，万一发生事故，能够将事故的危害控制在一定的范围内。

3.2.1 厂址选择与总平面布置1、厂址选择从安全方面考虑，厂址选择应注意以下原则：（1）服从城乡规划，尤其注意居民区、商业区、风景区、重点文物保护区等敏感场所。

（2）要有良好的工程地质条件。

（3）要有较好的气象条件。

（4）交通比较方便。

（5）有比较合适的给排水条件。

（6）有足够的场地进行厂区布置。

2、总平面布置总平面布置也称厂区布置，就是依据有关法律法规和设计标准、规范，对工厂进行合理布局，正确处理生产与安全（环保）、局部与整体、近期与远期的关系。

这部分内容在《工程设计》这门课程中有较详细介绍，故以同学们自学为主。

3、防火间距这是指工厂的建筑物之间，危化品储罐之间，以及建筑物与危化品储罐区之间，有防火间距的要求。

其目的是，万一发生火灾能够起一定的隔离作用，并便于人员疏散和开展灭火。

我国的防火间距设计主要执行《建筑设计防火规范》GB50016-2006和《石油化工企业设计防火规范》GB50160-1992（1999年版）。

3.2.2 从建筑设计采取限制措施《建筑设计防火规范》GB50016-2006对各类有火灾危险的建筑物设计都有明确的规定。

1、生产及储存的火灾危险性分类生产和储存物的火灾危险性均分成五类，分别为甲类、乙类、丙类、丁类和戊类。

储存物的火灾危险性分类见表3.18,生产的火灾危险性见表3.17.2、建筑物的耐火等级建筑物的耐火等级分为四级，是根据建筑物构件的燃烧性和耐火极限确定的。

（1）建筑构件的燃烧性分成非燃烧体、难燃烧体和燃烧体三类:1）非燃烧体：在空气中不燃烧、不炭化的材料。

如钢、砖、混凝土等。

2）难燃烧体：在空气中较难燃烧，火源移走后燃烧立即停止的材料。

如沥青混凝土、加阻燃剂的塑料、经过防火处理的木材等。

3）燃烧体：在空气中能够起火燃烧。