危險化學品的防爆大致分為三類:氣體爆炸的預防,液體爆炸的預防,粉塵爆炸的預防。
一、氣體爆炸的預防
在各類工業生產以及日常生活場景中,火災和爆炸都是極具危險性的災害事件。一般情況下,火災一旦起火,就如同一個惡魔開始緩緩舒展它的觸角,火勢會逐漸蔓延擴大。隨著時間一分一秒地流逝,損失就像雪球一樣急劇增加。這是因為火災在初期階段可能僅僅局限于一個小范圍,但如果沒有得到及時有效的控制,它就會借助周圍的易燃物不斷擴張自己的“領地”,吞噬更多的物質財富,威脅更多人的生命安全。所以,對于火災來說,初期的救火行動是非常有意義的,它就像在洪水泛濫初期堵住堤壩的漏洞一樣關鍵。
而爆炸則完全是另外一種情形,它具有突發性的特點。在大多數情況下,爆炸過程就像是一道閃電劃過夜空,在瞬間就完成了整個過程。在這極短的時間內,人員傷亡和物質損失就如同被一只無形的大手瞬間造就。爆炸和火災之間還存在著復雜而危險的聯系。火災有可能引發爆炸,這是因為火災中的明火以及高溫就像是兩把危險的鑰匙,能夠開啟易燃物爆炸的大門。比如說在油庫或者炸藥庫這種充滿危險物質的地方,如果發生失火現象,那后果將不堪設想。密封的油桶可能在火焰的炙烤下,內部的油因為溫度急劇上升而發生爆炸;炸藥庫中的炸藥同樣可能因為高溫或者明火的觸發而爆炸。甚至一些在常溫下看起來很穩定,根本不會爆炸的物質,比如醋酸,在火場那種高溫的極端環境下,也有可能發生性質的改變,從而變成爆炸物。反過來,爆炸也能夠引發火災。當爆炸發生時,就像一個大力士把周圍的易燃物猛地拋向四處,這些易燃物落地后可能就會引發大面積的火災。例如密封的燃料油罐發生爆炸后,油罐內部的油品會外泄,油品遇到一點火星或者高溫物體就會起火,從而引發大規模的火災。所以,無論是發生火災還是爆炸,我們都必須要保持高度的警惕。發生火災時,要千方百計防止火災轉化為爆炸;而發生爆炸時,又要時刻考慮到引發火災的可能,并且及時采取防范搶救措施。
1.易燃易爆氣體的危險特性
(1)易燃易爆性
可燃氣體就像是一顆隨時可能被引爆的炸彈,其主要危險性就是易燃易爆。在一個特定的環境中,所有處于爆炸極限之內的可燃氣體就像是一群等待命令的士兵,只要遇到著火源就會毫不猶豫地發生著火或者爆炸。而且有的可燃氣體極為敏感,遇到極微小能量的著火源的作用,就像一點火星落入火藥桶一樣,即可引爆。可燃氣體在空氣中著火或者爆炸的難易程度,就像是一場復雜的化學游戲。除了受到著火源能量大小的影響之外,主要取決于其化學組成。化學組成就像是一個指揮官,決定著可燃氣體的燃燒濃度范圍的大小、自燃點的高低、燃燒速度的快慢和發熱量的多少。不同的化學組成就會導致可燃氣體在燃燒方面表現出截然不同的特性。
(2)擴散性
處于氣體狀態的任何物質都像是一群自由自在的精靈,它們沒有固定的形狀和體積,并且充滿著探索精神,能自發地充滿任何容器。這是因為氣體分子之間的間距非常大,就像住在寬敞大房子里的居民,相互之間的作用力很小,所以它們非常容易擴散。這種擴散性使得可燃氣體一旦泄漏,就會迅速在周圍空間蔓延開來,大大增加了危險范圍。
(3)可縮性和膨脹性
氣體的體積就像是一個充滿彈性的氣球,會因為溫度的升降而脹縮。而且它脹縮的幅度比液體要大得多。當溫度升高時,氣體分子就像是被注入了活力,開始活躍地運動,分子間的距離增大,從而使體積膨脹;相反,當溫度降低時,氣體分子的運動變得遲緩,分子間的距離縮小,體積也就隨之縮小。這種特性使得氣體在不同的溫度環境下具有不同的狀態和危險性。
(4)帶電性
由靜電產生的原理可知,在這個充滿微觀粒子運動的世界里,任何物體的摩擦都會產生靜電。壓縮氣體或液化氣體也不例外。例如氫氣、乙烯、乙炔、天然氣、液化石油氣等氣體,當它們從管口或破損處高速噴出時,就像是一群在狹窄通道中奔跑的孩子,由于氣體中往往含有固體顆粒或者液體雜質,在壓力下高速噴出時與噴嘴產生了強烈的摩擦,就像兩個調皮的孩子互相碰撞一樣,從而產生靜電。雜質和流速就像是影響這場“摩擦游戲”的關鍵因素,影響著流體靜電荷的產生。帶電性是評定可燃氣體火災危險性的一個重要參數,就像給可燃氣體的危險程度貼上了一個標簽。掌握了可燃氣體的帶電性,我們就可以像拿著應對危險的武器一樣,采取相應的防范措施,比如設備接地、控制流速等,從而降低可燃氣體發生危險的可能性。
2.爆炸極限的影響因素
在化學物質的世界里,各種不同的可燃氣體和可燃液體蒸氣就像是來自不同家族的成員,由于它們各自獨特的理化性質,就像家族遺傳基因一樣,因而具有不同的爆炸極限。而且即便是同一種可燃氣體或者可燃液體蒸氣的爆炸極限,也不是固定不變的,它就像是一個善變的精靈,受溫度、壓力、氧含量、惰性介質、容器的直徑等因素的影響。溫度就像是一個調節開關,當溫度升高或者降低時,可能會使可燃氣體或液體蒸氣的爆炸極限發生變化;壓力也像是一只無形的大手,對爆炸極限有著不可忽視的影響;氧含量的多少就像是為燃燒提供的“糧草”,影響著爆炸極限;惰性介質就像是一個阻礙燃燒的屏障,它的存在與否會改變爆炸極限;容器的直徑則像是一個限制空間,不同的直徑大小也會對爆炸極限產生影響。
3.預防火災與爆炸事故的基本措施
可燃氣體爆炸就像是一場需要集齊三把鑰匙才能開啟的危險游戲,必須同時具備三個條件:
第一,有可燃氣體,這是發生爆炸的物質基礎,就像建造大廈需要建筑材料一樣,可燃氣體就像是那些易燃易爆的“建筑材料”。
第二,有空氣,并且可燃氣體與空氣的混合比例必須在一定的范圍內,這個范圍就像是一個危險的“魔法區間”,只有在這個區間內,可燃氣體和空氣的混合體才具有爆炸的危險。
第三,存在火源,火源就像是點燃爆炸導火索的那一點火星。這三個條件缺一則不能發生爆炸。
因此,預防可燃氣體爆炸的原則就像是構建安全堡壘的法則,包括:嚴格控制火源;防止可燃氣體和空氣形成爆炸性混合氣體;切斷爆炸傳播途徑,在爆炸開始時及時泄出壓力,防止爆炸范圍的擴大和爆炸壓力的升高。而且這些原則就像一把萬能鑰匙,對防止氣體爆轟、液體蒸氣爆炸及粉塵爆炸,同樣是適用的。
(1)火源的控制與消除
引起火災的著火源就像是一群隱藏在黑暗中的小惡魔,種類繁多,一般有明火、摩擦與沖擊、熱射線、高溫表面、電氣火花、靜電火花等。嚴格控制這類火源的使用范圍,就像是給這些小惡魔劃定活動范圍一樣,對防火防爆是十分必要的。
a.明火
明火主要是指生產過程中的加熱用火、維修電焊用火及其他火源,它就像是一個在危險邊緣玩火的調皮孩子,是引起火災與爆炸最常見的原因。在加熱易燃物料時,要盡量避免采用明火這種危險的方式,而采用相對安全的蒸汽或其他載熱體加熱。就像是給易燃物料選擇一個溫和的“加熱伙伴”,而不是那個容易引發危險的明火。
b.摩擦與沖擊
在機器運轉的世界里,機器中軸承等轉動的摩擦、鐵器的相互撞擊或鐵制工具打擊混凝土地面等行為,就像是一群互相打鬧的調皮家伙,都可能產生火花。這些火花就像是隱藏在黑暗中的小火星,一不小心就可能引發大災難。因此,為了避免這種危險,對軸承要保持良好的潤滑,就像給機器的關鍵部位涂上一層順滑的“保護油”;在危險場所要用鋼制工具替代鐵器,就像是把那些容易產生火花的“搗蛋鬼”換成相對安全的“乖孩子”。
c.熱射線
在光的世界里,紫外線就像是一個神秘的化學催化劑,能夠促進某些化學反應的進行;紅外線雖然是不可見光,但它就像一個默默加熱的小火爐,長時間局部加熱也會使可燃物起火;直射陽光就像是一個帶著危險能量的光束,當它通過凸透鏡、圓形燒瓶時會聚焦,其焦點就像是一個隱藏的火源,隨時可能引發火災。
(2)爆炸控制
爆炸造成的破壞大多非常嚴重,就像是一場可怕的天災降臨,科學防爆是非常重要的一項工作。防止爆炸的主要措施如下。
a.惰性介質保護
在化工生產這個充滿危險與挑戰的領域中,用作保護氣的惰性氣體主要有氮氣、二氧化碳、水蒸氣等,它們就像是一群忠誠的衛士。一般有如下情況時需考慮采用惰性介質保護:當易燃固體物質進行粉碎、篩選處理及其粉末輸送這些容易產生危險的操作時,需要惰性介質保護,就像是給這些危險操作穿上一層“保護罩”;在處理可燃易爆的物料系統時,