氣體管道的燃燒事故與預(yù)防

1、 氣體管道的燃燒事故與預(yù)防 輸送高壓氧氣的鋼管或者閥門，由于某種緣由，在里面的高壓氧介質(zhì)起火燃燒，使管壁穿孔，噴出高壓氣體。造成這類事故的緣由主要是由于鐵和氧之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起金屬火災(zāi)。 發(fā)生火災(zāi)時，氣體立即從管壁裂開處噴出，同時發(fā)出爆音，在連續(xù)不斷的氧氣流中鋼管成為灼熱狀態(tài)而連續(xù)燃燒。這樣一般很簡單被誤認(rèn)為已經(jīng)發(fā)生了爆炸，實際上這不是真正的爆炸，只是由于金屬火災(zāi)而產(chǎn)生的管道裂開現(xiàn)象。從下面例子足可以看出氧氣管道燃燒時的猛烈程度。在100mm直徑的高壓氧氣管道上設(shè)置有鑄鋼閥門(壓力24MPa)，就在略微開啟閥門的這一瞬間，同時發(fā)出了爆炸聲，同時閥門下部消失了閃光，閥體及管道的一部分開頭燃燒

2、，并噴出氧氣。正在操作閥門的二名操作人員被當(dāng)場燒死。事故的緣由可以做如下的解釋：由于液氧中含有微量的潤滑油，在蒸發(fā)器中被濃縮和積累，當(dāng)液氧在沸騰時，濃縮油伴隨液氧飛沫，成為霧狀油滴，并伴同氧氣氣流吸附于充氣間四周的管路內(nèi)壁和閥門上，在閥門切換操作中，管路內(nèi)點燃起火。15MPa壓力的氧氣從聚合釜流出時，造成氟樹脂制的截止閥瞬間分解氣化，導(dǎo)致氧氣噴出，其危急也是顯而易見的。1氧氣中鐵的燃燒在氧氣介質(zhì)中燃燒金屬，一般須把該金屬加熱到在所處氧氣濃度時的自燃溫度以上。在常壓下氧氣中鐵的自燃點，呈粉狀時比較低，大約315以上；呈塊狀時高，至少要加熱到930以上。假如把氧氣壓力提高到30MPa左右的高壓時，

3、一般自燃點溫度可分別下降幾十度到一百度左右。鐵塊的熔點一般在1500左右，而氧氣中鐵的自燃點都比這個溫度低，所以鐵在氧氣中保持著固態(tài)，可使燃燒持續(xù)進(jìn)行下去。氧和鐵的化學(xué)反應(yīng)式及其燃燒熱可由下式表示：鐵為顆粒狀時，包圍在熱導(dǎo)率比較小的氧氣中，則燃燒熱是很簡單積聚在反應(yīng)生成的氧化鐵顆粒中。實際上這個熱量是通過四周氣體或管壁的熱傳導(dǎo)，還有一部分是通過熱輻射而消逝的?，F(xiàn)在假定燃燒熱是絕熱地積聚在這些顆粒上時，則粒子溫度將會達(dá)到幾千度高溫。燃燒每克鐵所需的氧氣量可由下式求得：即燃燒每克鐵時所需的氧氣量大約為300mL(在常溫常壓下)。由于鐵的相對密度為786kgm3，比體積為0127mLg，因此，鐵如要

4、連續(xù)燃燒時，需要的氧氣比鐵的體積多2360倍(在常溫常壓下)。由于這個緣由，在氧氣管上發(fā)生燃燒事故時，管路的燃燒方向是向著供應(yīng)氧氣的方向燒去，也就是向著與氧氣氣流相反的方向傳播。因此，只要關(guān)閉管路的總閥門，切斷氧氣供應(yīng)，就很簡單將火熄滅。2氧氣管路的點火原理氧氣管路假如開頭自行燃燒，則首先必需把管壁加熱到塊狀自燃點溫度800900以上。氧氣管路起火的緣由大體有以下幾種：(1)氣流中銹垢的摩擦在氧氣管路中若投入若干鐵銹銹垢，馬上可以用肉眼看到一些從管的端頭噴嘴上向空氣中噴出來的酷熱狀態(tài)的顆粒。這是由于銹垢和管路之間的摩擦引起的。它受到氧氣流速的影響，流速越快，影響越顯著。由于銹垢顆粒重量小，故熱

5、量也很小，但是管路的管壁是無法與此相比的，由于熱容量很大，而且導(dǎo)熱性好，因此管路的摩擦熱會馬上消逝，故在管壁本身的溫度上升并不明顯。由于這個緣由可以認(rèn)為管壁不行能被加熱到自燃點以上的溫度。(2)管道內(nèi)可燃物的燃燒在氧氣管道內(nèi)存在可燃物時，假如它們遇到某種點火源時便開頭燃燒。由于在純度很高的高壓氧氣氣流中燃燒，因此，燃燒速度是很快的，在很短時間內(nèi)便產(chǎn)生很大的燃燒熱?？扇嘉锶紵龝r，產(chǎn)生的火焰溫度是很高的。假如管壁直接受到這種火焰加熱，就好比遇到氧氣切割的火焰一樣，管壁很簡單達(dá)到燃燒的溫度，從而在氧氣中燃燒。管道內(nèi)存在可燃物有下面幾種狀況。1)霧狀潤滑油隨著氧氣氣流在管路的連接部位或閥門部位等死角凝聚吸附。在液氧中經(jīng)常含有少量的潤滑油，它是在汽化器中濃縮后，成為霧狀氣體，混入氯氣氣流中，凝聚在氧氣管路內(nèi)。這時假如潤滑油單純地成為液體狀態(tài)的油膜吸附于管壁上，那么油膜可隨高速氣流沿管壁集中。油可以局部地聚焦在氣流的死角，也可能使銹垢和油摻在一起，形成黏性物質(zhì)吸附于