氧氣管道燃爆機理及控制預(yù)防技術(shù)

1、Word文檔氧氣管道燃爆機理及控制預(yù)防技術(shù) 1.氧氣管道燃爆機理 從燃爆“三要素”進行分析，氧氣管道本身材質(zhì)一般是碳素鋼或不銹鋼，因含碳，屬可燃性材料，而且鐵素體燃燒時放熱量大，溫升很快。氧氣管道內(nèi)輸送的高純高壓氧氣是極強的氧化劑，純度愈高，壓力愈高，氧化性愈強，愈危急。導(dǎo)致氧氣管道燃燒爆炸的激發(fā)能源有多種： （1） 閥門在凹凸壓段之間突然打開時，低壓段氧氣急劇壓縮，由于速度很快，來不及散熱，形成所謂“絕熱壓縮”，局部溫度猛升，成為著火能源。 （2） 啟閉閥門時，閥瓣與閥座的沖擊、擠壓，閥門部件之間的摩擦。 （3） 高速運動的物質(zhì)微粒（如鐵銹、灰塵、焊渣、雜質(zhì)等）與管壁的摩擦、相與沖擊和在閥門

2、、彎頭、分岔頭、異徑管及焊瘤等處的沖擊碰撞。 （4） 加熱面、火焰、輻射熱等外部高溫。 （5） 靜電感應(yīng)。 （6） 油脂引燃。 （7） 鐵銹、鐵粉的觸媒作用等。 在碳鋼、不銹鋼材質(zhì)的氧氣管道內(nèi)輸送高純度高壓氧氣時，為了防止氧氣管道燃爆事故，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計、制造、安裝、使用、管理等各個環(huán)節(jié)實行措施，防止激發(fā)能源的形成，這是保證氧氣管道平安的關(guān)鍵。 2氧氣管道流速掌握 氧氣管道中氧氣流速過大，高壓純氧與鋼管壁的摩擦，雜質(zhì)顆粒的摩擦與碰撞，會引起氧氣管道溫升，造成燃爆事故。國外試驗表明，碳鋼管道內(nèi)存有鐵粉或未完全氧化的FeO粉末，它們在純氧中的著火溫度僅為3004000C,并隨氧壓增高和粒度細化而降低,

3、這些微粒的燃燒導(dǎo)致碳鋼管起火。不銹鋼雖然不產(chǎn)生銹蝕，但它含有大量鐵元素和少量可燃的碳元素，且導(dǎo)熱性差，只有碳鋼的13，不易散熱，當(dāng)有摩擦撞擊等激發(fā)能源時仍能引燃。因此，氧氣管道中要嚴格掌握氧氣的流速，不得超過最高允許流速。GB16912深度冷凍法生產(chǎn)氧氣及相關(guān)氣體平安技術(shù)規(guī)程對氧氣管道中氧氣的最高允許流速的規(guī)定見表1。 表1 管道中氧氣最高允許流速v   材質(zhì) 工作壓力p/Mpa p0.1 0.1p1.0 1.0p3.0 3.0p10.0 10.0p15.0 P15.0 碳鋼 依據(jù)管系壓降確定 20m/s 15m/s 不允許 不允許 不允許 奧氏 體不 銹鋼 30m/s 25m/s

4、pv45Mpa·m/s (撞擊場合) pv80Mpa·m/s （非撞擊場合） 4.5m/s (撞擊場合) 8.0m/s （非撞擊場合） 4.5m/s 注：1.最高允許流速是指管系最低工作壓力、最高工作溫度時的實際流速。 2.使流體流淌方向突然轉(zhuǎn)變或產(chǎn)生旋渦的位置，從而引起流體中顆粒對管壁的撞擊，這樣的位置稱為撞擊場合；否則，稱為非撞擊場合。 3.銅及銅合金（含鋁銅合金除外）、鎳及鎳銅合金，在小于或等于21.0 Mpa條件下，流速在和允許時沒有限制。 （1）管道中氧氣最高允許流速與工作壓力及管道材質(zhì)有關(guān)。流速均指管內(nèi)氧氣在肯定工作狀態(tài)下的實際流速，與工作狀態(tài)下的壓力、溫度、流

5、量有關(guān)。最高允許流速是指管系最低工作壓力，最高工作溫度時的實際流速。氧氣管道直徑的確定，要在高峰負荷狀況下滿意平安流速（最高允許流速）的要求，并留有余地，確保平安。 液氧管道一般采納不銹鋼管道或銅合金管道，液氧流速一般在1m/s左右。由于低溫，液氧流速沒有嚴格限制。 （2）將氧氣管道及元件分為撞擊場合和非撞擊場合，然后依據(jù)大量試驗結(jié)果，按氧氣壓力與管道材質(zhì)確定氧氣最高允許流速。 使氧氣流淌方向突然轉(zhuǎn)變或產(chǎn)生旋渦的位置，從而引起氧氣中夾帶顆粒及異物對管壁的撞擊，這樣的位置稱為撞擊場合。撞擊場合簡單產(chǎn)生激發(fā)能源，引起燃燒與爆炸，是危急場合，氧氣最高允許流速要嚴格掌握。如壓制對焊三通（氧氣從支管流向

6、主管時）、螺紋變徑管、現(xiàn)場焊接三通，短半徑彎頭（彎曲半徑小于1.5倍管道博士直徑），縮徑比大于3的變徑（氧氣從大端流向小端時），斜接彎頭、放空閥和平安 閥的出口管，截止閥、針形閥、止回閥、減壓閥、調(diào)整閥、旁通閥及其出口端8倍直徑管道范圍內(nèi)，球閥或旋塞在開啟和關(guān)閉時，蝶閥的閥板、過濾器、孔板等，均為“撞擊場合”。 非上述位置即為非撞擊場合，不易產(chǎn)生激發(fā)能源，較平安，氧氣最高允許流速掌握較寬松。如直管段，工廠制對焊三通（氧氣從主管流向支管時），長半徑彎頭（彎曲半徑大于或等于1.5倍管道直徑），縮徑比小于或等于3的變徑管，球閥和旋塞在全開時，均為“非撞擊場合” （3）氧氣工作壓力愈高，危急性愈大，最

7、高允許流速愈小。表中工作壓力區(qū)間劃分為6個。工作壓力p0.1Mpa的氧氣，著火危急性小，屬低壓氧氣管道，其流速依據(jù)管道系統(tǒng)壓力降確定。0.1Mpap1.0Mpa區(qū)間，碳鋼和奧氏體不銹鋼氧氣管道，氧氣最高允許流速分別為20m/s和30m/s。1.0Mpap3.0Mpa區(qū)間，碳鋼和奧氏體不銹鋼氧氣管道，氧氣最高允許流速分別為15m/s和25m/s，這是鋼鐵冶金等行業(yè)氧氣壓力常用區(qū)間，經(jīng)過十余年實踐證明，只要按此嚴格掌握，氧氣管道是能平安、經(jīng)濟運行的。3.0Mpap10.0Mpa區(qū)間，這是化工行業(yè)常用的氧氣壓力范圍，由于氧壓高，危急性大，已不允許采納簡單產(chǎn)生鐵銹的碳鋼管。對于奧氏體不銹鋼管，也區(qū)分撞

8、擊場合和非撞擊場合，依據(jù)氧氣壓力和最高允許流速的乘積來確定最高允許流速。對于危急性大的撞擊場合，規(guī)定pv45Mpa·m/s；對于危急性稍小的非撞擊場合，規(guī)定pv80Mpa·m/s。當(dāng)氧氣壓力一樣，撞擊場合計算出的最高允許流速比非撞擊場合小；對于同一種場合，壓力愈高，計算出的最高允許流速愈小。10.0Mpap15.0Mpa區(qū)間，主要在化工行業(yè)有所應(yīng)用，這種氧壓不能用碳鋼管作氧氣管道。用奧氏體不銹鋼時，氧氣最高允許流速撞擊場合和非撞擊場合分別為4.5m/s和8.0m/s，流速掌握很小，實際上該數(shù)值也是按上一壓力區(qū)間公式代入10.0MPa壓力計算出的流速。p15.0MPa區(qū)間，主

9、要用于鋼瓶充裝，這種高壓氧氣更不允許采納碳鋼管。采納奧氏體不銹鋼時，不分撞擊在撞擊場合，氧氣最高允許流速均為4.5m/s。 （4）氧氣管道材質(zhì)直接限定了氧氣最高允許流速。銅及銅合金（含鋁的銅合金除外，它在特定條件下可燃）、鎳及鎳銅合金不含碳元素，高溫只熔化，不會燃燒，摩擦不起火，屬不集中燃燒材料，事故不擴散，平安性能好，故高壓和危急部位被采納，流速可高。在p21.0Mpa條件下，流速在壓力降允許時無限制。碳鋼管燃燒溫度偏低，燃燒速度快，抗燃燒力量差，氧氣最高允許流速小，用于一般部位。不銹鋼抗燃燒力量和速度介于銅和碳鋼之間，且不生銹，故氧氣最高允許流速較碳鋼高，較銅管低，用于較重要、較危急和氧壓

10、高部位。部分金屬在氧氣中的燃燒溫度、燃燒速度及抗燃燒力量見表2。 表2 部分金屬在氧氣中的燃燒溫度、燃燒速度及抗燃燒力量   名稱 壓力/Mpa 抗燃燒力量 燃燒速度 0 3.5 7.0 12.5 燃燒溫度/ 銅 1035 886 836 800 最強1 只熔不燃1 不銹鋼 1367       2 3 低碳鋼 1278 1106 1018 928 3 最大4 鐵 981 826 741 630     鋁 661       最差4 2 注：燃燒速度一欄中數(shù)字1、2、3、4系平安等級評價 3.氧氣管道使

11、用平安技術(shù) （1）氧氣管道要常常檢查維護。碳鋼管宜35年除銹刷漆一次，防止銹蝕。碳鋼主干管宜5年進行一次吹掃，防止鐵銹增多聚積引發(fā)火災(zāi)。碳鋼氧氣干管宜每5年進行一次管壁測厚，主要測定彎頭及調(diào)整閥后的管道，保證這些易沖刷磨損部位的平安厚度。每年對平安接地裝置進行一次檢查。 （2）氧氣管道上的平安閥、壓力表等平安裝置要定期檢驗，一年一次，要求靈敏、精確、牢靠，防止超壓，防止氧氣泄漏。 （3）氧氣管道不得亂接亂用，如用氧吹風(fēng)、用氧生爐子等。不得在運行中的氣氛管道上打火引弧，避開引起火災(zāi)。 （4）氧氣管道動火作業(yè)前，應(yīng)制定動火方案及平安措施，其內(nèi)容包括負責(zé)人、作業(yè)流程圖、操作方案、平安措施、人員分工、

12、監(jiān)護人、化驗人等。方案需經(jīng)平安主管部門批準(zhǔn)，辦理動火票手續(xù)，氣氛處理潔凈（放散或用氮氣、無油空氣置換），含氧量小于23%，方準(zhǔn)動火。因?qū)踊鹱鳂I(yè)不夠重視，方案不完善，責(zé)任不落實，措施不嚴密（尤其是與氧源堵盲板隔離等），化驗監(jiān)督不適時不到位等緣由，造成燃爆與人員傷亡事故已屢見不鮮，應(yīng)特殊留意。 （5）氧氣管道進行重大作業(yè)時，必需制訂具體的作業(yè)方案及平安措施（包括工作流程、方法、步驟、時間、部位、分工、范圍、責(zé)任、監(jiān)護、確認等），經(jīng)平安主管部門批準(zhǔn)、落實，方能實施。 （6）手動氧氣閥門的開啟應(yīng)緩慢進行，操應(yīng)站在閥門側(cè)面，以防出事傷人。開啟帶小旁通閥的氧氣閥門時，應(yīng)先開小旁通閥，使閥后低壓段先緩慢充

13、壓，當(dāng)主閥上下游凹凸壓段壓差不超過0.3Mpa時再開主閥。假如氧氣閥門在凹凸壓段之間突然快速打開，低壓段會急劇充氧壓縮，由于速度快，來不及散熱，形成所謂絕熱壓縮，局部溫度猛升，成為著火能源。設(shè)氧氣閥門突然打開前后低壓段壓力（即絕熱壓縮前后氧氣壓力）分別為p1(0.1Mpa)和p2（1.3Mpa），氧氣閥門突然打開前后低壓段氧氣溫度（即絕熱壓縮前后氧氣溫度）分別為T1（30，即303K）和T2，查得氧氣絕熱指數(shù)K為1.39，依據(jù)絕熱壓縮公式可求出絕熱壓縮后低壓段的溫度T2為 T2=T1(p2/p1)(k1)/k=303×(1.3/0.1)(1.391)/1.39=622.3K 即349

14、.3，該溫度足以使管道內(nèi)的鐵粉、鐵銹或閥門有機填充料著火?？焖匍_啟氧氣閥門是很危急的，閥門前后壓差愈大愈危急。 （7）用作調(diào)整使用的氧氣閥門，由于負荷變化大，氣氛流速大，是事故多發(fā)源，對這種閥門要求高，一般采納銅基合金或不銹鋼閥，氣動遙控操作，避開事故傷人，因而應(yīng)禁止非調(diào)整冷門作調(diào)整閥門使用。 （8）由于氧氣管道或閥門著火時是向上游側(cè)擴散，發(fā)生事故時應(yīng)馬上切斷上游測氣源，防止事故擴大。 （9）氧氣閥門閥桿絲扣的潤滑，嚴禁用一般油脂，要用不著火的合格硅油、硅脂或二氧化鉬。 （10）當(dāng)氧氣管道附有液氧氣化補充設(shè)施時，切忌低溫液氧進入常溫氧氣管道，以免凍破一般碳鋼管道或產(chǎn)生液氧猛烈氣化、體積猛烈膨脹，壓力激增，造成超壓惡性燃爆事故。 （11）管道氧氣用戶應(yīng)實行干燥氧氣輸送，氧壓機冷卻器或水浴式蒸發(fā)器漏水要準(zhǔn)時處理，防止氧氣管道內(nèi)壁生銹，引發(fā)事故。 （12）應(yīng)定期清掃氧氣管道系統(tǒng)中的氧氣過濾器，清除鐵銹與異物，杜絕燃爆事故。氧氣管道系統(tǒng)在施工、檢修后，送氧前必需檢查清掃氧氣過濾器，確認內(nèi)部清潔無雜物后方準(zhǔn)送氧。防止鐵銹、焊渣等異物積聚成為事故隱患，確保送氧平安。 （1