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制氧装置的危险性及安全要素分析

  
评论: 更新日期:2011年09月26日
        空气分馏系统大部分设备为压力容器,为此空分设施设有压力自动调节系统,如果压力容器以及一些不属压力容器的设备在压力自动调节系统失灵或事故状态下不及时泄压,超过其承载能力时就可能会发生爆炸。连接这些压力容器的管道为压力管道,属特种设备,也存在超压爆炸的潜在危险。
空分装置内的介质为液态空气、液氧、液氮等低温物质,在低温条件下运行,设备材质如果选用不当,会发生“冷脆”现象,导致脆性断裂,引发爆炸事故。
空分装置如果发生液氧泄漏,液氧在设备外与可燃物形成爆炸体系,可发生塔外爆炸。因此,空分装置应严禁油脂等可燃物污染。
        当空分装置发生氧气泄漏或检修氧气储罐时未置换或置换不彻底,作业环境达到富氧状态,遇明火或高温极易发生火灾事故。富氧状态下许多难燃物质会变得可燃,可燃物质会变得易燃,最小点火能下降很多,燃烧速度快且不易扑救。富氧状态下的火灾事故已发生多起,应引起高度重视。因此必须建立安全动火批准和分析检测制度,并严格落实执行。
空分装置使用的透平油和润滑油及其分解产物的危险性也不小,尤其是氧压缩机,应做好防止油脂和氧气的泄漏工作。
        液氧通过空分塔阀门时,长时间受到摩擦和气流冲击,在产生的静电作用下,能够使少部分液氧变成液态臭氧(O3),它是一种深蓝色的液体,在通常条件下,液体气化分解,能使氧分压急剧增大,具有爆炸的危险。试验证明,臭氧浓度达到25%(停车后,液氧大部分被蒸发的情况下,可能达到此程度)时会将可爆物质引爆。若臭氧和氮氧化物同时存在时,混合物的爆炸敏感性更高。
高压氧气管道一般都采用钢管,如果其内壁、阀门、接头等管件的表面不平滑,有突起;氧气管道弯头多,且残留有锈垢及磨损产生的铁粒子和吸附剂粒子,气流的摩擦、撞击等易引起氧气管道的燃烧事故。
氧气管道内氧气流速过大、输送时产生静电、液氧泄漏、绝热压缩(输送过程中,急开或速闭阀门时)易造成氧气管道的着火或爆炸。
        空气、氧气压缩过程中,如果机件冷却不良或形成积碳易发生着火爆炸事故;氧压机爆燃事故也是制氧过程的易发事故,当汽缸内温度过高时,活塞环、皮碗或密封易发生分解产生可燃气体,与氧混合而爆炸,当汽缸内进入铁屑时,会因摩擦或碰击而产生火花促使爆炸事故发生,由于装配不良、磨损加快,常常会造成油封漏油,气封漏气,摩擦产生的火星,就会导致燃烧爆炸,在出口管道拐弯处和阀门后如果存在铁锈,在高速氧气吹刷下与钢管摩擦起火,会导致燃烧爆炸。
液氧泵发生爆炸事故的情况有以下两种:泵体内爆炸,即在叶轮和泵壳处爆炸,常常由于泵内落入铁屑、铝末等异物引起;泵体外爆炸,即在密封上半部和电机之间爆炸,主要是液氧泄漏和轴承润滑脂燃爆炸,由于液氧在常温下迅速汽化,易于短时间内在周围形成一定的富氧区域,且液氧的大量蒸发,使储槽内乙炔浓度也可能提高。
        装置区内存在明火,有导致燃烧、爆炸事故的可能,明火的主要来源如:a、设备、管道静电接地设施不良引起的静电火花;b、爆炸危险区域内使用非防爆型电气设备产生电打火;c、明火管理不善,使爆炸危险区域内出现明火火焰、赤热物体、火星、吸烟的烟头和违章动火或用火、装卸操作不当引起的撞击或摩擦火花;d、避雷设施不符合要求引起的雷电火花;e、站区内有明火取暖设施;f、绝热压缩;g、化学反应及发热自燃等。
         空分装置的临时停车再启动,不可避免地存在主冷一定时间的低液面操作,此阶段易发生烃类的局部浓缩,同时重新启动时,换热器在一段时间内工况如果不正常,自清除效果不好,会造成二氧化碳堵塞,再加上气流冲击,就有可能在主冷发生微爆,所以应最大限度的减少临时停车的次数,或避免全排液,对主冷实行单独加温,有条件应全面加温。
        空分制氧生产装置的变配电系统也存在火灾爆炸危险性:变压器是变配电系统的重要元件之一,如果变压器发生故障,产生的电弧可能会使箱体内绝缘油的温度、压力升高喷出甚至爆裂喷出,同时电弧还可能引起绝缘油着火,而且火势发展很快,如果没有有效的防护措施,会导致严重的后果。
变压器爆炸着火的主要原因有:绕组绝缘损毁产生短路(如老化、变质、绝缘强度降低、焊渣或铁磁物质进入变压器、制造质量不良等)引起着火爆炸事故;变压器主绝缘击穿(如操作不当引起过电压,变压器内部发生闪络,密封不良,雨水漏入变压器,引线对油箱内距离不够等);分接开关和绕组连接处接触不良,产生高温;磁路发生故障,铁芯故障,产生涡流、环流发热,引起变压器故障等。
        配电装置、电动机以及各种照明设备等也存在电气火灾的危险。电气设备本身除可构成引燃源外,也可能成为爆炸性气体或火灾易燃物的危险源。配电装置等着火的原因主要有以下方面:部分电气设备中充有大量易燃物如油浸变压器、多油开关等,在电弧作用下油可分解为大量可燃性气体油雾;电气设备过载时,发热量往往大大超过允许限度,轻则加速绝缘层老化,重则会使可燃绝缘层燃烧而引起火灾;电气短路时,电源电动势被短接,短路点阻抗变小,造成电气回路中电流突然增大,在短路处可产生高达700℃的火花,甚至产生6000℃以上的电弧;不仅会使金属导线熔化和绝缘材料燃烧,还会引起附近的可燃物着火及可燃性气体与空气混合物爆炸;接触电阻过大,当电流通过时,在接触电阻过大的部位,就会吸收很大的电能,产生极大的热量,从而使绝缘层损坏以致燃烧,使金属导线变色甚至熔化,严重时可引起附近的可燃物质着火而造成火灾;电火花和电弧的温度极高,可达5000℃,不仅能引起绝缘物质的燃烧,甚至还可能使导体金属熔化、飞溅,构成火灾爆炸的危险源。
        另外,安全生产管理不严格,有关人员的管理不到位、违反操作规程或操作失误、对安全生产认识不足等,同样也能引发火灾爆炸事故。
        2、中毒窒息
常压下,当氧的浓度超过40%时,人体就有可能发生氧中毒,出现胸骨后不适感、咳嗽,进而胸闷、胸骨后烧灼感和呼吸困难,严重者发生肺水肿,甚至出现呼吸窘迫综合症。当吸入氧浓度超过80%时,会出现面部肌肉抽动、面色苍白、眩晕、心动过速、虚脱,继而全身强直性抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。
空分装置的产品氮、氩均属窒息性物质,它们泄漏后会冲淡大气中的氧含量,使人吸入的空气中氧含量降低,造成人体缺氧窒息,甚至死亡。
冷箱内的珠光砂是松散的,人员掉进去很容易被淹没导致窒息,非常危险,也应加强防范。
另外,生产装置正常维修或检修,作业人员如果不进行个体防护、进入塔、罐等限制性空间时无专人监护或长期工作在窒息性物质超标的环境中,也有造成人员窒息甚至死亡的危险。
        3、电气伤害
空分制氧装置厂区内高、低压电气设备较多,在进行电气设备、电气线路等的维护、检修时,如果人员违章操作或电气设备(线路)老化、过负荷、敷设不规范、安全用具不合格或长期不鉴定、电压等级不符、使用方法不对等,有发生火灾、爆炸事故的可能,同时,也存在触电、烧伤、电击伤等事故的可能。
在检修和排除故障中,如果人员违章作业、误操作,以及电器本身缺陷或绝缘损坏、线头外露等未能及时发现和整改等原因,也可能造成触电事故的发生。
若人体不慎触及带电体或过份靠近带电部分,都有可能发生电击、电灼伤的触电危险。特别是高压设备和线路,因其电压值高,电场强度大,触电的潜在危险更大。
变配电装置、生产厂房、高大构筑物若防雷设计不合理、施工不规范、接地电阻值不符合规范要求,则雷电过电压在雷电波及范围内会严重破坏建筑物及设备设施,并可能危及人身安全乃至有致命的危险,巨大的雷电流流入地下,会在雷击点及其连接的金属部位产生极高的对地电压,可能导致接触电压或跨步电压的触电事故。
        4、机械伤害
        机械伤害指各种机械设备转动(静止)部件、工具、加工件等直接与人体接触引起的夹击、碰撞、剪切、卷入、绞、碾、割、刺等伤害。
造成机械伤害事故的主要原因包括:
        1)安全操作规程不健全或管理不善,对操作人员缺乏基本培训。操作人员不按安全操作规程操作,未正确佩带防护用具等。
        2)设备在非最佳状态下运转。机械设备存在缺陷,机械设备的组成部件、附件和安全防护装置的功能失效和人为损坏等,均可能导致机械伤害事故的发生。
        3)工作场地环境不好也是造成机械伤害事故的原因之一。如工作场地照明不良、温度、噪声过高、地 面或脚踏板被弄脏、设备布局不合理、零件及半成品堆放不合理等。
制氧装置区内使用到许多机械设备,如物料输送泵、各类压缩机等,如果这些设备的防护措施设置不当,操作人员在进行操作、检修或在事故状态时,就有发生机械伤害的可能。如出现故障不停机处理、检修时无人监护、不挂禁动牌、启动前不全面检查等都易造成机械伤害事故;另外,如果靠背轮质量不好、安装不牢、无防护罩或操作失误,可能发生靠背轮破碎飞出伤人事故;当转动部分缺少护栏护罩,操作、擦洗时,操作人员触及还可能发生撞击、衣物或长发被缠绕而造成伤害。
        5、高处坠落
        高处坠落指在高处作业中发生坠落造成的伤亡事故。
        空分制氧生产装置区及储罐区的设备、容器大都露天布置,作业平台也较高,存在高处坠落危险,如空气压缩机组、空气冷却塔、水冷却塔、水过滤器、空气纯化系统、分馏塔、增压透平膨胀机系统、氧压缩机、氮压缩机等的巡检处均在2m(含2m)以上,操作人员在进行正常生产作业或巡检、检修作业时,如果梯子、防护栏杆、平台等损坏、因腐蚀失去应有的防护作用或设置不规范、操作人员不小心等原因,就有发生高处坠落的危险。生产装置区现场因各种设备和管道布置的需要,不同运转层的地面上可能留有升降口、吊装孔、阀门井、排水沟、坑、池等,也会因防护措施不完善发生坠落伤害事故。
另外,电工、维修人员,进行高处安装、检修、操作等作业时,如果没有佩戴安全带、脚下没有实物支撑等,也有发生高处坠落的危险。
如果现场人员在正常操作或与检修交叉的作业中操作不当、相互间配合不协调、精力不集中、违反操作规程或安全措施不健全或习惯性违章作业等,也有可能引发高处坠落事故。
        6、物体打击
如果现场人员在正常操作或与检修交叉作业中操作不当、相互间配合不协调、违反操作规程或安全措施不健全或习惯性违章作业等,有可能引发物体打击伤害事故。
        7、低温伤害
        低温环境会引起冻伤、体温下降,严重时甚至导致死亡。低温作业的人员受低温环境影响,操作功能随温度的下降而明显下降。如手皮肤温度降到15.5℃时,操作功能开始受到影响;降到4~5℃时,几乎完全失去触觉的鉴别能力和知觉。
空分制氧装置中的液氧、液氮、液氩属低温产品,如果输送这些产品的泵、阀门、管道及贮罐等设备密封不严、设备发生裂纹或破碎,将发生泄漏事件,喷洒到操作人员的身体上,由于它们的沸点非常低,加之汽化时要吸收大量的热量,所以会造成人体冷冻。在处理盛有这些液体的管道、阀门或容器等时,必须做好个体防护,防止造成冻伤。
化验分析人员为了检验分析液空、液氧等,需要对低温液体取样,也有可能造成冻伤事故。
        8、噪声危害
        一般所称噪声系指生产性噪声,生产性噪声是指生产过程中产生的人们所不需要的一切声音。
噪声的危害包括对人体的影响和对生产活动的影响,对人体的影响包括对听力的影响和对人体生理和心理的影响。噪声可诱发事故,在高噪声环境中作业,人的心情烦躁,容易疲劳,反应迟钝,工作效率下降,工伤事故增多。强噪声还会损坏建筑物,如抹灰开裂、墙裂缝、玻璃损坏等。噪声还对物体产生破坏作用,同时,强噪声使操作人员作业精力无法集中,失误率增加,而且干扰运货车辆、装卸机械、道路交通警示鸣笛与指挥信号的传递,易引发二次事故。
        空分制氧装置生产过程中的噪声源很多,如原料空气过滤器;空气透平压缩机、空气预冷系统(空气冷却塔、水冷塔、冷却水泵、冷冻水泵等);分子筛纯化系统(动力设备、放空器等);增压透平膨胀机;分馏塔上的氧气、氮气放空部位;氧气压缩机以及为液氧贮罐、液氮贮罐、液氩贮罐配套的输送液化气体的泵等,如果设备选型、安装不好或未采取降噪措施可能会产生较大的噪声,操作人员如果长时间在附近操作,可能会对人员造成不同程度的伤害。

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