火灾与爆炸

关键词： 突出 观点 通风 煤矿

火灾与爆炸（精选十篇）

火灾与爆炸 篇1

21世纪初关于煤矿瓦斯爆炸的原因见诸报端的有两种观点:其一是因发生了瓦斯突出或煤与瓦斯突出;其二是煤矿通风不足。解决措施之一是加大通风量。这是两种相互矛盾的观点。文献[1]指出, 煤矿发生瓦斯突出是在很短时间内喷出几十立方米或上百立方米的瓦斯气 (或煤与瓦斯气) , 若发生爆炸会在上千米巷道内造成无氧区, 是死亡上百人的主要原因, 这是正确的。文献[2]指出, 加大加强通风量对防止煤矿瓦斯爆炸起负作用, 这可从爆炸发生的基本条件得到解释。可燃气 (可燃粉尘) 与空气形成混气并处于爆炸范围 (爆炸上限与下限之间) , 有火源则燃烧, 向各个方向传播, 即发生爆炸。这与燃烧不同, 燃烧不要求可燃气与空气混合。发生瓦斯突出时, 瞬间喷出几十立方米或上百立方米瓦斯气, 在采煤工作面附近空间, 瓦斯浓度会很高, 远远大于爆炸上限, 即使有火源也不会爆炸。无论将通风量加到多大, 也不会将瓦斯浓度降低到爆炸下限之下。相反, 会增加可爆混气段 (瓦斯浓度处于爆炸范围的混气) 的长度, 更容易爆炸, 爆炸烈度更大。也即从原理上分析, 正常情况下 (非瓦斯突出期) 不会爆炸, 加大风量会增加采煤成本, 加大煤尘扬起量, 而瓦斯突出时则起坏作用。认为煤矿瓦斯爆炸是瓦斯突出引起的, 那就不能加大加强通风量。二者是矛盾的。

2 频发的重大瓦斯爆炸案例证明加大通风量是错误的

实践是检验真理的客观标准。2004年10月20日, 河南大平煤矿瓦斯爆炸死亡148人。11月28日, 山西铜川陈家山煤矿瓦斯爆炸死亡166人。2005年2月14日, 辽宁阜新孙家湾煤矿瓦斯爆炸死亡214人。7月11日, 新疆阜康神龙煤矿瓦斯爆炸死亡83人。11月27日, 黑龙江七台河东风煤矿瓦斯爆炸死亡171人。12月7日, 河北唐山刘官屯煤矿瓦斯爆炸死亡108人。在13.5个月中发生了5次死亡超过100人的煤矿爆炸事故, 平均每年发生4.4次。文献[4]指出, 我国建国51年共发生一次死亡100人以上的重大事故15次, 平均每年0.294次。前者是后者的15倍。2009年11月21日, 黑龙江省鹤岗市新兴煤矿瓦斯爆炸死亡108人。这一系列的特大瓦斯爆炸案例足可以说明, 加大、加强通风量是错误的, 起负作用!

3 模拟清末时期煤矿爆炸事故的试验

清末时期采煤无通风, 用明火。笔者做了以下模拟试验, 来验证发生瓦斯突出又有明火时通风量的作用。

3.1 长管点火爆炸试验

3.1.1 先通天然气、后产生电火花试验

用一根Φ50 mm、长2 m的钢管接通到天然气输入管上, 钢管的另一端开口通向大气 (见图1所示) 。电火花发生器位于钢管内, 且位置可调。在左远端有一个阀门, 控制天然气的通与断。钢管通入天然气后, 瞬时充满天然气, 相当于煤矿瓦斯突出。

多次试验发现, 火花的位置只要在2 m钢管内, 先通气后产生电火花, 都没有产生燃烧和爆炸。原因很简单, 钢管内天然气的浓度高于爆炸上限, 有火源都不能爆炸。同理, 煤矿发生瓦斯突出时, 突出的掘进端面附近的火源只要在瓦斯突出期间出现, 都不能使突出的瓦斯气引燃、引爆。

3.1.2 先产生电火花、后通天然气试验

预先在2 m钢管内产生连续电火花, 再开启阀门输入天然气。只要电火花的位置距钢管通往大气的开口距离大于350 mm, 向大气开始喷出热燃气, 接着是天然气, 没有火焰, 没有爆炸。而当电火花位置距钢管通往大气的开口距离小于250 mm, 则在出口形成一个火炬, 不产生爆炸。火炬能稳定在出口。

试验现象可以解释如下:先有火花, 天然气流到火花处立即燃烧, 产生的燃烧产物充填在火焰的前面, 逐渐充满火焰到钢管出口的空间, 将空气排向钢管外, 燃烧的火炬缺氧、熄灭。连续发生的火花位置充满天然气, 因为无氧, 火花不能引燃天然气。当火花距钢管出口小于250 mm时, 天然气流过立即燃烧, 由于距出口太近, 火焰冲到钢管出口, 接触大气, 故形成持续火炬。这个试验的启示在于, 煤矿巷道也是一根长管道。发生瓦斯突出时, 若没有风筒送风, 并且先遇到一个火源就像古代采煤的状况, 首先产生火焰 (燃烧) , 火焰前锋向外传播, 火焰前锋前面是燃烧产物, 空气越来越少, 火焰前锋推进一段距离, 按Φ50 mm钢管试验, 长径比为7 (350/50) 的位置前火焰熄灭。对于2 m宽、2 m高的巷道, 长径比为7的距离是14 m, 距点火源14 m远处火焰熄灭, 不会产生爆炸。这说明古代无通风的采煤方法, 发生瓦斯突出, 又有明火, 会发生火灾, 受其影响在 14 m的区域, 不会发生爆炸, 不会危及矿井的其他巷道。

这个试验, 若先关掉天然气阀门, 中断天然气供给而仍有电火花, 会发生爆炸 (听到一声响, 喷出火焰) 。因为无天然气供给后, 钢管内天然气从顶部流出, 最后平均浓度处于爆炸上限之下, 火源引爆管内的天然气。但是, 爆炸不会传到上游的输气管道内。

其中的一次试验, 火花位置距出口1.0 m, 连续发生电火花。通天然气后, 钢管出口没有见到火焰。天然气阀门关闭后, 发生爆炸, 爆炸压力将钢管和天然气输气管连接处震开。爆炸压力高是因为爆炸在长径比=1 000/50=20的管中产生的。长径比越大的管路, 产生的爆炸压力越大。

3.2 7 m3爆炸装置点火爆炸试验

Φ50 mm的钢管与真正的巷道几何尺寸相差甚远。因此, 用长7 m、截面1 m×1 m、一端开口的7 m3爆炸装置重复进行上述试验。

3.2.1 先输入天然气、后点火试验

试验方法:在7 m3爆炸装置的封闭端面处输入天然气, 输入流量较大。用外部控制的电火花点火器点火, 点火源在距天然气出口0.1 m处。先输入天然气, 延迟20～30 s产生火花, 同时保持天然气输入。没有燃烧与爆炸产生。重复性好, 做过的4次试验结果相同。

3.2.2 先产生连续火花、后输入天然气试验

试验方法:在封闭端连续输入天然气, 在通入天然气之前连续产生火花, 火花距离天然气出口0.1 m, 通入天然气后可听见“砰”的一声天然气燃烧声, 烟气夹杂着少许黑色火焰从爆炸容器开口端涌出, 随后只有天然气流出, 再不见火焰。没有发生爆炸, 燃烧也不再继续。这与用Φ50 mm钢管内先有火花后通天然气情况相同。这种试验连续3次, 重复性良好。另外, 将火花位置移到距离出口3.5 m处, 一输入天然气就有火焰喷出, 一直通气, 一直有火焰。天然气切断, 火焰熄灭。

这说明, 天然气一流入7 m3爆炸容器封闭端, 遇火花立即发生燃烧。燃烧产物充填在封闭空间, 位于火焰的前端。随着燃烧继续进行, 产生的燃烧产物将火焰前锋与空气隔绝, 火焰熄灭, 最后流出的是燃烧产物与天然气, 不会产生爆炸。煤矿巷道也是一端封闭, 另一端通往大气的长“管道”。发生瓦斯突出, 遇明火首先燃烧形成巨大火焰, 随着火炬向前 (远离封闭端面) 推进, 燃烧产物充满前方巷道, 最后隔绝空气, 火炬熄灭。所以, 在清朝以及民国初期, 甚至是解放前后的小煤矿, 虽然没有通风, 发生瓦斯突出时最可能产生局部火灾, 烧伤、烧死靠近掘进面附近的工人, 不会产生爆炸和造成整个巷道人员死亡。

特殊情况也会产生爆炸。在封闭端天然气进口处有一个火花源, 一直打火 (如一个采煤电动工具, 有火花, 没断电) , 最初输入天然气, 能听到“轰” (燃烧声) 声, 流出黑烟, 不见明火。输入天然气的阀门关闭, 不再输入天然气后发生爆炸。

仍然做这种实验, 不同点是在关闭天然气阀门之前, 先减小天然气的流量, 5 s后再关闭天然气进气阀门。关闭阀门后发生爆炸。爆炸烈度大, 喷出的火焰长约6 m。

最后一种试验, 因减小天然气流量, 当天然气进气口附近天然气浓度降低到爆炸上限之下时, 7 m3爆炸装置的顶部具有的天然气浓度更低, 所以爆炸烈度大。

3.2.3 关闭天然气进气阀后的点火试验

关闭天然气进气阀, 天然气停止向7 m3爆炸装置流入, 这相当于煤矿瓦斯突出结束 (不再向巷道喷出瓦斯气) 后的情况。文献[5]、[6]给出大量试验数据, 证明7 m3爆炸装置关闭阀门时间<2 s有电火花点火, 都发生天然气爆炸。个别情况 (封闭端面高于开口端面) , 5 s内用电火花点火, 也发生过天然气爆炸。关闭阀门5 s后用电火花点火, 都没有发生爆炸或火灾。

水平放置或封闭端面低于开口端放置的7 m3爆炸装置, 停止供给天然气后再延迟时间>2 min用电火花点火, 都没有产生燃烧与爆炸。用高2.5 m的试验巷道 (试验巷道长20 m, 高2.5 m, 宽3.1 m, 外形图见文献[7]) , 关闭天然气进气阀门再经过25 s, 用电火花点火, 没有发生燃烧与爆炸。

这些试验说明, 瓦斯突出结束后, 没有强通风, 如文献[6]所指明的那样, 瓦斯气比空气轻, 喷出的瓦斯气很快上升到巷道顶部, 并且迅速外流。即使瓦斯突出共喷出100 m3瓦斯气, 停止喷出后再经过20 min, 瓦斯气会均布在1 000 m长的水平巷道顶部, 每米巷道平均0.1 m3瓦斯气。任何火源都不会引爆瓦斯气。

4 大通风量的试验

4.1 先有点火源后通天然气, 大通风量产生火炬

试验方法:7 m3爆炸装置, 距天然气出口0.1 m有预先持续产生火花的点火源。风筒口距点火源3.5 m。一通天然气就产生燃烧。因为有风筒送风, 火炬不灭, 从7 m3爆炸装置顶部向外喷火。

4.2 先通天然气, 通风后点火产生爆炸

先通天然气, 然后通风, 40 s后, 距封闭端0.1～5.0 m处产生电火花, 发生爆炸。距封闭端近的点火源产生的爆炸最强烈, 喷出的火焰有7 m远。文献[8]给出了有通风产生的强烈爆炸的试验数据。这更能说明, 瓦斯突出后大通风量对火灾、爆炸的负作用。

5 小通风量的试验

7 m3爆炸试验装置, 在距天然气进气口 (封闭端面) 6.5 m处, 用一台0.8 m3/min的鼓风机向内吹风, 与无通风的试验结果相同。这与上述试验不同, 一是送风口距火源与天然气进气口远6 m;二是风量为第4.2节中试验的四分之一, 风量小。凡风筒出口距采煤面>12 m, 风量较小, 在采煤面或掘进面6 m之内无风的通风定义为小通风量。特点是突出的瓦斯在6 m之前不受通风影响, 在浮力作用下, 能上升到巷道顶部。这与无通风情况相似。

6 防止瓦斯突出引发火灾、爆炸的关键措施

综合上述试验与讨论, 对于无通风和小通风量采煤, 为了防止瓦斯突出引发的火灾、爆炸, 首先要在采煤面附近设置甲烷传感器或甲烷报警器, 能够及时报告发生了瓦斯突出。其次, 及时关掉一切火源, 人员退到距采煤面50 m远的位置, 趴于地面。待瓦斯突出结束后再过20 min, 再向巷井外部撤离。对于大通风量采煤法, 探知瓦斯突出后还要关闭通风, 防止喷出的瓦斯变为瓦斯-空气可爆混气。这部分内容反映在笔者发明的“防止煤矿瓦斯爆炸的方法及实现该方法的装置”专利 (专利号200910069174.2) 中。《煤矿安全规程》的相关规定, 既没有探知已发生了瓦斯突出, 也没有关掉全部火 (电) 源, 瓦斯突出时仍有可能产生特大瓦斯爆炸。

7 结束语

综上所述, 试验和爆炸案例都说明, 增大增强通风量对防止瓦斯突出引起的火灾、爆炸不起好作用。那么, 大量关闭中小煤矿的依据就丧失了。中小煤矿只要正确采取防爆措施 (本文第6节内容) , 比大煤矿更安全, 相应煤价会大幅度降低。《煤矿安全规程》不能保证瓦斯突出后不发生特大瓦斯爆炸。

参考文献

[1]王宝兴, 经建生.煤矿瓦斯爆炸人员死亡原因及减少死亡措施[J].消防科学与技术, 2008, 27 (6) :391-394.

[2]王宝兴, 经建生, 龚允怡.加大加强通风量对防止煤矿瓦斯爆炸的副作用[J].安全与环境学报, 2006, 6 (3) :5-8.

[3]王宝兴, 经建生.煤矿巷道瓦斯爆炸的产生模式[J].科学研究月刊, 2006, (9) :64-66.

[4]张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2001.

[5]王宝兴, 经建生.煤矿瓦斯爆炸主要原因的试验研究[J].安全与环境学报, 2004, 4 (增刊) :69-72.

[6]王宝兴, 经建生.瓦斯的“优异特性”试验研究[J].消防科学与技术, 2010, 29 (1) :16-18.

[7]王宝兴, 经建生, 由长福, 等.防止煤矿巷道内瓦斯爆炸的方法在试验巷道内的验证试验[J].消防科学与技术, 2005, 24 (3) :267-270.

沼气火灾与爆炸事故应急预案 篇2

沼气含有大量易燃易爆的甲烷气体，极易引发火灾与爆炸事故。，为避免或最大限度地减轻处置场沼气火灾与爆炸事故对国家财产和人民生命安全造成的危害，高效有序地开展排险救灾工作，保障处置场垃圾填埋处置工作的顺利进行，根据国家安全生产法和消防法等法律法规和市局对安全工作的要求，处置场本着“早预防，早安排，早落实”的原则，结合处置、覆盖、雨污分流膜覆盖工程和打沼气井等工作实际，经认真研究，制定了应急预案。

一、组织机构

1、防沼气火灾与爆炸事故抢险工作领导小组

组 长：

副组长：

组 员：

防沼气火灾与爆炸事故抢险工作领导小组负责领导抢险救灾工作。沼气站负责库区沼气浓度监测与抽排工作；生产科负责与科研院联系沼气导排工程和相关专业技术工作；保卫科负责巡查；填沼气站密切关注区域沼气浓度变化情况，负责作业区域禁止烟火，雷击天气停止作业，撤离人员，进行封场；安全科负责督查。

二、预防监控措施

1、防沼气火灾与爆炸事故抢险工作领导小组成员要以对国家财产和人民生命高度负责的工作态度，加强值班和安全检查，落实各项措施，保证通讯畅通。

2、沼气站加强抽排和监测工作，确保沼气不泄露。

3、工程绿化队购河砂10立方米，分别选点位堆放。

4、准备一台装载机，随时调动抢险。

5、综合服务队预留一台水车，配备高压喷头，加满水待命，保证随时出勤。

6、设备科负责库区警示标牌的制作与安置。

7、生产科督促科研院加快沼气导排工程施工与维护，督促各进场施工队随时检查各自设备的运行情况，发现老化及破损电路，应及时更换，以免发生电路短路，并定期检查线路接头、形状，防止短路跳火。

8、沼气站检测人员、填作业人员、施工人员、巡查人员及处置场所有职工一旦发现安全隐患，都有责任及时报告，使事故隐患得到及时消除和有效监控。

9、政工科加强垃圾场沼气引发火灾与爆炸事故的危害性和有关的排险救灾知识的宣传，大力报道先进人物和事迹，充分发动群众积极参与预防监控工作。

三、应急处理措施

1、单点一般性小火：由现场安全员组织现场作业人员和施工人员将其扑灭，同时上报场负责人。事后尽快查找安全漏洞，分析事故原因，完善安全保障措施。

2、多点一般性小火或单点大火：发生此情况安全员应立即通知领导小组负责人，运用现场水车、装载机、河砂进行扑灭。如有人员受伤，将其送至医院。

3、雷击和爆炸事件：如发生此类重大事件，安全员应立即通知“119”派出消防车到现场处理（直接拨打119或消防大队值班电话），同时向领导小组报告，通知相关作业人员和现场施工人员立即撤离，及时疏散人员，设立安全警戒线，防止无关人员进入。如有人员受伤，迅速将伤员送至医院。

领导小组成员接到爆炸事故报告后，应立即赶赴现场，指挥事故处理工作，并迅速将事故及排险救灾情况向市局报告，落实市局领导的指示。

应急小组接到指令后，以最快的速度积极开展工作，控制事故的蔓延和扩大，时刻保持与指挥部成员联络，及时汇报事故处理情况。

四、工作要求

1、全场上下要树立全局观念、整体意识，有工作分工和责任的划分，更重要的是团结协作和整体联动，以此保证全场工作的正常运行。

2、保证政令畅通，保持通讯通畅，自觉做到24小时全天候座机、手机的正常使用；工作时应开启对讲机，充分发挥对讲系统应有的作用。

3、开好会议，做好记录，责任明确，落实到位，坚持责任追究。

4、领导干部应履职到位，承担起队、组和本部门的工作职责，率先垂范，深入工作、深入现场、深入实际，遇有大雨主动联系、了解雨情、及时赶赴现场按工作职责，切实履行职责，杜绝在办公室听汇报、电话了解情况的现象，对情况不清、问题不明、现场未去、毫无措施的行为要严肃查处，决不姑息。

5、强化值班制度，实施夜间场、科领导加岗值守。严格场规场纪，坚持值班责任制。单位、部门发生漏岗、脱岗现象不仅要追查值班人责任，还要追究本部门领导教育管理的责任。

6、要加强巡护的安全防护，对危险地段采取远处观望了解的方式进行巡查；对危险区域或排险要有两人以上同行和作业，禁止忽视安全、无互救与应急措施条件下的单独作业。

油罐火灾爆炸危害性研究 篇3

关键词：油罐；火灾爆炸；故障树；指数评价法

油罐一旦发生火灾引起爆炸，其危害性是无法估量的，不但会危害人们的生命，还会造成严重的经济损失。像“八·一二”的黄岛油库火灾案，损失人民币三千多万元，有六百吨的原油白白流入大海，造成了严重的污染。根据调查，油库事故中有百分之四十以上都是火灾爆炸，而火灾爆炸中油罐爆炸又占了百分之二十五。如今的石化企业管理先进，可能不容易发生油管爆炸事故，但是一旦发生，其后果不堪设想，很难善后，造成的损失可能是企业无法承受的，甚至会导致企业破产。所以做好火灾爆炸事故的预防工作就显得十分必要了。

1 火灾爆炸危害性评价方法及其发展

有非常多的火灾危害评价方法，就常用的较成熟的几种做出了介绍。

1.1 故障树分析法 这种方法处于系统安全方面的较常用且很重要的分析法，以演绎法为原理，从最上面的事件开始，然后逐层分析发生每件事的直接原因，一直追踪到基本的事件，把原有生产系统中将有可能发生的灾害后果和会出现的各种事故条件用相应的逻辑关系表现出来，如设备故障、作业人员的错误判断和操作等。总的来说，这种分析法中把人、机、环境和事故紧密联系起来，相对来说分析的较全面。具体分析图如图1。

1.2 火灾爆炸指数法 评价油罐的火灾爆炸，主要应用的还有火灾爆炸指数法。它的评价项目选定主要由评价对象决定的，然后再来把项目系数进行确定，并套用相关的运算规律把总分值算出来。它是现阶段人们普遍认为比较合理的一种关于评价火灾爆炸的方法，主要包括：一是DOW化学公司的火灾、爆炸指数法。其应用历史已有四十多年了，理论简单易懂，方法独特，很容易掌握应用，在工业先进的国家应用广泛。把物质系数作为基础，然后得出火灾爆炸的指数，最后按照指数大小划分危险等级并给予整改措施。二是英国帝国化学公司蒙德工厂的蒙德评价法。它更为先进一些，考虑的影响因素更加全面，甚至包括人为措施后能抵销的危害性，所以危险指数更全面更高。三是日本化工省的六阶段安全评价法。这种方法以前面的为基础，同时又进行了改进，主要表现在改动和简化了物质和修正系数。目前处于探索阶段的评价方法有多元统计分析法、模糊综和评价法、层次分析法、改进的层次分析法及贝叶概率评价方法等，随着非线性科学的发展，火灾爆炸危险评价也已开始引入非线性科学的方法，如火灾危险评价的确定性混沌分析方法、网络火灾分叉现象研究等。

2 油罐火灾爆炸研究的内容

油罐内储存的都是易燃易爆类的产品，一旦发生了火灾，扑灭火源所需的时间较长，并且难度相当的高，所以必须重视防火防爆工作，切不可忽视。因此，预防就得从引起的原因和因素方面着手，并正确的对危害性进行评价，尽可能的多制定各种应急预案，要是不慎发生，也可把对人员和财产的危害性降到最低。

2.1 正确评价油罐火灾爆炸发生后的后果 正确评价油罐火灾爆炸发生后的后果需要结合各种危害因素进行客观评价，争取预测出导致油罐火灾的主要因素，并且把发生火灾后会造成的危害范围和危害程度进行诠释。

2.2 建立油罐危险性评价指标体系 ①危险性评价指标体系的建立。建立系统危险性评价指标体系是系统进行危险性评价的首要工作。评价结果是否可信取决于指标体系的科学性和合理性。所以评价指标的建立必须考虑到一切可能影响系统危害性的各种因素，同时这些因素非常的复杂多样，并且有着模糊不清的系统指标，不能重精确定性的定量指标，而忽视定性指标。②量化危险指标评价体系。一是划分危害等级，不同的国家和爆炸指数法有不同结果的等级划分法，可分为四级、五级或者九级。二是处理评价指标的特征值。影响油罐的因素繁多，复杂多样且不确定，无法得到精确的特征值。基于这种情况，可用专家的评议方法，按照模糊数学概念，不需要一个精确的特征值，而是根据情况得出区间值，再结合相关专家给出的指标特征值，两者整合后得出更科学的结果，更接近现实情况。三是权重在危险评价指标中的确定。由于系统具有复杂性，而且指标也具有模糊性，所以很难得到一个科学合理的权重指标。在确定油罐各项指标的劝值时建议使用层次分析的方法。

3 油罐火灾爆炸研究思路和方法

①我们通常会使用多种方法来收集和整理油罐在爆炸方面数据，尤其是采集现场的第一手资料，进行认真分析和比对，进行研究和反思。并且要详细了解和学习爆炸的各种法律法规。不断地充实在爆炸方面的最新理论知识，以及掌握有关爆炸方面的评价方法和体系。②结合已经建立的有关油罐防火防爆危险评价法的建立原则，认真考虑尽可能的影响因素，研究分析各种方法的利弊，然后选择根据科学理论建立新的危险评价方面的体系。③合理运用事故树分析方法与道化学公司等评价方法，从而准确预测出可能引起油罐因火灾而爆炸的主要原因，可以借用爆炸事故中伤害模型的有关思想，转换思维，多运用化学方面和物理方面的理论知识，创设一种主要研究油罐防火防爆的评价模型，最大程度预测事故的危害范围和系数。④油罐每次发生的事故不同，造成的危害性大小也不同，随之就会出现千差万别的评价结果，所以要明文指出油罐防火防爆的重点因素和预防措施，并给出预防建议。研究中可以结合模糊数学、层次分析法、基于人工神经网络的评价方法及突变理论等新理论知识，能够使评价的结果更加合理、可靠。

4 研究油管火灾爆炸的重点和难点

油品储罐火灾爆炸事故分析与防范 篇4

1 冒罐遇明火发生爆炸火灾事故

1.1 典型事故案例

(1)1997年6月27日21时26分,某化工厂储运分厂油品车间储罐区发生特大爆炸火灾事故,造成9人死亡,39人受伤,直接经济损失1.17亿元。事故的直接原因是:卸轻柴油时,由于石脑油和轻柴油阀门处于错开错关状态,泵出的轻柴油不能卸入轻柴油B号罐,而进入了满载石脑油的A号罐,导致石脑油大量“冒顶”溢出,溢出的石脑油及其油气在扩散过程中遇到火源,产生爆炸和燃烧[1]。

(2)1993年10月21日18时15分,某炼油厂油品分厂半成品车间汽油罐区310汽油罐(10 000 m3)在进行汽油加剂循环调合时,操作工因误开了该罐泵前的另一汽油罐(311号罐)的入口阀,致使311号罐汽油通过泵打入310号罐内,高液位报警后,操作工以为是误报警,致使汽油从310号罐大量外溢,在罐区内挥发扩散,遇一民工驾驶载垃圾的拖拉机致310号罐55.5 m处引起爆燃,310号罐顶发生大火,造成重大火灾事故,2人死亡。

1.2 风险分析

事故发生的主要原因有:(1)因油罐容积较大,收油时间较长,有时要收几天时间,当达到油罐安全高度时,需要改罐,此时人员思想易麻痹,尤其发生在晚上时,操作人员不能及时发现,遇明火易发生大的爆炸火灾事故。(2)操作人员违犯劳动纪律,夜班睡岗、脱岗或注意力不集中,违犯操作纪律引起误操作或误动作,巡回检查、值班检查不认真,不能及时发现事故苗头。(3)误操作或误动作,现场出现大面积跑油时,可燃气体报警器未起到应有作用。(4)油罐的液位报警设施误报、不准、声音小或未被关注到。(5)罐区封闭化管理及防爆管理有漏洞,有违规机动车辆出入或非防爆电器设备使用,使之产生火花。

1.3 防范措施

此类事故危害大,经济损失大,人员伤亡多,社会影响极大,必须从根本上采取措施彻底避免。(1)在油罐液位将要达到安全高度时,要在该时间节点内高度关注,及时改罐操作,并实行确认制度。(2)严格岗位巡检制度,因罐区一般面积较大,巡检一次需要较长时间,要合理安排巡检路线,关注油罐运行动态,及时发现异常并处理。严格劳动纪律,严禁监控运行油罐人员不按规定夜里睡岗,罐区值班人员、调度人员要及时相互沟通、提醒。(3)进行标准化操作,有完善的确认制度,防止误操作。配备现场电视监控系统和可燃气体报警系统,认真监视异常情况。(4)保证液位显示及报警设施完好,误报警或声音小或有其它故障时要及时维修,维修过程要有预案。(5)严格罐区封闭化管理,严禁未经允许车辆随便进入,落实各种防止产生火花的措施。

2 雷击引起的油罐爆炸火灾事故

2.1 典型事故案例

(1)1989年8月12日9时55分,黄岛油库5号原油储罐(2.3万m3)遭受对地雷击,产生感应火花引爆油气,造成油罐特大火灾爆炸事故,19人死亡,100多人受伤,直接经济损失3 540万元。

(2)2006年8月7日12时18分左右,某输油站16号15万m3原油储罐遭雷击起火,起火点多达5处之多。

(3)2007年9月20日10时许,某输油分公司兰州首站储油罐区24号罐(内存2万m3~35号柴油)遭雷击起火爆炸,地面产生流淌火,罐区固定冷却系统启动泵机械损坏。

2.2 风险分析

雷击是通过电、热、机械等效应产生破坏作用。一是电效应破坏,雷击对大地放电时电流变化很大,可达到几万甚至几十万安培,产生数十万伏的冲击电压,足以烧毁电力系统的电机、变压器等设备。绝缘被击穿,电线烧断,电气短路。雷击还引起静电感应和电磁感应危害。静电感应是指雷云贴近地面时导体感应出静电荷,当雷击放电后导体感应电荷积聚在金属表面,呈现感应静电压,高达上万伏特,发生火花放电,遇到可燃气体立即燃烧爆炸。如浮顶油罐顶有感应电荷对罐壁放电,可能引起浮顶罐雷击着火,因此油罐要良好接地。电磁感应会产生火花,点燃油气形成火灾。二是热效应破坏,大电流通过导体变热能,雷击点的发热能量约为500~2 000 j,可以熔化50~200 mm3的钢。当雷击冲入油罐时会立即引起火灾爆炸事故。三是机械效应破坏,雷击时气体剧烈膨胀,使物体间隙胀大,建筑物受雷击气浪被损坏,油罐变形等。目前大型油罐大多采用外浮顶结构,采用二次密封,中间积聚可燃气体,泄漏遇雷击火灾爆炸,另外静电导地设施缺陷不能将雷击能量有效导地。

2.3 防范措施

参照中国石化《大型浮顶储罐安全设计施工、管理暂行规定》,应采取如下防范措施:

(1)防雷设施方面:大型储罐要做好防雷接地;罐体基础自然接地应与罐区接地相连,连接点不少于两处;大型储罐接地体系应采用不小于4×40 mm热镀锌扁钢;引下线宜在距离地面0.3 m至1.0 m之间装设断接卡,断接卡用2个M12的不锈钢螺栓连接并加防松垫片固定。大型储罐宜设避雷针;浮顶应与罐体做电气连接,连接线不少于两根,每根导线就选用截面积不小于50 mm2扁镀锡软铜复铰线或绝缘阻燃护套软铜复铰线。连接点同铜接线端子及2个M12的不锈钢螺栓连接加防松垫片固定,宜采用可靠的连接方式将浮盘与罐体沿罐周做均布的电气连接。与罐体相连的电气、仪表应采用金属屏蔽保护。配线金属上下两端与罐壁宜做电气连接。在相应的被保护设备处,应安装与设备耐压水平相适应的浪涌器。

(2)在储罐密封方面:大型储罐应设置二次密封装置,罐型与浮顶之间的环型密封间隙在5~10万m3时应符合200~250 mm,10万m3以上应为250~300 mm,当一次密封选用软密封时,应选择浸入液面的安装方式,二次密封应采用带油气隔膜的密封结构,其结构应能保证橡胶刮板与罐壁之间形成良好的面接触。一次密封与二次密封不应有金属突出物。一次密封的安装位置设计,应有利于最大限度地减少油气空间和形成液封。对密封原件和材料应提出详细的技术要求和安装验收技术条件。

(3)油品进出口管道,应采取防止浮盘飘移损坏密封或造成密封处泄漏的措施。

(4)做好维护与管理:一是应定期对大型储罐的一、二次密封进行检查,并对密封圈处的可燃气体进行监测,确保密封运行的安全可靠性。二是灭火作战方案应对灭火时消防水及泡沫液的使用进行合理安排。三是在每年雷雨季节前,组织专业人员对等电位和接地系统进行检查、检测和维护,必要时挖开地面抽查地下隐蔽部分锈蚀情况,发现问题及时处理。四是设置消防系统、可燃气体报警系统和电视监控系统,大型储罐区的电视监控系统必须24小时监控,大型储罐区的火灾报警系统应定期进行检查,以确保运行正常。

3 静电引起的油罐爆炸火灾事故

3.1 典型事故案例

(1)2002年12月20日,根据生产安排某分公司五联合车间环烷酸装置,将罐202/B(催化汽油碱渣罐,200 m3,当时液位2.4 m)内催化汽油碱渣倒入罐V201(催化汽油碱渣罐,400 m3,当时液位3.3 m),以便生产急用。当操作工启动泵后约20 s,V201、V203相继发生爆炸并着火,罐顶飞出20 m外,罐体倾斜损坏,幸无人员伤害。事故原因为V201为上部进料方式,进料口离罐底约7.8 m(罐高9.1 m,当时液位3.3 m),液面之上存在较大的可燃气体空间,而且碱渣面上有大约400~500 mm油品,在启泵开阀的瞬间,物料喷溅产生静电火花,引爆罐内可燃气体。

(2)2005年3月3日,某石化公司炼油厂装运车间3名员工在进行污油回收作业过程中,Z-4污油罐发生爆炸,导致2人死亡。事故的主要原因为操作人员在用车载泵向污油罐倒污油时,倒油胶管出口未插入污油罐液面,喷溅卸油,导致污油与空气摩擦产生静电,引燃罐内气体,发生爆炸。

3.2 风险分析

静电引发火灾爆炸的条件是:积聚的所形成的静电场具有足够大的电场强度或电位差;放电发生在可燃混合介质中;可燃性混合物在爆炸极限内。对于一般油气混合介质,最小引燃能量为0.2 mj。在石油化工生产过程中和油料装卸作业时,物料沿着管路流动,摩擦起电,使管壁和物料分别积聚性相反的电荷,其电位可以达到很高的量值,易在金属物体的不良导电部位放电引发火花,导致燃烧和爆炸。当采用上进料方式向低液位油罐进料时,可燃液体势能撞击油层表面也可产生静电火花,引燃上部形成爆炸极限的可燃气体发生爆炸火灾事故。在向油罐中倒油时,因胶管未插入液面以下,因喷溅导致油品与空气摩擦产生静电火花,发生火灾爆炸的事故案例较多。

3.3 防范措施

(1)按照标准规范落实消除静电措施,一是可靠接地,油罐接地考虑防静电和防雷击,接地电阻保证≤100 Ω,浮顶油罐设浮顶油罐接地线,通常是铜质,单根导线截面积≥25 mm2。二是油面与大气隔离,设氮封,浮顶结构,防止爆炸性气体混合物存于罐内。三是改进工艺,采取油罐下部进料,控制流速<4.5 m/s,保证层流,避免湍流,防止飞溅。四是使用与本体电导率不同的配件。五是清除罐内不接地的金属悬浮物。六是正确操作,穿防静电服,安装消除人身带静电的设施。

(2)防静电管理方面:一是要每年检测一次油罐静电接地电阻。二是在日常巡检时检查接地是否有腐蚀断裂现象。三是控制进料速度。四是对浮顶油罐的浮顶静电导出铜线定期更换。五是严格劳保着装,严禁在规定的防爆区域内使用手机等通讯工具,操作时严禁使用非防爆工具。

4 硫化亚铁自燃引起的油罐爆炸火灾事故

4.1 典型事故案例

(1)2001年4月,某石化公司重整车间3 000 m3的立式钢制内浮顶罐在大检修期间突然冒白烟,在消防人员向罐顶打消防泡沫时,发生闪爆,并有浓烟冒出,事故原因是付油过程中硫化亚铁与空气混合自燃。

(2)2005年7月16日,某分公司焦化装置操作人员发现罐顶脱硫罐气相出口着火后将其熄灭,后发现冷焦水罐液位下降,要求外操提升液位,操作工开阀后,冷焦水罐发生闪爆,80 ℃左右的冷焦水喷出,现场两名职工被轻度烧伤。

(3)2006年3月3日,某石化公司1 600 kt/a焦化装置冷焦水罐发生闪爆,罐体从地脚螺栓脱开后飞出50 m,砸至低压配电柜电间墙上,造成配电间局部损坏,装置紧急停工。事故原因是,罐向外倒水过程中空气吸入罐内形成爆炸性混合物,硫化亚铁自燃,引起爆炸。

(4)2010年5月11时30分左右,某分公司炼油事业部储运2号罐区石脑油罐发生火灾事故,造成1台5 000 m3的油罐报废。经过调查分析,判断火灾为硫化亚铁自燃所致。

4.2 风险分析

硫化亚铁本身不是易燃物,在常温下与空气发生氧化反应,该反应是放热反应,如果反应环境中没有可燃烃类,则有可能出现烟雾,如果有可燃烃类物质,就有可能发生燃烧和爆炸。以上几起事故都是由于油品中含硫量较高,经过长时间的运行,在罐内壁、加热器和内浮盘等处产生了硫化亚铁,由于硫化亚铁具有还原性,当温度达到一定程度时,达到了爆炸、燃烧所需要的最小点火能量而引起闪爆、着火,导致了事故的发生。

一般情况下,油品储罐内壁没有防腐涂层,腐蚀生成的硫化亚铁附着在储罐内壁上。长期处于气相空间的储罐内壁腐蚀特别严重,内防腐层被腐蚀成一层较厚的,柔性很强的胶质物,付油状态时,大量空气被吸入并充满油罐的气相空间,原来浸没在浮盘下和隐藏于防腐膜内的硫化亚铁也逐渐暴露出来,并在胶质膜薄弱部位首先发生氧化,迅速发热,氧化释放的热量由于胶质膜对硫化亚铁的保护作用而不能及时扩散,温度急剧升高促进硫化亚铁氧化,进而发生自燃引起油品火灾爆炸事故。

4.3 防范措施

一是将罐体内部做防腐处理,阻止油品中的活性硫与罐体发生反应,避免硫化亚铁的生成。二是油罐尽量不在低液位运行,硫化物的低聚物密度比较大,一般沉在油罐底部,只要液位覆盖沉积物,与空气隔离,没有氧气,缺少了燃烧的条件,就不会发生自燃。三是储罐设氮封设施,降低储罐内氧含量。四是使用化学清洗剂等,清除罐底积聚的硫化亚铁。

5 用火施工作业引起的油罐爆炸火灾事故

5.1 典型事故案例

(1)2007年1月16日,某分公司承包商对污水汽提装置2台3 000 m3污水罐更换楼梯及平台板,在切割平台时将罐顶平台割穿,引爆罐内油气,导致罐顶作业的2名承包商员工1死1伤。

(2)2008年4月28日,某分公司承包商对净水车间的含油污水罐(G601号)进行增加氮风管线施工作业,开具了“二级用火作业许可证”,超出用火范围,上罐气焊切割人孔盖最后一个无法打开的生锈螺栓,发生罐内爆炸,造成1人死亡,2人受伤。

5.2 风险分析

清空而未彻底处理的油罐、含油污水罐、含硫污水原料水罐等,常被认为是空罐或水罐,忽视其重大风险,施工用火引发爆炸火灾事故。在这些含油的储罐中,只要有足够的空间,少量的轻质油品或污油在环境温度升高时挥发,极易形成爆炸性气体,当进行用火作业时,火花引起爆炸,瞬间释放能量,造成施工人员伤亡和罐体破坏。如果罐中还存有油品,则爆炸后燃烧引发火灾。对于含油污水罐的火灾爆炸风险,容易被人轻视或危害识别及分析不到位,措施不落实。施工人员多为承包商外来施工人员,安全意识及知识欠缺,如果对施工人员现场管理不到位,降低用火等级,未做环境气体化验分析,“三不用火”安全措施不落实等,就容易发生爆炸火灾事故。

5.3 防范措施

在油罐上用火作业,首先要充分进行危害识别和风险分析,要按照重大风险作业来认真对待,能不用火作业则不用火作业,非要用火作业不可的一定要制定特殊的措施,如隔离、置换、充惰性气体等,进行化验分析,排除内部形成爆炸性气体的可能。其次,严格用火作业许可证审批程序,严格措施的落实及确认,实行“一处一证一人”制度,不能随意变更用火部位,严格执行“三不用火”。第三,管理人员要向施工人员进行作业前安全交底和安全教育,落实领导干部在场带班制度,制定相应应急预案。

6与生产运行装置协调不当操作失误引发的油罐爆炸火灾事故

6.1 典型事故案例

(1)2006年1月21日上午约9时,某分公司焦化装置在开工过程中,将吸收稳定干气误操作引进罐区的粗柴油线,后进入储油罐区802号柴油罐中,该罐为10 000 m3拱顶罐,内存柴油3 000 m3,干气进入罐后,罐压力迅速升高,造成罐顶焊缝撕裂,引发大火,经过两个小时扑救,将火扑灭。

(2)2003年4月19日凌晨2时,某石化公司烯烃厂ARGG装置分馏塔操作波动,操作人员在改流程时没有按照操作规程打开稳定汽油去不合格线的阀门,而打开了粗汽油去不合格油线阀门,并且未关闭粗汽油进吸收塔的阀门,使吸收塔内1.08 MPa压力的贫气倒串,顺不合格油线进入常压储罐T311-5(容积为650 m3),导致罐严重超压,罐根部撕裂,发生爆炸、燃烧,向东移位4 m,进而引发T311-3(容积为862 m3)罐超压爆炸。经过两个多小时扑救,将火扑灭。

6.2 风险分析

油罐作为生产装置的配套储存设施,与生产装置结合十分紧密。油罐对于温度和压力有着较为严格的要求,而对于生产装置存在着不同压力、不同温度、不同轻重组分的介质,当把轻组分误操作成重组分进入罐区,或在异常情况下,为了泄压将轻组分送入装置污油罐,都会导致油罐压力迅速升高,造成冲顶冒罐或油罐撕裂,发生火灾爆炸事故。当超出油罐允许温度较高的物料误进入油罐内时,有发生自燃产生火灾爆炸事故的风险。

6.3 防范措施

在生产装置开停工的过程中,要加强生产装 置与罐区的生产协调,生产调度要合理精确指 挥。严格操作规程,在调整操作和改动流程前要执行确认制,防止因误操作引发油罐爆炸火灾事故。在生产装置处于异常情况下,严禁随意将轻质组分排入污油罐进入罐区。严格罐区工艺纪律,防止来料超温超压。加强工艺技术管理,充分考虑并实现防止高压串低压的措施。

7 结 论

为避免油品储罐发生重大火灾爆炸事故,除了要按照新的标准规范不断完善油品储罐及罐区的各种安全措施,实现油罐的本质安全外,还要加强各项安全管理,一方面要提高操作人员的安全意识及素质,严格执行工艺纪律、操作纪律、劳动纪律,防止各种误操作和失误引发的油品泄漏,防止违规操作或用火。另一方面要加强对油品罐区各种火源的管理,加强各种安全设施的检查及维护,消除事故隐患。

摘要：对石油化工企业油品储罐因冒罐、雷击、静电、硫化亚铁自燃、用火施工作业和与生产运行装置协调不当等引发的六类典型火灾爆炸事故案例进行了风险分析,提出了有效的防范措施,防止事故发生。

关键词：油品储罐,火灾,爆炸,防范措施

参考文献

列车火灾爆炸应急预案 篇5

一、应急处置小组分工及职责

为加强旅客列车发生火灾爆炸时的应急处置工作，班组成立列车火灾爆炸应急处置小组。应急处置小组分工及职责为：

1.指挥组：由列车长负责，乘警长、检车长、餐车长、行邮人员为组员。对列车发生火灾爆炸处置工作统一指挥，各小组必须坚决服从命令，根据分工和火灾情况相互配合，协同作战。

2.疏散组：由休班车长负责，休班值班员、列车员、乘警、其他工作人员为组员。接到火灾警报后，立即携带抢救工具赶赴火场，迅速救助受火灾威胁人员脱离危险场所，疏散到安全地带。检车人员配合运转车长解体列车，隔断火源。做好防护和列车防溜工作。

3.灭火组：由当班列车长负责，起火车厢列车员、当班列车员、值班员、乘警、车辆乘务员为组员。负责切断火源、电源、立即携带灭火器赶赴现场，全力扑救，尽快灭火。

4.伤员抢救组：由当班软卧列车员负责，兼职广播员、餐车工作人员为组员。负责对受伤旅客进行救治。如伤情严重及时向有关部门请求帮助。

5.警戒组：由乘警长负责，乘警、起火车厢邻近前后休班列车员为组员。负责维护现场秩序，设立警戒。警戒重要部位，抢救重要物资，监督飞火蔓延，保护火灾现场，防止趁火打劫。乘警要及时收集旁证、物证、做好笔录，调查事故原因，做好善后处理工作。

各班组要根据所值乘列车编组、乘务组织及工作实际，适时删减或调整以上分工及职责。

二、旅客列车消防信息反馈图（火情较大时）

三、现场应急处置措施和流程

1.初起火情时的处置

列车发生火情时, 起火车厢当班列车员应立即疏散起火部位旅客，判断火情能够迅速扑灭时，就地取材或使用灭火器扑灭。扑灭后，列车员要保护好现场，并将信息以传递方式报告列车长，严禁惊慌失措，大声呼救，避免引起旅客恐慌。在列车长、乘警长、检车长未到现场处理前，起火车厢列车员要注意查看冒烟起火部位，防止复燃。列车长、乘警长、检车长赶到现场后，对起火部位进行全面检查，确认火已完全熄灭后，保护好现场，调查取证，初步确定起火原因。

列车长及时将事情概况向段派班室进行汇报，车辆乘务员对损坏设施设备进行处理和修复。

2.火情较大或发生爆炸时的处置

（1）立即停车。列车在运行中发生火灾无法马上扑灭或运行中发生爆炸严重威胁行车和旅客人身安全时，起火车厢列车员或其他乘务人员要选择利于疏散旅客的开阔地点，使用紧急制动阀停车。确认因列车火灾难以扑灭时，起火车厢列车员要立即将信息通知前、后车厢列车员, 起火车厢的前、后车厢列车员立即将车厢起火信息以对讲机或逐车传递的方式通知其他列车工作人员，列车工作人员闻讯后须立即赶赴起火车厢进行疏散及扑救。传递时注意不能大声呼叫，惊慌失措。原则上不得使用列车广播公布列车发生火灾的信息，防止引发混乱，致使旅客惊慌失措，不听从指挥，盲目跳车，造成伤亡。信息传递内容包括车厢号、起火位置、火势等情况。

因列车拥挤难以将起火信息迅速传递时，列车工作人员要使用对讲机将起火信息迅速传递到其他列车工作人员，尾部车列车员负责向运转车长或检车人员传递起火信息。

（2）疏散旅客。起火车厢列车员应迅速组织本车厢旅客放弃携带物品，指导旅客用湿毛巾、手帕等捂住口鼻，采取低姿行走的方式，向安全位置疏散，尽力阻止旅客携带大件行李逃生。如车厢内浓烟弥漫时，列车员应引导旅客疏散方向。

防止疏散到车下的旅客在跨越列车股道转移到安全地带过程中，被过往的其它列车撞伤。列车未停稳时，乘务人员将旅客疏散到相邻未起火车厢（尽量向起火车厢运行前方车厢疏散），严禁使用消防锤破窗跳车逃生。列车停稳后，乘务人员要立即打开列车运行方向左侧或没有股道一侧的边门进行疏散下车，车上列车员要站在旅客容易发生拥挤踩踏的狭窄地点进行疏散。车下乘务人员要劝阻疏散下车的旅客不能站在股道内，防止被邻线过往的其它列车撞死撞伤，力求将全部旅客疏散到安全地带。情况紧急时打开车窗或使用安全锤击碎车窗玻璃疏散旅客，对重点旅客给予帮助。

（3）迅速扑救。列车长、乘警在接到报告后，应立即组织“三乘”人员赶赴现场，本着“先人员、后财产”的原则，统一指挥扑救。各车厢乘务员要维持好秩序，防止旅客跳车，对已经疏散的旅客严禁再返回起火车厢。在扑救时，非紧急情况下不得使用安全锤打破车窗，以防空气流通加速火势蔓延。各车厢列车员将全列灭火器迅速传递到起火车厢使用，灭火组各成员注意自身安全，火情较严重时，立即退出火场，以控制火势进一步蔓延为主，及时拨打当地“119”援助。

火灾与爆炸 篇6

【关键词】LNG加气站；火灾爆炸；防火防爆设计；灭火系统

1.引言

LNG是液化天然气的缩写形式，具体是指将天然气经过脱水、脱重烃、脱酸性气体等一系列净化处理，然后进行-162℃深度冷制，从而形成液体，供人们使用。常温常压状态下，液化天然气的体积约为同量气态天然气的1/625，采用该方式存储，能大大节约存储空间，更好满足人们使用的需要。另外，由于LNG体积小，密度大，储气瓶质量轻，小汽车充气一次可行驶300-800km，对汽车运行具有积极作用，深受很多驾驶员的喜爱。同时还可以像油品一样对其进行运输，具有压缩天然气、液化石油气的优点，还可以克服它们质量大，占用空间大，运输困难的缺陷，在实际工作中使用具有更为顯著的优势和特点。由于LNG具有上述显著特点，同时还有利于保护环境，因而其应用也越来越广泛，LNG加气站的建设数量也在不断增多。随着LNG燃料技术的广泛应用和LNG汽车的推广，做好LNG加气站设计工作，实现对火灾爆炸的有效预防，确保LNG加气站安全运行是摆在人们面前的一项重要工作。下面将分析火灾爆炸的危险性，并就防火防爆设计提出相应对策，希望能够为实际工作提供启示和借鉴。

2.LNG加气站的火灾爆炸危险性分析

LNG加气站的主要设备包括储罐、泵、汽化器、加气机等，为确保这些设备正常运行和工作，必须做好设计工作，使其更好发挥作用。加气站工艺流程包括卸车、调压、加气、泄压，在每个环节都必须严格遵循相关规范流程，确保加气站安全。如果没有严格遵循相关规范要求，可能导致火灾爆炸问题发生，给LNG加气站的安全运行带来威胁。

2.1引发火灾爆炸。LNG加气站的主要成分为甲烷混合物，燃点650℃，闪点-190℃，爆炸极限5%—15%，最小点火能量0.28mJ，火灾危险性为甲类。LNG是一种低温液体，存储于管道之中，在热传导或热量的影响之下，会导致系统中的一些液体蒸发为气体，使得系统压力升高，当安全泄压装置故障或泄放能力不足时，会引发储罐或管道超压爆裂现象。卸车和加压流程中，如果人为操作存在失误情况，会引起LNG泄漏现象发生，泄漏后LNG气体会不断扩散，遇到火源便会发生火灾。另外，LNG气体会被空气气化，与空气形成爆炸混合物，一旦遇到点火源，便会引起燃烧爆炸现象发生。

2.2爆炸危害性大。LNG最大爆炸压力6.8kg，60m3的储罐发生泄漏，泄漏天然气量最大值为32400m3，并且会形成倒圆锥体扩散现象，爆炸影响范围约60m。一些LNG加气站位于城市人口密集处，或者处于盛行风的下风向，一旦发生爆炸事故，不仅会造成巨大的经济损失，还可能导致人员伤亡。

2.3爆炸处理难度大。泄漏的LNG会灼伤人体，影响抢险人员靠近，导致火灾爆炸事故危害性进一步增大。火灾爆炸会形成流淌火，引发加气站周围建筑物燃烧，也进一步增大灭火的工作难度。如果加气站具有多个储罐，可能引起重复爆炸现象，不仅威胁加气站工作人员的安全，还会进一步加大事故所带来的损失。

3.LNG加气站的防火防爆设计对策

3.1平面布置。做好平面设计是十分重要的一项工作，必须对此足够重视，确保LNG加气站安全运行。坚持有利生产、方便管理、确保安全、保护环境的原则，考虑场地实际情况，对LNG加气站各项设施进行科学合理布置。设计中应该确保加气站四周空间开阔，与加气站工艺设施30m范围内不得设置构筑物、建筑物。设计中要根据NB/T1001的相关规范标准为指导方针，合理设置储罐、放散管管口、撬体与站内建筑物和构筑物、站房等的防火间距，确保满足相关规范标准，促进施工任务顺利完成，有效保障加气站的安全运行。除了朝向道路一面之外，LNG加气站其余三面都设置2.2m高的非燃烧体实体围墙，LNG储罐四周设置混凝土防护堤，有效容积为80m3。通过采取这样的设计对策，一旦发生泄漏事故，也能有效避免LNG出现四处扩散现象，降低事故所带来的损失。

3.2工艺技术防火对策。设计中严格以NB/T1001第6章的规定为指导规范，确保防火设计满足要求，同时还采取以下设计对策。选择工艺优良、技术先进的管件、管线，确保满足相关要求，产品得到权威机构认证。合理设置切断装置，储存、气化、加气室，值班控制室，加气站现场都要设置紧急切断系统。这样在紧急状态下，能迅速关闭管道阀门和泵电源，确保设备安全。另外还要设置检测报警装置，当发生泄漏情况，在天然气和空气形成爆炸性混合物之前，能够将信号传递给控制室，为采取措施处理和应对事故提供方便。

3.3电气、仪表设计对策。LNG加气站供电等级通常为三级，站内电力线路用电缆并穿钢管直埋敷设。同时在整个设计过程中，要严格遵守《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）的规定以及其它国家规范标准。做好供配电、防雷、防静电设计工作，促进各项电气、仪表设备正常运行，从而更好掌握LNG加气站运行情况，有效保障加气站的安全。

3.4消防、给排水设计对策。根据NB/T1001第7章的规定，在储罐区、站房、配电室分别配置4kg干粉灭火器，加气区配置2台35kg推车干粉灭火器。防护堤外配置灭火沙子2m3，灭火毯5块。设置消防给水系统，站内排水系统设置水封装置，确保日常供水和消防用水需要，一旦发生火灾能迅速用灭火设备进行灭火，尽量降低火灾带来的危害。

3.5配置高倍数灭火系统。为确保LNG加气站的安全，预防火灾爆炸事故发生，还需要为加气站配置高倍数灭火系统。研究表明，加气站日常运行中，如果储罐、管道、连接处发生破裂现象，重要阀门失效，往往会引起重大泄漏事故。针对这种情况，可采用高倍数泡沫覆盖在泄漏的LNG上面，从而降低蒸汽产生速率，减少可燃气体覆盖范围。一旦LNG加气站出现泄漏事故，利用高倍数灭火系统能快速控制和消灭明火，实现对事故的有效处理，尽量降低火灾爆炸事故所带来的损失。

4.结束语

目前，LNG加气站还处在发展初期，在设计和使用过程中可能存在不足之处。NB/T1001的发布与实施，为LNG加气站合理设计提供相应的依据。因此在设计过程中，应该严格遵循这些规范要求，确保设计的科学性与合理性。另外还要选择安全、可靠的设备、材料，保障安全技术的先进性与科学性，避免LNG发生泄漏现象，有效防止火灾爆炸现象发生，确保LNG加气站安全运行。

参考文献

[1]安春晖.某CNG加气站的火灾爆炸危险性评价[J].消防科学与技术，2014（7），828-832.

[2]潘光泉.LNG加气站的火灾爆炸危险性分析及防火防爆设计[J].消防技术与产品信息，2012（9），3-4.

火灾与化学性爆炸事故的控制措施 篇7

阻火装置的作用是阻止燃烧或爆炸的火焰窜入容器或管道内设备内蔓延扩展。常用的阻火装置有安全水封与阻火器。

1.1 安全水封。

它以水作为阻火介质, 一般安装在压力低于0.2大气压的气体管线与生产设备之间。常用的安全水封有开敞式和封闭式两种。正常工作时, 来自气体发生器或储气容器内的可燃气体从进气管经安全水封到生产设备中去。一旦火焰从进气侧进入水封即被熄灭。而从出气侧进入筒内即发少回火现象时, 首先反应产物在筒内产生压力, 水被压入进气管和安全管, 进气管被切断, 同时筒内水面下降, 当水面降至安全管下端时, 燃烧产物经安全管排入大气, 火焰也被熄灭, 从而阻正了火势的蔓延。

安全水封的可靠性与筒内水面高度直接有关, 水面过高, 可燃气经水封的流动阻力就大;水压过低, 则起不到水封作用。由于气体会带走一定的水分, 会使坡面下降, 所以在使用中要通过水位计或水位阀经常检查筒内水面高度。寒冷时节为防止水冻结, 可加入适量的防冻剂。如已冻结, 只能用热水或通入蒸汽加热解冻, 不得用明火或高温烘烤。在设备不用时, 也可将水倒出。

1.2 阻火器。

我们知道, 管道直径越小, 火焰在其中越难蔓延, 当管径小于可燃气体的临界直径时, 火焰便不能蔓延。这是由于器壁的冷却作用所致, 阻火器就是根据这个原理设计的。它装设在管道上, 能切断来自任一端的火焰。阻火器一般安装在容易引起燃烧爆炸的高热设备、燃烧室、高温氧化炉、高温反应器与输送可燃气体、易燃液体蒸气的管线之间, 以及可燃气、易燃液体蒸气的排气管上。

阻火器中起阻火作用的是阻火构件, 它具有足够小的缝隙, 当火焰进入组火器时, 便被阻火构件切断, 而阻止火焰扩展到另一侧。根据阻火构件的不同, 阻火器可分为:筛网式阻火器、缝隙式阻火器、粒状材料填料式阻火器和金属陶瓷阻火器等。除了缝隙大小外, 影响阻火效果的还有阻火器的长度、作用与其长度有直接的关系。

2 灭火措施

2.1 灭火原理。

一切灭火措施, 都是为了破坏已产生的燃烧条件。根据物质燃烧原理和向火灾作斗争的实践经验, 从灭火的原理分, 灭火的基本方法有如下四种。

2.1.1 隔离法。

就是将火源处或其周围的可燃物质隔离或移开, 燃烧会因缺少可燃物后停止。则将火源附近的可燃、易燃、易爆和助燃物品撤走;关闭可燃气体、液体管路的阀门, 以减少和阻止可燃物质进入燃烧区;设法阻拦流散的液体;拆除与火源相连的易燃建筑物等。

2.1.2 窒息法。

就是阻止空气流入燃烧区或用不燃物质冲淡空气, 使燃烧物质得不到足够的氧气而熄灭。如用不燃或难燃物捂盖燃烧物;用水蒸气或惰性气体灌注容器设备, 封闭起火的建筑、设备的孔洞等。

2.1.3 冷却法。

就是将灭火剂直接喷射到燃烧物上, 以增加散热量, 降低燃烧物的温度于燃点以下, 使燃烧停止, 或者将灭火剂喷洒在火源附近的物体上, 使其免受火焰辐射热的威胁, 避免形成新的火焰。

2.1.4 抑制法。

就是使灭火剂参与到燃烧反应过程中去;使燃烧过程中产生的游离基消失, 而形成稳定分子或低活性的游离基, 使燃烧反应因缺少游离基而停止。

2.2 灭火剂

2.2.1 灭火原理。

水受热后, 温度升高, 达到沸点时又进一步汽化, 这些过程都要吸收热量, 而且水的吸热能力比其他液体要大。因此, 用水来灭火时, 能有效地吸收大量的热量。此外, 水与炽热的含碳可燃物接触时还会发生吸热的化学反应, 由此可见, 水在与燃烧物接触后, 就会通过物理和化学作用, 从燃烧物摄取大量的热, 迫使燃烧物的温度大大降低而最终停止燃烧。

水遇到炽热的燃烧物后蒸发产生的大量水蒸气.能够阻止空气进入燃烧区, 并能稀释燃烧区中氧的含量使燃烧区逐渐缺氧而减弱火势。

水溶性的燃性液体发生火灾时, 在允许用水扑救的条件下, 水与燃性液体混合后, 可降低它的浓度和燃烧区内的可燃蒸气的浓度, 使燃烧减弱甚至停止。用水灭火时, 高压水流强烈冲击燃烧物, 可以冲散燃烧物, 使燃烧强度显著减弱。

2.2.2 应用范围, 由喷雾水枪喷出、水滴直径小于100mm的水流称为雾状水。

雾状水比直流水的表面积大, 大大提高灭火效率。大量的微小水滴有利于吸附烟尘, 故可用于扑救粉尘、纤维状物质及谷物堆等固体可燃物的火灾。又因雾状水滴互不接触, 所以雾状水还可以用于扑救带电设备的火灾。但雾状水的射程较直流水近, 不能远距离使用。

2.2.3 注意问题。

与水接触具有爆炸危险的物质着火时, 不能用水扑救, 如遇水燃烧物质、熔化的铁水成钢水引起的火灾, 在它们未冷却前也不能用水补救, 因水在熔化的铁水或钢水的高温作用下会迅速蒸发并分解出氢和氧, 也有爆炸危险。非水溶性燃烧性液体的火灾, 原则上不得用水扑救, 但原油、重油可以用雾状水扑救。直流水不能用于扑救带电设备的火灾, 也不能扑救可燃粉建聚集处的火灾。

2.3 泡沫灭火剂。

凡能够与水混溶, 并可通过化学反应或机械方法产生灭火泡沫的灭火药剂, 称为泡沫灭火剂。它一般内发泡剂、泡沫稳定剂及其他添加剂和水组成, 按照生成泡沫的原理, 泡沫灭火剂可以分为化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂两大类。化学泡沫是通过两种药剂 (酸性和碱性药剂) 水溶液发生化学反应产生的, 泡沫中所含的气体是CO2。空气泡沫也称机械泡沫, 是通过空气泡沫灭火剂的水溶液与空气在泡沫产生器进行机械混合搅拌而生成的, 泡沫中所包含的气体一般为空气。根据发泡剂的类型和用途, 空气泡沫灭火剂又可分为蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、水成膜泡沫、合成泡沫和抗溶性泡沫五种类型。

2.3.1 灭火原理。

灭火泡沫是由泡沫灭火剂的水溶液通过化学、物理的作用, 充填大量气体后形成的无数小气泡。通常使用的灭火泡沫, 它的发泡倍数为2—1000, 相对密度为0.001。由于它的相对密度远小于一般燃性液体的相对密度, 因而可以漂浮于液体的表面, 形成一个泡沫覆盖层。且灭火泡沫还具有一定的粘性, 可以粘附于一般可燃固体的表面。总之, 泡沫灭火剂在灭火中起到如下的作用:燃烧物表面的泡沫覆盖层, 可使燃烧物表面与空气隔绝。

覆盖泡沫封闭了燃烧物表面, 可以遮断火焰的热辐射, 防止燃烧物的蒸发。泡沫析出的液体对燃烧表面进行冷却。泡沫受热蒸发产生的水蒸气可以降低燃烧物附近空气中氧的浓度。

2.3.2 应用范围。

泡沫灭火剂主要用于扑救非水溶性燃性液体以及一般固体的火灾。抗治性泡沫灭火剂还可用于扑救水溶性燃性液体的火灾。所有的泡沫灭火剂都术能用来扑救带电设备的火灾、遇水可能发生燃烧爆炸物质的火灾。蛋白泡沫由于具有良好的热稳定性, 因而在油罐灭火中被广泛使用。同时它析液较慢, 可以较长时间密封油面, 所以在防止油罐火灾蔓延时, 常将泡沫喷入未着火的油罐, 以防止附近着火油罐的喷射热引燃。它是石油化工消防中应用最广泛的灭火剂之—。氟蛋白泡沫弥补了蛋白泡沫流动性差、抵抗油类污染的能力低、灭火缓慢等缺点。而且它能与干粉联合使用, 发挥各自的特点联合灭火。

水成膜泡沫灭火剂能够迅速地控制火灾的蔓延和扑灭火灾, 但因价格较高, 泡沫稳定性差, 因此, 在需要尽快地控制火灾和扑灭火灾以保护人员或贵重设备时, 它是一种最理想的灭火剂, 而且与各种干粉灭火剂联用时, 效果更好。此外, 因为水成膜泡沫具有非常好的流动性, 能绕过障碍物流动, 所以用于扑救因设备破裂而造成流散液体火灾, 效果也很好。

参考文献

[1]刘昭曙.危险化学品生产企业火灾爆炸事故的致因与控制[J].安全, 2009 (9) .

火灾与爆炸 篇8

关键词：火灾,爆炸,课程建设,教学研究

1 引言

火灾与爆炸灾害控制课程系统讨论火灾爆炸的规律特点、火灾爆炸的预防控制技术,是安全工程专业必不可少的重要专业课程。火灾与爆炸是两类最常见事故,随着经济发展和社会进步,我国各种行业的火灾爆炸危险性都大大增加。近年来,连续发生的多起严重火灾、爆炸事故,对人们的生命财产和生产过程均造成重大损失。本课程介绍燃烧与爆炸的基本理论和易燃易爆物品的性质,并结合典型的建筑物和生产场所,讨论火灾爆炸的预防控制途径,并对相关的预防控制原理及技术和危险分析的技术与计算进行较为详细的阐述。注重加强对火灾爆炸防控的新思想、新观念和新方法的介绍。通过课堂教学和实践环节,使学生掌握火灾和爆炸的基础理论和防控技术的基本技能。知识面广、理论性和实践性都很强,有一定难度。

兄弟院校诸多安全工程、消防工程专业的同行对火灾、爆炸领域的相关课程做了大量的研究工作[1,2]。高等教育工作者对安全工程专业教育、毕业设计(论文)环节、实验环节等作了大量的研究[3,4,5,6,7]。本文对火灾与爆炸灾害控制课程建设和教学过程中的相关问题进行了探讨与实践。

2 理论教学

本课程选用的教材为《火灾爆炸预防控制工程学》,该教材为高等教育安全工程系列“十一五”规划教材[8]。此外,为学生提供了10本左右的教学参考书[9,10,11,12,13]。

2.1 理论教学内容

火灾与爆炸灾害控制的理论教学内容包括:火灾、爆炸灾害的基本特征,着火和灭火理论,可燃物的燃烧,理论空气量和烟气量的计算,可燃气体爆炸,可燃粉尘爆炸,凝聚相炸药的爆炸,易燃易爆物品的理化性质,建筑火灾的发展过程,烟气危害与烟气控制,阻燃,建筑的结构耐火,人员安全疏散,特殊建筑火灾的预防控制,工业建筑的火灾爆炸预防控制,火灾探测和报警技术,灭火技术,化学爆炸的防控技术,火灾过程的计算机模拟,爆炸后果的分析与计算以及火灾爆炸次生灾害的防控分析等。

为了丰富理论教学、启发学习兴趣,课堂上以最新的时事分析为切入点引起学生的关注,激发学习热情,同时也在事件描述中自然而然地引出与本课程相关的科学问题。例如,在第一章绪论中,以上海“11·15特大火灾”为案例,利用图片、音像资料等多媒体信息,阐述和分析整个事件发生的过程。启发了学生对高层建筑火灾发生发展规律(如火蔓延、烟气运动规律)、烟气危害、人员安全疏散、灭火、安全生产监督管理等问题的思考。通过这次讲解,学生还学会了火场正确逃生的技巧。

在授课过程中,加入学术上的最新研究成果和兄弟院校的辅助教学内容。例如:第三章爆炸理论基础中引入了东北大学安全工程研究中心的粉尘爆炸方面的研究成果;第五章建筑火灾的预防控制中引入了中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室的回燃研究、烟气控制等内容;第七章火灾爆炸的预防控制技术中引入了中科大火灾实验室的水灭火系统研究等内容。

以回燃知识点为例。回燃这一建筑火灾中常见的现象,仅用文字描述很难让学生真正理解,而利用图片和音像资料,学生有了很直观地认识。如图1所示。通过中科大火灾实验室翁文国博士的回燃小尺寸实验过程录像,生动再现了建筑火灾完整的回燃现象。看到录像中巨大的回燃后火球的喷出,学生对回燃产生的危害有了更深的理解。对于回燃现象更深层次的研究,包括不同开口形式下回燃的临界条件、细水雾对回燃的抑制机理、回燃的非线性动力学模型、回燃前重力流盐水模拟的数值模拟、回燃前气体流动的数值模拟、不同氧气浓度下固体可燃物的热解模型、固体可燃物的回燃数值模拟和实验研究等内容则适合与有兴趣又学有余力的学生课下探讨。

2.2 理论教学手段

课堂使用ppt教学,以FDS、Smartfire等软件模拟动画、录像、SWF动画等形式丰富课堂教学内容,提高教学活动的生动性,激发学生听课热情。力求每一页ppt尽量文字少、图片多,力求整套课件具有严密的逻辑性和条理性。学生在课堂上主要精力放在听讲和吸收,仅需动笔记录重点、难点的内容。而课后可以根据教师网上提供的课件进行预习、复习,提高了学习效率。适当的板书对于公式的推导、基本原理和难点内容的讲解非常重要,例如第二章理论空气量和烟气量的计算内容完全采用板书推导形式,教师完整推导气体燃料的理论空气量和烟气量的计算公式,而让学生自行推导固体、液体燃料的理论空气量和烟气量的计算,培养学生自学能力、促进其对知识点的掌握。

增加图片和模拟动画,提高ppt的观赏性和直观性,如引入了粉尘爆炸,FDS模拟动画,CO2灭火系统演示,火灾报警系统演示,湿式报警阀工作流程示意程序等内容。利用FDS、Smartfire、Building exodus、ASET、Fluent、CFAST等火灾或疏散模拟软件,结合学生的科技创新活动、毕业论文环节,让学生在自己的能力范围内将课堂教学与教师的科研项目有机结合。

3 实践教学

实践教学环节是学习火灾与爆炸灾害控制课程的又一关键环节。在课堂上学到的理论知识,需要通过实验来验证、加深对所学知识的理解。本课程课堂教学40学时,课内实验8学时(合计48学时),单独设置的实验课为1周(32学时)。一些关键火灾、爆炸防控技术的掌握离不开实践,因此,我们利用学生业余时间,指导学生做开放实验、进行科技创新活动。在毕业论文环节围绕火灾、爆炸相关课题与科研项目结合拟题。

3.1 实验教学

课内实验包括:煤气爆炸性实验(验证,2学时),常用易燃建筑材料燃烧性危险性分析试验(综合,4学时),火灾自动报警装置及水系、二氧化碳灭火系统试验(验证,2学时)。通过煤气爆炸性实验使学生了解煤气爆炸危险性,测定煤气爆炸的浓度极限,获得煤气爆炸的最强浓度,掌握发生爆炸的一般规律,同时采取有效的防爆措施。常用易燃建筑材料燃烧性危险性分析试验包含45度燃烧仪测定实验、点着温度测定仪测定实验、建材烟密度测试仪测定实验、材料水平垂直燃烧实验等四个实验小项,学生选做其中两个。未做的实验则在开放实验中进行。火灾自动报警装置及水系、二氧化碳灭火系统试验,要求学生掌握自动报警系统的工作原理,掌握水系灭火系统和二氧化碳灭火系统的工作原理、布置方法及使用,使学生了解火灾发生时消防设施的工作原理和步骤,从而为消防工作奠定基础。

为期1周的火灾与爆炸综合实验,包括粉尘的爆炸危险性试验(包括Hartmann管粉尘爆炸实验、粉尘云着火实验、粉尘层着火温度测定、20L球粉尘爆炸装置)、材料的氧指数测定实验、过氧化物热危险性测试及分析、防火涂料性能测定综合实验、灭火剂性能测定综合实验(学生自行配置防火涂料和灭火剂)。图2为部分实验仪器。

3.2 课外科技创新活动

教师利用学生的课余时间,选拔有兴趣且学有余力的同学参加科技创新课题研究。研究内容结合教师的纵向、横向课题。提高了学生的自我认同感,与我校卓越一线工程师的培养目标相适应。我教学团队指导的大学生科技创新重点项目“新型抑烟灭火剂的研制”,获得2009年上海市“挑战杯”二等奖、“科创杯”二等奖,2009年全国“挑战杯”三等奖。教师与学生一起获得授权专利:一种环保抑烟灭火剂及其制备和使用方法(专利号:ZL 2009 1 0049742.2;授权公告日:2011年2月16日)。

3.3 毕业(设计)论文环节

在毕业论文环节,教学团队的每位教师围绕了本课程内容,拟定毕业论文(设计)课题,促进了学生对本课程知识的综合掌握,提高了其创新和实践能力(部分与本课程相关的毕业论文课题见表1)。这些毕业论文课题大多数涉及到教师的纵向、横向课题,涵盖了火灾模拟、人员疏散、结构耐火、粉尘爆炸、消防设计、灭火剂、阻燃剂以及防火涂料等研究领域。部分本科生的毕业论文经过整理后撰写的学术论文已在各类会议论文集、期刊上发表。例如,毕业论文《能见度下降对教学楼中人员疏散影响的实验研究》结合了科研项目:上海市教委、上海市教育发展基金会“晨光计划”项目:火灾中人员疏散的元胞自动机模拟和实验研究(编号:09CG64)。该内容涉及到本课程的第五章中人员疏散一节。在此毕业论文基础上整理的学术论文《Experiment Research on occupant evacuation with the influence of visibility》发表在IEEE国际会议(ICEEE2010)上。

毕业环节中,学生运用FDS、Smartfire等火灾动力学模拟软件,进行教室、超市、家庭住宅、办公室、大型交通枢纽、大空间厂房等场合的火灾模拟和计算机实验(图3)。Smartfire是英国格林威治大学的火灾安全工学小组(FSEG)开发出的,高精度计算流体动力学(CFD)的火灾模拟软件。利用Smartfire进行高速火灾模拟解析,可分析不同建筑结构、火灾荷载、火源形式、通风状况、消防设施等情况下的火灾发展规律,包括火蔓延和烟气输运。

运用Building exodus软件进行超市、医院、车站、学校、机场等建筑的疏散模拟。Building exodus避难模型是FSEG开发的,模拟紧急境况和通常情况下人群疏散过程的软件,属于行为模型的一种。包括了每个人员的特性、相互作用、及社会学的特点,且含有人员对建筑物的熟悉程度、活力以及忍耐力等非常全面的参数,能够比较真实地模拟疏散人员和场景的属性与行为,疏散过程的诸多细节,在此基础上给出比较全面的预测结果。可将Smartfire的火灾模拟结果作为Building exodus的输入数据,实现不同火灾环境下的人员疏散模拟(图4)。

4 教学团队建设

火灾与爆炸灾害控制主讲教师由4名副教授,1名讲师组成。其中,1名讲师和2名副教授是在课程建设期间晋升的。4名具有博士学位(1名博士后出站)、1名具有硕士学位。目前已建设成一支学历、职称结构合理的年轻教学团队。

教学团队成员承担的与本课程内容相关的科研项目包括:国家自然科学基金1项,省部级科研项目3,校级科研项目5项,校级实验室建设项目1项,企业横向课题6项。研究内容涉及建筑火灾性能化消防设计、粉尘爆炸、细水雾灭火以及细水雾添加剂的研制、人员安全疏散心理和行为的研究等。

5 结论

在火灾与爆炸灾害控制课程建设与教学过程中,笔者有以下几点体会:

(1)课程建设是个团队项目。只有靠集体的能力、每个人信息渠道的整合才能较全面地获取本课程所需的相关信息和补充知识。课程建设也是团队建设过程,每个主讲教师发挥各自所长,在自己所擅长的领域(章节)给予学生知识和启发。在多轮的讲课、教师研讨、学生互动过程中,教师的语言表达能力和感染力得到了锻炼,教学效果有了明显提高。

(2)理论教学与实验教学并重。本课程作为专业基础课,是建筑防火设计、安全评价、建筑安全工程、火灾调查技术、化工过程安全理论及应用等课程的先修课。火灾与爆炸的基本理论的学习为本课程实践环节和相关课程的学习打下良好的基础。我校将培养“卓越一线工程师”作为培养目标,应用型本科生应当能把课堂知识灵活运用到实践中,通过实验环节的建设和改革,完善和增加了实验项目,特别是综合性实验项目,能极大锻炼学生的动手实践能力和理论联系实际水平。

(3)学生的课外科研创新活动是一个培养学生创新和研究能力的好渠道。这项活动主要针对有学习兴趣且学有余力的同学,极大激发了他们的学习热情,让他们发挥所长,培养了他们的创新能力。

火灾与爆炸 篇9

闪点是物质安全资料表 (Material Safety Data Sheet, MSDS) 的重要资讯之一, 而物质安全资料表中仅能提供纯物质或特定浓度下溶液的闪点。此外, 闪点还是运输易燃性液体用以分类的重要依据。由此可知, 易燃性液体储存、运输、使用安全的重要性, 而混合液体在香料、涂料工业、化工冶金、精细化工、制药、有机合成等行业都大量应用[1], 其火灾爆炸危险性与闪点息息相关, 因此建立二元互溶液体闪点的预测模型相当重要。

2 实验研究

液体的闪点可以用闪点测试仪测得, 而测试方法可以分为闭杯法 (close cup test) 和开杯法 (open cup test) 两类。因其测试液体适用性的不同而分类。

闭杯法测得的闪点一般比开杯法高, 因为开杯法测试时杯口直接与大气接触, 其测试的液体易挥发到大气中, 不易达到气液平衡, 一般开杯法测得的闪点要高5～15℃[2,3,4,5]。本实验适用的是SYD-261闭口闪点测试仪, 本实验按GB/T261—83 (91) 标准规定, 在密闭的容器中加热, 产生易燃蒸气与周围空气形成的混合气体, 在与火焰接触产生闪燃时, 该液体的最低温度, 即为该混合溶液的闭口杯法闪点。本仪器符合SH0315—92产品标准。

本文为了研究二元互溶液体的闪点, 主要测量了以下几组混合液体的闭杯闪点:训练集 (1-丁醇+丙酸;2-丙醇+甲苯;1-丁醇+对二甲苯;甲醇+乙酸戊酯;环己酮+乙醇;甲醇+丁醇;甲基乙基酮+甲苯;2-丙醇+丙酸) ;预测集 (1-丙醇+丙酸) 。

3 国内外研究进展

1972年, Affens和Mclaren以拉乌尔定律为基础, 建立了闪点预测模型, 用于计算烃类溶液的闪点。

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满足方程 (1) 、 (2) 的温度T即为溶液的闪点。xi是组分的摩尔分数, Ti, fp是纯物质的闪点。

1977年, P. F. Thorne计算了易燃和不燃物质的液体的闪点。所用到的物质有:四氯化碳、二氯二氟甲烷、正己烷、正庚烷和辛烷。

Horng-Jang Liaw、Wen-Hung Lu[2,3,4]等计算了部分互溶液体、含可燃组份液体、三元溶液的闪点。并发现了混合溶液的最小闪点行为 (添加高闪点的添加剂, 混合液体的闪点反而可能降低) 。

2006年, 张雷、李一波、程东[6]采用Taylor多项式拟合出了三元混合液体闪点的经验公式, 并用实验数据进行了验证。

Y=b1X1+b2X2+b3X3+b12X1X2+b13X1X3+b23X2X3+b123X1X2X3 (3)

其中系数为:

b1=Y1b2=Y2b3=Y3

b12=4Y12-2 (Y1+Y2)

b13=4Y13-2 (Y1+Y3)

b23=4Y23-2 (Y2+Y3)

b123=27Y123-12 (Y12+Y13+Y23) +3 (Y1+Y2+Y3)

式中, X代表混合液体中某物质的体积百分比 (式中X1+X2+X3=1) ;Y代表混合液体的闪点。

4 支持向量机方法

SVM已经成为当前国际上一个研究热点。美国《科学》杂志曾发表文章认为, 支持向量机是“机器学习领域非常流行的方法和成功的例子, 并是一个非常令人瞩目的发展方向”[6]。正是由于SVM具有良好的理论基础和泛化性能, 本文拟将其引入到混合液体闪点预测的研究之中, 以期建立准确、高效的预测模型。

支持向量机回归算法的核心思想是找到一个最优超平面, 使所有样本点到超平面的距离为最小, 最优超平面实际上由少数几个称之为支持向量 (support vector) 的样本所决定[7,8,9]。SVM为获得最佳的泛化能力, 在建模过程中需要调节相应的参数组合, 即选择合适的核函数、确定核函数的参数、惩罚系数C以及g-不敏感损失函数中g的大小。其中, 核函数决定了输入向量在高维空间的分布以及所要找的最优超平面, 因此在很大程度上决定了SVM的预测能力。惩罚系数C也是控制SVM预测性能的另一个重要参数, 它可以控制最大化边界和最小化训练误差之间的平衡[10]。如果参数太小, 会出现训练数据的欠拟合;如果参数太大, 将会过拟合训练数据。因此, C也会影响到SVM的训练速度和泛化性能。g的最优值取决于数据的噪音, 而数据的噪音通常是未知的, 同时即使有足够的知识可用于选择最优的g值, 在实际问题中, 也要考虑支持向量数目。g-不敏感损失函数可以避免整个训练集都达到边界条件, 允许对偶形式的解有稀疏性, 因此从理论上讲, 选择合适的g值也是非常重要的。

5 预测物理参数的确定

与闪点相关的物理参数有很多, 本文经过筛选, 采用液体的粘度、表面张力、混合液体的组成、纯物质的闪点以及混合物的燃烧下限作为本研究表征二元液体闪点的输入参数。具体数据见表1。

6 预测二元互溶液体闪点

经过支持向量机的计算, 提到的最优参数:c=1024, g=0.3, p=0.015625。表2是计算结果。

7 预测结果讨论与分析

采用支持向量机述模式对 97组样本进行训练, 样本训练结果列于表2。支持向量机的预测结果显示:训练集的相关系数为0.970, 预测集相关系数为0.934。从表2可以看出, 样本最大绝对误差为4.628K, 经统计, 样本记忆平均绝对误差为0.996。训练结果绝对误差分布列于表3, 从表3可以看出, 小于1.5℃的占总数据的89.6%, 小于3.0℃的数据点占总数据的 94.8%。因此, 应用支持向量机预测二元互溶液体的闪点可以取得很好效果, 预测结果的相关图见图1。

参考文献

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[4]H.-J.Liaw, T.-P.Lee, J.-S.Tasi, W.-H.Hsiao, M.-H.Chen, T.-T.Hsu, Binaryliquid solutions exhibitingminimumflash-pointbe-havior, J.Loss Prevent.Proc.16 (2003) :173～186

[5]H.-J.Liaw, Y.-Y.Chiu, The prediction of the flash point for binary aqueous-organic solutions.J.Hazard.Mater.101 (2003) :83～106

[6]Vapnik V N.The Nature of Statistical Learning Theory[M].New York:Springer, 1995

[7]张雷, 李一波, 程东.三元液体闪点研究[J].安徽建筑工业学院学报, 2006, 14 (4) :73～76Zhang Lei, Li Yi-bo, Cheng Dong.The research of the flash of the ter-nary mixed liquid.Journal of Anhui Institute of Architecture&Indus-try, 2006, 14 (4) :73～76

[8]Pan Y, JiangJ C, WangR, etal.Quantitative structure-propertyrela-tionship studies for predicting flash points of organic compounds using support vector machines[J].QSAR&Combinatorial Science, 2008, 27 (8) :1013～1019

[9]Gunn S R, Brown M, Bossley K M.Network performance assessment for neurofuzzy data modeling[J].Lecture Notes in Computer Science, 1997, 1280:313～323

火灾与爆炸 篇10

1 天然气净化单元

天然气的预处理过程若杂质清除不彻底, 其在液化冷箱内的低温环境中将以冰或霜的形式冻结成固体, 从而在换热器表面增加换热热阻, 削弱换热器效能;同时, 在管道、阀门和喷嘴内冻结容易引起堵塞, 特别在节流阀处, 一旦堵塞很容易因体积膨胀使管件爆破损坏, 可能会发生泄漏、蒸发、扩散事故, 泄漏扩散事故通常是火灾爆炸事故的前提和基础, 往往会进一步引发火灾爆炸事故的发生。天然气中少量的杂质也会对设备、阀门和管道产生腐蚀, 造成泄漏而引发火灾、爆炸事故。

过滤后天然气进入CO2吸收塔塔底, 与自吸收塔塔顶进入的MDEA (甲基二乙醇胺) 溶液逆流接触, 以除去其中所含的CO2。在MDEA溶液循环过程中, MDEA溶液会出现固体悬浮物, 从而导致装置腐蚀加剧, 造成泄漏而引发火灾、爆炸事故。

2 天然气液化单元

天然气液化是一个低温过程, 在-163--165℃的温度下液化装置与外界温差较大, 溢出时LNG蒸发速度非常快。由于LNG温度低、易气化、又易燃、易爆, 因此, 要求LNG泵有许多独特结构, 轴封要保证低温下可靠, 若不符合低温运行要求, 则可能出现收缩或腐蚀。另外, 温度的控制也很重要, 若不能保持泵内LNG与储罐内LNG具有相同的温度, 则处于气—液平衡状态进料的LNG在泵内可能气化;在泵初次运行和检修后投运之前, 以及泵处于备用状态时, 均需预冷或保冷。泵停运后如保冷不善, 随着漏热量增加, 泵内的LNG也会逐渐蒸发, LNG的气化, 会使压力上升, 直至泵内容器破裂, LNG泄漏。

在密闭空间内LNG吸收外部热量, 将导致压力急剧上升。因此, 在操作中应注意阀门关闭顺序, 严禁出现低温液体被封闭的情况, 否则因压力上升将导致管件爆破损坏。

天然气压缩机、MRC压缩机均属于关键设备, 压缩机进口储罐的液位的控制很重要, 高液位容易导致压缩机带液而损坏, 一旦出现故障也必将造成部分或全部停工, 如密封端面大量泄漏极有可能引发火灾、爆炸事故。

液化工艺使用的制冷剂乙烯、丙烷、异戊烷主要危险性均为易燃, 在制冷设备及储罐中一旦泄漏, 也会引发火灾爆炸事故。

天然气、制冷剂泄漏原因有以下几种:

(1) 由于工程压力较高, 设备有出现超压、疲劳现象的可能。

(2) 过滤器的快开盲板由于安装不当、操作失误, 导致天然气泄漏。

(3) 过滤器发生堵塞, 安全监控装置没有动作, 导致天然气泄漏。

(4) 阀门、法兰等管件, 若安装不当, 密封不可靠, 会导致天然气泄漏。

(5) 乙烯、丙烷、异戊烷低温储罐, 在低温条件下金属材料脆性增加, 如材质达不到设计要求很容易在储存过程中因材质脆性断裂突发泄漏故。

3 储运单元

LNG从液化装置至储罐, 以及从储罐至运输槽车, 均涉及将LNG从一个容器转换到另一个容器, 在转换过程中, 由于温度降低, 这些管线的法兰连接点因为冷收缩可能导致泄漏。

LNG的装车作业。装车过程中的失误或其它原因造成LNG泄漏, 当浓度达到爆炸极限范围内时, 遇到具有一定能量的火源可能发生火灾爆炸事故。

当软管作为连接管线 (如LNG装车) 时, 软管本身也可能发生泄漏。在液体的切换过程中, 由于阀门的断开, LNG被隔开, 当液体气化后, 蒸气温度升高, 管线内压力增大, 则需要放空来防止压力的增加, 若未排空而又无泄压设施会导致超压, 从而导致管道破裂, 气体泄漏。

BOG的危险性:虽然LNG存在于绝热的储罐中, 但外界传入的能量能引起LNG的蒸发, 因此, 要保证LNG储罐的蒸发率降低, 要求储罐本身设有合理的安全系统放空, 同时要避免储罐内出现翻滚现象。

此外, LNG生产装置中吸收塔进/出口气体交换器、进气压缩机排气冷却器、胺吸收塔、分子筛过滤/分离器、脱水器、乙烯存储罐、丙烷存储罐、异戊烷存储罐等压力容器, 均存在压力容器、管线爆炸危险。压力容器、管线内的天然气、制冷剂在高压下运行, 压力容器、管线一旦发生物理爆炸, 将可能因磨擦、喷射静电直接引发火灾、爆炸事故。

最后, LNG生产工艺过程还可能由于人员操作不当、厂内设备与管道腐蚀穿孔、厂内设备与设施检修不及时、厂内设备与管道质量不过关、施工质量不过关、外部原因如高温热源、自然灾害 (如洪水、地震等) 等因素造成天然气泄漏, 引起火灾与爆炸事故。因此LNG企业的从业人员只有把握住生产过程中的安全管理的关键环节, 才能杜绝火灾与爆炸事故的发生。

摘要：LNG的生产工艺中原料和产品均为可燃物质, 生产区内大部分区域为爆炸危险区, 这就决定了LNG潜在的危险性——火灾与爆炸, 本文结合笔者所在的LNG项目, 按照LNG生产工艺从天然气净化单元、天然气液化单元、LNG气化单元以及LNG储运单元, 详细分析了LNG生产工艺中的火灾与爆炸危险因素。