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液化石油氣的防火防爆 |建筑消防
發(fā)布日期：2016-07-21 22:02:49
一、爆炸概述
可燃物質(zhì)引起燃燒和爆炸的條件是：
① 可燃物質(zhì)在空氣中的濃度在著火濃度(或爆炸極限)之內(nèi)；
② 有點(diǎn)火源。
在一定的著火濃度下，閃點(diǎn)越低，越易發(fā)生燃燒，其火災(zāi)危險(xiǎn)性就越大。根據(jù)閃點(diǎn)高低，油品的閃點(diǎn)(珞)分為二類四級(jí)。即
一類一級(jí) tF＜28℃
一類二級(jí) tF=29～45℃
二類三級(jí) tF=46～120℃
二類四級(jí) tF≥121℃
一類油品叫做易燃液體，二類油品叫做可燃液體。
《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GN 16—87)對(duì)生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類已做出明確規(guī)定，根據(jù)液化石油氣的主要特征(表4-24)，表明液化石油氣儲(chǔ)配站火災(zāi)危險(xiǎn)性屬于甲類。因此，從事這項(xiàng)工作的工人和工程技術(shù)人員，必須嚴(yán)格掌握安全防火、防爆基本知識(shí)，并制定預(yù)防事故發(fā)生的必要措施。
表4-24 低級(jí)烴的著火特性
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序號(hào)
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介質(zhì)分子式
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大氣壓下液體沸點(diǎn)/℃
|
液體的閃點(diǎn)/℃
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氣體自動(dòng)著火溫度/℃
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在空氣中的爆炸極限/%
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|
1
|
CH4
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-161.5
|
-175
|
595
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5.3～14
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|
2
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C2H6
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-88.6
|
-125
|
510
|
3.1～12.5
|
|
3
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C3H8
|
-42.3
|
-105
|
468
|
2.1～9.5
|
|
4
|
nC4H10
|
-0.5
|
-60
|
365
|
1.8～8.5
|
|
5
|
iC4H10
|
-11.7
|
-83
|
500
|
1.8～8.5
|
|
6
|
C3H6
|
-47.7
|
-180
|
453
|
2～11.1
|
|
7
|
aC4H8
|
-6.1
|
-80
|
440
|
1.6～9.3
|
|
8
|
γC4H8
|
-6.9
|
-72
|
465
|
1.8～8.8
|
如果將油品預(yù)熱到很高的溫度，然后使它與空氣接觸，即使在無(wú)火源的情況下，它也可能劇烈地氧化而發(fā)生燃燒，其自燃時(shí)的最低溫度稱為自動(dòng)著火溫度(或自燃點(diǎn))。油品的沸點(diǎn)愈低則愈難自燃，即其自動(dòng)著火溫度愈高。通常測(cè)定可燃液體的燃點(diǎn)時(shí)，是使可燃液體表面上的蒸汽和空氣混合物與火接觸，能使之燃燒不少于5s的溫度稱作其燃點(diǎn)。由于液化石油氣的比重大于1，容易積聚于低洼或死角處，與空氣混合形成爆炸性混合氣體，加之閃點(diǎn)及燃點(diǎn)較低，所以遇明火而發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性極大。
火災(zāi)往往都是由于燃燒失控而引起的。若火勢(shì)較大而又急救不及時(shí)，就可能產(chǎn)生次生災(zāi)害。如由于燃燒傳熱量過(guò)大，溫度急劇上升使容器內(nèi)液化石油氣液相體積極度膨脹導(dǎo)致容器破裂，或容器內(nèi)壓升高到安全閥，氣態(tài)液化石油氣大量釋放，事故就必然蔓延。
顯然，消防工作的重點(diǎn)應(yīng)放在平時(shí)消除隱患，并分區(qū)設(shè)防、配備精干機(jī)動(dòng)靈活的滅火設(shè)備，以便盡可能在局部范圍內(nèi)控制火源，避免火勢(shì)蔓延成災(zāi)。
爆炸和燃燒可相伴而生，以燃燒的角度來(lái)看，爆炸是可燃物在一定條件下，發(fā)生迅速的氧化反應(yīng)，發(fā)出高熱和火光，反應(yīng)的氣體受高熱作用下，體積猛烈膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)而有力的沖擊波，繼而發(fā)出巨響，其破壞力甚至足以摧毀建筑物。例如，液化石油氣由液體汽化成氣體，其體積膨脹近250倍。然后可能與空氣混合形成爆炸下限為2%的混合氣。由此推算，該爆炸混合物的體積可達(dá)原液態(tài)液化石油氣體積的12500倍，若外加由于燃燒溫度急劇升高引起體現(xiàn)膨脹的因素在內(nèi)，爆炸所產(chǎn)生的后果將是災(zāi)難性的。雖然爆炸事故的發(fā)生難以預(yù)料，但是可以采取一定措施，消除引起爆炸的誘發(fā)因素，從而有效避免爆炸事故的發(fā)生。
二、液化石油氣的爆炸特性
1. 爆炸
物質(zhì)從一種狀態(tài)驟然轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài)，并在瞬間釋放出大量的能量，同時(shí)產(chǎn)生巨大聲響的現(xiàn)象稱為爆炸。液化石油氣爆炸可分為物理性爆炸和化學(xué)性爆炸兩種。
(1) 物理性爆炸 這種爆炸是由物理變化引起的。爆炸原因往往是由于容器內(nèi)部介質(zhì)的壓力超過(guò)了容器所能承受的強(qiáng)度，致使容器破裂，內(nèi)部介質(zhì)在瞬間膨脹，并以高速度釋放出內(nèi)在能量。物質(zhì)在發(fā)生物理性爆炸前后的成分和性質(zhì)均不改變。儲(chǔ)罐或鋼瓶?jī)?nèi)的液化石油氣，受高溫膨脹而引起的容器脹裂爆炸；鍋爐超壓爆炸等都屬于物理性爆炸。
(2) 化學(xué)性爆炸 這種爆炸是由于物質(zhì)發(fā)生極迅速的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生高溫、高壓反應(yīng)混合物而引起的爆炸。當(dāng)儲(chǔ)罐或鋼瓶破裂時(shí)，內(nèi)部的液化石油氣迅速蒸發(fā)、膨脹，并與周?chē)目諝庀嗷旌?，形成可燃性混合氣體，極易達(dá)到爆炸極限，一旦遇到火源，便立即發(fā)生化學(xué)性爆炸。其實(shí)質(zhì)是高速度的燃燒，從而產(chǎn)生出大量的高溫燃?xì)庀蛩闹軘U(kuò)散，并引起附近的可燃物質(zhì)燃燒?；瘜W(xué)性爆炸常常伴隨火災(zāi)的發(fā)生，破壞力更為巨大。物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)性爆炸前后的成分和性質(zhì)均發(fā)生了根本的變化。
2. 爆炸極限
液化石油氣各組分的爆炸極限見(jiàn)表4-25。
表4-25 液化石油氣各組分的爆炸極限 單位：%，體積分?jǐn)?shù)
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名稱
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爆炸下限
|
爆炸上限
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在空氣中完全燃燒時(shí)理論含量
|
名稱
|
爆炸下限
|
爆炸上限
|
在空氣中完全燃燒時(shí)理論含量
|
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丙烷
|
2.37
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9.50
|
4.02
|
丁烷
|
1.86
|
8.41
|
3.12
|
|
丙烯
|
2.00
|
11.10
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4.44
|
丁烯
|
1.70
|
9.00
|
3.37
|
確定爆炸濃度極限的實(shí)用意義如下所述。
① 評(píng)定氣體或液體蒸汽的火災(zāi)危險(xiǎn)性大小。可燃?xì)怏w或液體蒸汽的爆炸下限越低，爆炸范圍越大，則火災(zāi)危險(xiǎn)性愈大。例如，汽油的爆炸極限約為1.7%～7.2%，液化石油氣爆炸極限約為1.5%～9.5%，氨氣的爆炸極限為15%～27%，火災(zāi)危險(xiǎn)性的順序則為：液化石油氣＞汽油＞氨氣。
② 劃分可燃?xì)怏w等級(jí)的依據(jù)。爆炸濃度下限低于10%的可燃?xì)怏w屬于一級(jí)可燃?xì)怏w，爆炸濃度下限高于10%的可燃?xì)怏w屬于二級(jí)可燃?xì)怏w。如液化石油氣屬一級(jí)可燃?xì)怏w，氨氣屬二級(jí)可燃?xì)怏w。
③ 評(píng)定氣體生產(chǎn)、儲(chǔ)存，火災(zāi)危險(xiǎn)性類別，選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。
三、液化石油氣站用電場(chǎng)所爆炸危險(xiǎn)等級(jí)和范圍的劃分
爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所的等級(jí)，按其物質(zhì)狀態(tài)的不同和發(fā)生事故的可能性及危險(xiǎn)程度劃分為三類八級(jí)。根據(jù)發(fā)生事故的可能性和后果及危險(xiǎn)程度，在《電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》中，將爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分三類八級(jí)，見(jiàn)表4-26。
表4-26 爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所等級(jí)劃分
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類別
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分類場(chǎng)所
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級(jí)別
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分級(jí)場(chǎng)所
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第一類
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氣體或蒸汽爆炸性混合物的場(chǎng)所
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O-1級(jí)
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在正常情況下能形成爆炸性混合物場(chǎng)所
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O-2級(jí)
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正常情況下不能形成，僅在不正常情況下才能形成爆炸性混合物場(chǎng)所
|
||
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Q-3級(jí)
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在不正常情況下整個(gè)空間形成爆炸性混合物的可能性較小，爆炸后果較輕的場(chǎng)所
|
||
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第二類
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粉塵或纖維爆炸性混合物的場(chǎng)所
|
G-1級(jí)
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正常情況下能形成爆炸性混合物(如鎂粉、鋁粉、煤粉等與空氣的混合物)的場(chǎng)所
|
|
G-2級(jí)
|
正常情況下不能形成，僅在不正常情況下能形成爆炸性混合物的場(chǎng)所
|
||
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第三類
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火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所
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H-1級(jí)
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在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生，使用、加工儲(chǔ)存或轉(zhuǎn)運(yùn)閃點(diǎn)高于場(chǎng)所環(huán)境溫度的可燃物體，而它們的數(shù)量和配置能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所
|
|
H-2級(jí)
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在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的懸浮狀、堆積可燃粉塵或可燃纖維，它們雖然不會(huì)形成爆炸性混合物，但在數(shù)量上與配置上能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所
|
||
|
H-3級(jí)
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有固體可燃物質(zhì)，在數(shù)量上和配置上能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所
|
液化石油氣站屬于第一類，即可燃?xì)怏w、易燃或可燃液體的蒸汽與空氣形成的爆炸性混合物場(chǎng)所。
液化石油氣站用電場(chǎng)所爆炸危險(xiǎn)等級(jí)和范圍，主要根據(jù)其液化石油氣場(chǎng)所配置設(shè)備情況、設(shè)備泄漏和擴(kuò)散情況以及自然通風(fēng)條件等因素劃分。
1. Q-1級(jí)場(chǎng)所
在正常情況下，爆炸性混合氣體連續(xù)地、短時(shí)間頻繁地出現(xiàn)或長(zhǎng)期存在的場(chǎng)所。
在液化石油氣站Q-1級(jí)場(chǎng)所原則上是不存在的。只有Q-2級(jí)場(chǎng)所中比地面低洼，易積存液化石油氣的部位，可視為Q-1級(jí)場(chǎng)所。
2. Q-2級(jí)場(chǎng)所
在正常情況下，爆炸性混合氣體可能出現(xiàn)的場(chǎng)所。
① 封閉式的灌瓶間及附屬瓶庫(kù)、壓縮機(jī)室、烴泵房、汽車(chē)槽車(chē)庫(kù)、儲(chǔ)罐室氣化間、混氣間、調(diào)壓室。瓶裝供應(yīng)站的瓶庫(kù)、瓶組間等建筑物的內(nèi)部空間。
② 敞開(kāi)式或半敞開(kāi)式灌瓶間的內(nèi)部空間，以及敞開(kāi)面向外水平距離15m以內(nèi)和敞開(kāi)面高度以下的空間。
③ 敞開(kāi)式或半敞開(kāi)式的灌瓶間附屬瓶庫(kù)、壓縮機(jī)室、烴泵房汽車(chē)槽車(chē)庫(kù)、儲(chǔ)罐室、氣化間、混氣間、調(diào)壓室、瓶裝供應(yīng)站的瓶庫(kù)、瓶組間等內(nèi)部空間，以及敞開(kāi)面向外水平距離7.5m以內(nèi)和敞開(kāi)面高度以下的空間。
④ 鐵路槽車(chē)和汽車(chē)槽車(chē)裝卸口以外水平距離15m和裝卸口2m以下的空間。
⑤ 儲(chǔ)罐和容器安全閥口和排污閥口以外以3m為半徑的空間。
⑥ 儲(chǔ)罐、容器和管道上閥門(mén)1m以內(nèi)的空間。
⑦ Q-2級(jí)場(chǎng)所中比地面低洼，易積聚液化石油氣的部位。
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