溴化锂直燃机机房消防安全及防火防爆

Alexandria2020

溴化锂直燃机机房消防安全及防火防爆

     燃气作为直燃型溴化锂吸收式制冷机的燃料, 具有使用方便、火力强、热效率高、对环境污染小、容易实现生产自动化及提高产品质量等优点。但它也有易燃、易爆及有毒等缺点。因此，在使用燃气时必须采取相应的安全技术措施。

     由于各种气体成分不同，其中毒、爆炸及失火的危险也有所不同。如：天然气除了含有硫化氢以外, 几乎是无毒的。因此, 对天然气来说爆炸或失火是主要危险。而对人工煤气来说, 则三种危险都有。下面我们将对如何安全使用燃气作一介绍。

1　燃气的安全使用

作为直燃型溴化锂吸收式制冷机燃料的燃气, 虽具有不少的优点, 但也存在着一定的危害性。即: 燃气与空气按一定比例混合后, 能形成具有爆炸及火灾危害的混合气体; 如果燃气不能完全燃烧, 其烟气的毒害作用可使人中毒或死亡。因此, 在应用燃气时不仅要会使用燃气, 而且一定要掌握必要的安全技术措施。

2　防止燃气中毒事故

在使用直燃型溴化锂吸收式制冷机的过程中, 如果因为某种原因(例如: 燃烧器喷嘴脏, 结有油垢, 使引进空气的缝隙减小, 导致空气量不足, 引起燃烧不完全; 或者燃烧器喷嘴堵塞时, 操作人员用过粗的钢丝疏通喷嘴, 造成喷嘴口径增大, 使喷出的燃气增多, 如果空气量不能再增多, 就会产生不完全燃烧; 或因室内通风不好, 空气中的氧气含量下降等, 造成燃气不能完全燃烧, 燃气中的一氧化碳含量将会显著地增加, 扩散到室内的空气中, 被人们吸入身体后, 会引起一氧化碳中毒(俗称“煤气中毒”)。

由于各种燃气成分不同, 其中毒危险程度也有所差异。液化石油气是碳氢化合物, 如发生不完全燃烧,在燃烧产物中会产生一氧化碳, 吸入人体后会造成中毒; 天然气除了含有硫化氢以外, 几乎是无毒的; 而对人工燃气来说, 一是燃气本身含有毒的成分, 二是燃烧产物中含有毒的成分。如一氧化碳, 硫化氢、二氧化硫和氮的氧化物等, 这些物质在完全燃烧时没有毒性, 但当不完全燃烧时就会使人中毒。

2.1　各种有害组分的危害性

一氧化碳(CO ) 是一种无色、无味的气体。人体吸入一氧化碳后，通过肺泡进入血液系统, 与血液中的血红蛋白和血液外的某些含铁蛋白质形成可逆性结合。由于一氧化碳与血红蛋白的亲和力比氧与血红蛋白的亲和力大210～300倍, 因而很快形成碳氧血红蛋白。碳氧血红蛋白本身无携带氧的功能，而且，它在血液内还阻碍氧和血红蛋白的正常解离，发生中毒现象。此外,一氧化碳在血液中浓度较高时，能直接抑制组织呼吸。一氧化碳中毒的程度和病症, 主要与空气中的一氧化碳浓度及接触的时间有关。

各国对一氧化碳的允许浓度的规定有所不同, 我国规定其最高限为24ppm (1 ppm = 0.0001%)。如果是短时间接触, 工作时间在1 小时以内时, 一氧化碳最高浓度为40ppm;若工作时间在0.5小时以内时, 一氧化碳最高限为80ppm; 若工作15～20分钟, 其最高限浓度为400ppm。

二氧化碳(CO2) 是无色、无臭、略带酸味的气体。它主要来源于燃气的燃烧产物, 沼气中也含有大量的二氧化碳。

在正常情况下, 由于血液中的二氧化碳分压高于肺泡中的二氧化碳分压, 所以, 血液中的二氧化碳能够弥散到肺泡中去, 然后通过呼气排出。当空气中的二氧化碳分压超过血液的二氧化碳分压时, 不仅血液中的二氧化碳不能散入肺泡, 反而可以迅速地散入血液之中, 使二氧化碳在体内停留, 致使二氧化碳中毒。二氧化碳具有麻醉作用, 能刺激皮肤和粘液膜。当其浓度很高时, 空气中的氧含量降低, 使人的机体因缺氧而窒息, 且抑制和麻醉呼吸中枢, 使人停止呼吸。二氧化碳对人体的毒害, 主要与其在空气中的浓度及接触的时间有关。

目前, 我国尚未对工作环境规定二氧化碳的最高允许浓度。日本、美国规定房间内的最高允许浓度为0.05% , 短时间的最高允许浓度为0.15%。

硫化氢(H2S) 是一种具有强烈臭蛋味的无色气体。它是燃气中的有害成分之一, 不仅腐蚀金属管道和设备, 而且刺激人的眼睛和呼吸器官, 严重危害人的神经系统。当燃气泄漏到室内以后, 空气中就带有对人体有害的硫化氢, 其危害程度与它在空气中的浓度及接触的时间有关。

我国规定, 用户使用的燃气中的硫化氢含量应低于20 毫克/米3。

二氧化硫(SO2) 是一种有强烈臭味的无色气体。它是硫化氢和有机硫燃烧后的产物, 混在燃烧废气内散入室内的空气中。二氧化硫经过人的呼吸道吸入, 主要被上呼吸道, 尤其是鼻粘膜吸收。由于二氧化硫被湿润的粘膜表面吸收后生成亚硫酸, 一部分进而氧化成为硫酸, 所以, 它对呼吸道和眼睛具有强烈的刺激作用,大量吸入会引起肺水肿、喉水肿、喉痉挛和窒息等症状。

我国规定, 二氧化硫的最高允许浓度为6ppm。日本规定为5ppm。美国规定为2ppm。

氮氧化物(Nox) 是一种有恶臭、带红褐色的气体,是燃气在高温燃烧时的发生物。烟气中的氮氧化物对人体起毒害作用的主要是一氧化氮(NO )和二氧化氮(NO2) , 二氧化氮的毒性远远大于一氧化氮。氮氧化物中毒的主要特征是对深呼吸道的作用, 中毒严重者致肺坏疽。此外, 对粘膜、神经系统及造血系统均有损害作用。吸收高浓度的氮氧化物还会使人窒息。

对生活环境里的氮氧化物的允许浓度我国尚未规定,日本规定年平均值为0.02ppm 以下, 美国规定年平均值在0.05ppm 以下。

2.2　缺氧对人体的危害性

燃气的燃烧是一种剧烈的化学反映, 在反应过程中, 燃气中的碳、氢、甲烷等可燃组分与空气中的氧发生化学结合。其结果, 不仅消耗了室内空气中的氧, 还向室内排放大量的二氧化碳和水蒸汽。例如, 燃烧1 个体积的丙烷气, 消耗5 个体积的氧, 生成了3 个体积的二氧化碳和4 个体积的水蒸气。在燃气组分中, 含碳氢化合物越多, 消耗的氧气量就越多, 产生的二氧化碳和水蒸汽也越多。而且, 燃烧的燃气量越多, 使用燃烧器的时间越长, 则消耗的氧气量和产生的烟气量就越多,室内缺氧的程度越严重。如果在用气房间换气条件很好, 上述现象就会得到解决或改善, 不会产生缺氧现象; 如果室内的换气条件差, 室内将出现氧含量越来越低的严重缺氧现象, 影响燃烧器的正常燃烧, 危及在场人员的生命安全, 而且这种现象是一个恶性循环。

氧是人类生命活动必不可少的物质之一。在正常情况下, 空气中的氧含量为20.95% (体积) , 当氧含量减少到16～ 17% 时, 就可能发生缺氧症状。缺氧对机体的影响, 主要是由于磷酸化的过程中断, 使细胞的能量来源—三磷配腺苷的生成急剧降低, 因而导致细胞功能的丧失。此外, 由于耗能的运转机制受阻, 不能使细胞内的钠离子输送到细胞外, 从而造成细胞水肿, 最终导致细胞死亡。

缺氧的程度不同, 对人的危害也不同。轻度缺氧者, 在供氧充足以后, 可以很快恢复健康;缺氧时间较长者, 由于产生脑水肿, 会有一段时间出现头痛、恶心、呕吐、幻觉等症状; 严重缺氧者, 会造成大脑皮质等处永久性损害, 发生瘫痪、遗忘和丧失意志等症状。

2.3　如何防止中毒事故的发生

燃气的中毒事故主要是由于泄漏和不完全燃烧引起的。因此, 防止中毒事故的发生我们必须注意以下事项:

当发现室内泄漏燃气时, 对于液化石油气应立即打开机房门窗, 用扫帚贴着地面向外扫, 这是因为液化石油气比空气重, 泄漏出来后会停滞在地表和死角; 对于焦炉气, 则应打开机房窗户, 使之迅速从室内飘出,这是因为焦炉气比空气轻的缘故。在使用直燃机时, 设在半地下室和地下室的直燃机机房, 必须打开送风及排烟排风系统。设在地面上的直燃机机房除打开送排风系统外, 还要打开足够换气的门窗, 以保证正常燃烧和操作人员不缺氧。

如发现有缺氧或煤气中毒者, 在场人员应立即抢救。可立即把缺氧者或煤气中毒者从出事故的房间抬到空气新鲜而温暖的地方去, 如果当地的温度较低, 应给中毒者盖上棉被、大衣, 或使用热水袋等保暖。解开衣扣、领带和腰带等, 以利于中毒者呼吸。对停止呼吸的中毒者或缺氧者, 必须进行人工呼吸。用干净的毛巾或纱布擦净口中的吐沫或饭渣。如果中毒者或缺氧者神志清醒,可让其喝些浓茶、咖啡, 或少量的葡萄糖。如果有氧气瓶或氧气袋,应加以利用, 并立即联系送医院或就近找医生急救。

3　防止燃气爆炸及火灾事故

燃气与空气混合以后, 如果两者达到一定的比例,就会形成有爆炸危险的混合气体。一遇火源就会发生具有破坏力的爆炸和火灾。一旦事故发生, 将给用户带来无法估量的损失。

爆炸与燃烧都是剧烈的化学反应过程, 但两者的反应速度和强度有很大的差异。爆炸可以解释为瞬息间发生的反应, 其反应速度之快是以千分之几秒, 乃至万分之几秒计算。爆炸一般分为敞露式混合爆炸和密闭容器内混合爆炸两种类型。前者多发生在室内, 当燃气泄漏以后, 经过较长时间的扩散挥发, 与空气形成爆炸性混合物, 遇到火源立即爆炸, 室内突发火团, 伴有巨响, 门窗破裂, 物品强烈震坏, 甚至可掀翻屋顶, 摧毁设备, 折弯管道, 往往同时发生火灾。密闭容器内的爆炸, 爆炸时, 容器裂成碎片四处飞射, 伴有声音, 有很强的破坏力, 情同炸弹。爆炸的瞬间产生热和光, 并产生温度高达2000～ 3000℃的热气浪。由于在瞬间产生温度很高的燃烧产物, 其体积大约是爆炸前混合气体体积的千百倍, 所以, 爆炸的破坏力是很强的。例如, 10%的甲烷与空气的混合气体在爆炸的一瞬间, 爆炸中心位置会产生短时间的0.75M Pa 的高压热气浪。一般情况下, 在爆炸的同时会发生火灾。这是由于爆炸时产生的高压高温热气浪引燃了事故发生地的可燃物品。因此, 燃气与空气混合会引起的爆炸事故, 给人们带来极大的威胁和灾难, 必须引起人们的高度警惕, 千万不可疏忽大意。

3.1 发生燃气爆炸及火灾事故的原因

发生燃气爆炸和火灾的原因, 一是由于室内管道的施工质量或燃烧器质量差而引起的漏气; 二是由于管道接头、阀门、减压阀及燃烧器等年久失修造成漏气而引起的; 三是由于使用者使用不当或误操作造成的漏气引起的。使用者因使用不当造成的事故屡见不鲜,现举例如下:

不懂得或不熟悉燃烧器及燃气系统的使用方法,不了解燃气阀的旋转方向或所控制的燃烧器。只使用燃烧器及燃烧系统, 但不注意保养和维修,造成燃气阀缺油、无油或锁紧螺母松动, 引起漏气。使用操作人员已发现漏气事故, 但由于处理不及时或处理方法不妥, 而引起爆炸或失火。

使用液化石油气的直燃型溴化锂吸收式制冷机的单位, 当钢瓶使用时间长, 没有定期检漏, 致使发生锈蚀漏气而又不被发现; 擅自处理残液, 因液化石油气残液在常压下容易挥发, 如擅自处理残液就容易造成火灾; 减压阀上不紧或损坏, 使燃具未点燃, 高压气先着火, 就容易发生爆炸事故; 不注意把减压阀呼吸孔堵住。呼吸孔堵塞会破坏减压特性, 使高压气逸出; 胶管老化, 接口处密封不严, 使石油气泄漏出来等等。这些都是造成爆炸与火灾的隐患。

3.2　燃气爆炸及火灾事故的预防措施

应保证全部燃气管路、管接头及燃烧器的严密性,消除一切泄漏燃气的隐患。

应及时发现、控制和排除漏气事故。如果已经发现了漏气现象, 不要惊慌失措, 要冷静地处理事故, 如: 立即关闭燃气总阀, 打开漏气房间的门窗, 并关闭邻近房间的门窗, 以防止爆炸气体蔓延。而且, 严禁带入火种和照明设备, 切忌开、关电灯、电扇及其它电器, 已开着的电灯也不要关闭, 以免引起电火花。不允许穿着带钉子或铁掌的鞋子进入出事故的房间, 以免发生火花, 引起爆炸或火灾。为了加快室内的空气对流, 降低室内燃气浓度, 可以用扇子和扫帚等向室外驱散燃气。发现漏气时, 应立即熄灭附近的一切明火。必要时, 切断供气气源和建筑内的电源。

同一房间内禁止同时使用煤炉、明火电炉和燃气用具。

在装有燃气管路和燃烧器具的房间, 应设有足够面积的向外开口的窗口、防爆门、泄压口, 一旦发生爆炸事故时, 这些开口处可起到泄压、泄爆的作用, 以减少爆炸时的损失。

经常用肥皂水或其它方法检查管路和燃烧器具接头、旋塞阀和煤气表等。在装有燃气管路和燃烧器具的房间内, 应装设与户内燃气种类相同的燃气报警器。

4　燃气直燃机机房设计安全技术措施

4.1　直燃机机房的安全技术措施

4.1.1　直燃机配备的燃烧器应是具有多种自动控制功能的机电一体化燃具。

4.1.2　烟气排放应通畅, 燃气燃烧产生的烟气应排至室外, 并应有防烟倒回的措施, 室内有害气体的浓度应符合国家卫生标准要求。

4.1.3　排放烟气的烟囱宜分类单独设置, 当二台或二台以上机组需要合并烟囱时, 不应相互影响运行, 应在每台机组的排烟支管上加装截断阀。

4.1.4　烟囱需有一定的强度, 避免因振动产生噪声,烟气流速不宜超过4m/s。

4.1.5　由中压燃气直接供应的机组, 当机组无稳压装置时, 应设置稳压装置、过滤器。

4.1.6　燃气管道和机组的连接不得使用非金属软管。

4.1.7　直燃机安装在建筑物的地面层时, 应设置燃气泄漏报警器, 报警器应满足当燃气泄漏浓度达到爆炸下限1/4 时能报警。

4.2　直燃机组安装在地下室和半地下室的安全技术措施

4.2.1　燃气管道应采用厚壁无缝钢管, 无缝钢管应进行防腐。

4.2.2　机房内应在适当位置设置性能可靠的燃气报警器。报警器应满足当燃气泄漏浓度达到爆炸下限1/4 时能报警的要求, 持续一分钟后自动切断阀自动断气源。燃气报警器设置的位置应符合以下规定:

a. 报警器与机组的水平距离应在报警器作用半径以内。

b. 报警器的下端应在楼板底面以下0.3m 以内。

c. 楼板底面下有凸出≥016m 梁时, 报警器须设置在梁与机组之间。

d. 机房内有排气口时, 最靠近机组的排气口附近应设置报警器。

e. 当机组与排气口之间的凸出楼板梁≥0. 6m 时,报警器不得设置在排气口附近, 应设在梁与机组之间。

f. 报警器不得设置在距进风口1.5m 范围以内的地方。

g. 报警器距进入地下室管道的水平距离应在报警器作用半径以内。

4.2.3　自动切断阀应采用自动关闭、现场人工开启方式,设置在地面的专用小间内。自动切断阀应有二路控制, 一路由燃气报警器控制, 另一路由排风机控制。

4.2.4　燃气管道的末端应设放散管, 放散管应接到地面安全处放散, 放散管的端部应有防雨和防堵塞措施。

4.2.5　当采用人工燃气供气时, 在燃气管道的最低处应设置可拆卸的集水器。

4.2.6　安装直燃机的机房及燃气管道经过的地下场所应有通风换气措施并与其它房间应用实体墙隔开,与配电间不得相邻设置。

4.2.7　当直燃机组运行时, 直燃机房内必须有可靠的通风换气措施, 换气量按下列三个因素进行计算确定:

a. 供给燃气燃烧时所需要的助燃空气;

b. 将燃气燃烧时直燃机机体、烟道及其它设备等散发出的热量而引起机房内空气温度上升控制在允许范围内。

c. 人体环境卫生所必须的新鲜空气。

4.2.8　当直燃机组停止运行时, 可减少4.2.7 条确定的通风量, 但不应低于3次/h , 以排出因管道泄漏而滞留在机房内的燃气。通风机应采用防爆型。

4.2.9　燃气管道严禁穿越防火墙。

4.2.10　消防控制中心或监视室应有显示报警器工作状态的装置, 应能显示各点报警、故障信号、自动启闭信号。自动切断阀应能遥控切断。

4.2.11　报警系统应有备用电源。

4.2.12　直燃机组安装在地下二层或二层地下时, 机房的泄爆(压) 面积不得小于直燃机占地(包括直燃机前、后、左右检修场地1m ) 面积的10% , 且泄压口应避开人员密集场所。

4.2.13直燃机组进入地下室的进口, 其高度和宽度必须满足机组安装、检修、更换、运输的需要。

5　直燃机机房燃气管路设计安全技术措施

5.1 燃气配管系统设计

5.1.1　燃气配管系统典型示例见下页图- 1。

5.1.2　燃气管路

a. 主燃气管路及点火分支燃气管路应分别串联装设两个燃气(安全) 截止阀;

b. 在满足设计、制造和操作条件下, 应缩短燃烧器与燃气(安全) 截止阀之间的管路长度。

c. 点火管路应从主管路的所有阀门之前引出。当点火管路从主管路的水平部位引出时, 引出口应设置在主管路的上侧或侧面;

d. 使用内部混合式(大气式或无焰式) 燃烧器时,应设置防止逆流的止回阀件等;

e. 在燃气(安全) 截止阀和压力调节阀的上游应设置易于检查、维护的过滤器;

f. 应减小和减少燃烧器与燃气(安全) 截止阀之间产生的阻力及元器件, 如弯头等;

g. 燃气压力调节器应按表1 设置, 调节器原则上应设置在燃气(安全) 截止阀的下游。另外, 点火管路及主管路的燃气压力调节器应分别设置;

h. 燃气压力控制器应按表1 设置, 当燃气压力异常下降和上升时, 应能迅速切断燃气;

注: ○—应设置; △—根据需要设置。

i. 在主管路上应设置监测供气压力和燃气压力调节器(零调节除外) 工作压力的压力表或压力表接头;

j. 在紧接燃烧器之前的管路上应设置在全开状态下阻力小的旋塞或阀门等, 另外, 在旋塞或阀门之前还应设置进行漏泄检验和测量燃烧器压力的接头。

k. 燃气(安全)截止阀不应设置旁通阀。

5.1.3　空气管路

a. 在调节风门的上游应设置风压控制器;

b. 点火燃烧器空气管路应从调节风门之前引出;

c. 应设置测量空气压力的接头。

5.2　燃气配管的材料、配件和配置与制作

5.2.1　配管、法兰、法兰用螺栓、螺母、垫片接头等的材料和型式规格, 应符合相应标准的规定;

5.2.2　燃气管路可采用镀锌焊接钢管、无缝钢管或铜管。但燃气压力大于10kPa, 公称直径大于或等于50mm 的燃气管路应采用无缝钢管。燃气管路采用铜管时, 仅应用于点火分支管路和辅助管路; 燃气压力大于315kPa 时, 只应用于压力调节器的下游。

5.2.3　配管及管路附件的连接方式按表2 的规定。

图- 1　燃气配管系统示例

表2　燃气管路及管路附件的连接方式

5.2.4　采用焊接连接时, 焊接方法、焊条、焊缝的检查应按照JB/T 6917 的有关规定。

5.2.5　采用法兰连接时, 配管和法兰的焊接方法应符合相应法兰标准的规定。

5.2.6　采用螺纹连接时, 应采用螺纹密封的管螺纹。燃气压力大于10kPa 的燃气管路, 应采用无缝钢管制作的管件等;

5.2.7　采用设置支架和/或在主干管路与主管路之间设置金属波纹管(需要时) 等，以消除由于荷载、热膨胀, 振动等产生的外力以及可能引起的配管系统接头渗漏。

来源：网络