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化工废气管道系统的火灾爆炸事故分析及预防措施

3.0 2024-09-13 0 0 19.61KB 8 页 6库币 海报
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化工企业管道内的物质主要为有机化学原料及产品，环保设施中的废气管
道也是涉 VOCs 废气，这些管道输送的物质绝大多数为 VOCs。化工管道同化
工设备一样是化工生产装置中不可缺少的组成部分，起着把不同工艺功能的设
备连接在一起的作用，以完成特定的工艺过程，在某些情况下，管道本身也同
化工设备一样能完成某些化工过程，即“管道化生产”。
同样，化工 VOCs 废气也通过管道输送，经常有企业在废气收集管道上收
集不合理或去除静电措施不理想，会导致管道发生燃烧及爆炸安全事故。
化工管道布置纵横交错，管道种类繁多，被输送介质的理化性质多样，管
道系统接点多，火灾爆炸事故发生率高。管道发生破裂爆炸事故，容易沿着管
道系统扩展蔓延，使事故迅速扩大。
化工管道系统的火灾爆炸事故类型分析
1、泄漏引起火灾爆炸
石油化工管道大多输送易燃易爆介质，其实这些物质基本均属于 VOCs 范
畴，管道破裂泄漏时极易导致火灾和爆炸事故。这是因为泄漏的可燃介质遇点
火源即可燃烧或爆炸。管道经常发生破裂泄漏的部位主要有：与设备连接的焊
缝处；阀门密封垫片处；管段的变径和弯头处；管道阀门、法兰、长期接触腐
蚀性介质的管段；输送机械等。
管道质量因素泄漏，如设计不合理，管道的结构、管件与阀门的连接形式
不合理或螺纹制式不一致，未考虑管道受热膨胀问题；材料本身缺陷，管壁太
薄、有砂眼，代材不符合要求；加工不良，冷加工时，内外壁有划伤；焊接质
量低劣，焊接裂纹、错位、烧穿、未焊透、焊瘤和咬边等；阀门、法兰等处密
封失效。管道工艺因素泄漏，如管道中高速流动的介质冲击与磨损；反复应力
的作用；腐蚀性介质的腐蚀；长期在高温下工作发生蠕变；低温下操作材料冷
脆断裂；老化变质；高压物料窜入低压管道发生破裂等。外来因素破坏，如外
来飞行物、狂风等外力冲击；设备与机器的振动、气流脉动引起振动、摇摆；
施工造成破坏；地震，地基下沉等。操作失误引起泄漏，如错误操作阀门使可
燃物料漏出；超温、超压、超速、超负荷运转；维护不，周，不及时维修，超
期和带病运转等。
2、管道内形成爆炸性混合物
VOCs 废气收集管道，部分气体因滞留在输送管道的角落而产生集聚，遇静
电而发生闪爆！如方管的角落容易使得VOCs 废气集聚在方管的边角处！还比
如在停车检修和开车时，未对管道进行置换，或采用非惰性气体置换，或置换
不彻底，空气混入管道内，形成爆炸性混合物；检修时在管道(特别是高压管
道)上未堵盲板，致使空气与可燃气体混合；负压管道吸入空气；操作阀门有误
使管道中漏入空气，或使可燃气体与助燃气体混合，遇引火源即发生爆炸。
3、管道内超压爆炸
管道的超压爆炸与反应容器的操作失误或反应异常有关，冷却介质输送管
道出现故障，导致冷却介质供应不足或中断，使生产系统发生超温、超压的恶
性循环，最终导致设备、管线发生超压爆炸事故。
在管道中由于产生聚合或分解反应，会造成异常压力。如在乙烯和过氧化
物催化剂的管道中，温度过高，超过催化剂引发温度，乙烯就会在管道内聚合
或分解，产生高热，使压力上升，导致管道胀裂或爆炸。
连续排放流体的管道，尤其是排放气态物料的工艺管线，因输送速度降低
等因素会导致设备内的物料不能及时排出，从而使设备发生超压爆炸事故。
高压系统的物料倒流入低压管道，造成压力增加。
######4、管道内堵塞爆炸
######管道发生堵塞，会使系统压力急剧增大，导致爆炸破裂事故。
######输送低温液体或含水介质的管道，在低温环境条件下极易发生结冰“冻
堵”，尤其是间歇使用的管道，流速减慢的变径处、可产生滞留部位和低位处
是易发生“冻堵”之处。
######输送具有粘性或湿度较高的粉状、颗粒状物料的管道,易在供料处、转弯处
粘附管壁最终导致堵塞。管道设计或安装不合理，如采用大管径长距离输送或
管道管径突然增大，管道连接不同心，有障碍物处易堵塞；物料夹杂过大碎块
时易造成堵塞；物料具有粘附物性，若不及时清理，发生滞留沉积等情况，可
造成管道堵塞。
######操作不当使管道前方的阀门未开启或阀门损坏卡死，或接受物料的容器已
经满负荷，或流速过慢，突然停车等都会使物料沉积，发生堵塞。
######5、发生自燃火灾
######管道内结焦、积炭，在高温高压下易自燃，引起燃烧或爆炸。在加工含硫
原料油炼油厂的高压管线中，硫化亚铁是一种很常见的物质，它是铁锈和硫化
氢发生反应的产物，设备停用后打开，以及维修之前与空气接触，就会迅速发
生自燃。
######管道内介质温度为超过自燃点的物质，泄漏出来与空气接触便会自燃。
6、具有多种引火源
######物料在管道中输送时，有多种引火源存在。启闭管道阀门时，阀瓣与阀座
的冲击、挤压，可成为冲击引火源。阀门在高低压段之间突然打开时，低压段
气体急剧压缩局部温度上升，形成绝热压缩引火源。物料在高速流动的过程中，
粉体与管壁、粉体颗粒之间、液体与固体、液体与气体、液体与另一不相溶的
液体之间、气体与所含少量固态或液态杂质之间，发生碰撞和摩擦，极易带上
静电，产生火花。
######危险物料输送管道周围具有摩擦撞击、明火、高温热体、电火花、雷击等
多种外部点火源。可燃物料从管道破裂处或密封不严处高速喷出时会产生静电，
成为泄漏的可燃物料或周围可燃物的引火源。
#####7、易成为火灾蔓延的通道
由于管道连接着各种设备，管道发生火灾，不但影响管道系统的正常运行，
而且还会使整个生产系统发生连锁反应，事故迅速蔓延和扩大，特别是管内介
质有毒时，对人的生命威胁更大。在管道中传播的爆炸，一定条件下会发生由
爆燃向爆轰的转变，对生产设备、厂房等建筑物造成严重的破坏。
化工管道火灾爆炸事故的预防措施
######1、遵守安全布置原则
输送火灾危险性为甲、乙类介质或有毒、腐蚀性介质的，管道，不应穿过
与其无关的建筑物、构筑物。集中敷设于同一管架上的各种介质管道必须留有
规定的间距。多层管架中的热料管道应布置在最上层，腐蚀性介质管道应布置
在最下层；易燃液体及液化石油气体管道严禁与蒸汽、热料管道相邻布置；助
燃与可燃介质管道之间，宜用不燃物料管道隔开或保持不低于 250mm 的间距。
2、选材、设计、加工、安装合理
根据输送介质的性质、温度、压力和流量等因素正确选择管材，不可随意
选用代材或误用，不得使用存有缺陷的管材，例如，要求高温强度时，350℃
以下使用沸腾钢和半镇静钢，在 350℃时，应根据不同温度分别使用镇静钢、
钼钢、Cr—Mo 钢和不锈钢，不得使用碳钢；为了防止低温脆性，要使用奥氏
体不锈钢以及铝、镍铜合金的管材。可燃液体架空管道的支架应用不燃材料建
造。为避免可燃液体管道在发生事故时液体漫流，可将管道敷设在不燃材料建
造的地沟内，并保证良好的自然通风，以防止可燃蒸气积聚。高温物料管道应
用不燃材料装设保温层，以防止可燃物接触高温管道起火。
严格按照工艺设计要求设计，管道直径的设计值应尽量大些，弯曲和变径
处应缓慢，而且弯管和变径管要尽可能少，尤其是由水平向垂直过渡的弯管要
少。管内壁应平滑，不准有折皱或凸起，不装设网格状的构件。
管道的焊接质量符合要求，焊缝须作无损探伤检查。管道的连接方式合理，
可用加偏垫或多层垫等方法消除断面偏差、空隙、错口或不同心等安装误差。
管道穿墙、楼板和屋面时，应加套管、防火肩、防水帽等装置。焊缝、法兰等
接头均应避开墙和楼板。管道和管件不得与管架直接接触，应按设计温度、压
力等要求，采取加置木垫、软金属片或橡胶石棉垫等措施隔离。
3、采取防腐措施
根据输送物料的腐蚀性选择耐腐蚀材料，如对硫化氢的腐蚀，不同温度下
使用可采用铬钢，不锈钢或渗铝钢；对高温条件下的氢脆要用 Cr—Mo 合金钢；
对不同程度的硫腐蚀，分别采用5Cr、7Cr、9Cr 钢管；为了防止高温氧化腐蚀，
要用奥氏体不锈钢管、5Cr或9Cr 钢管。
采取合理的防腐措施，如涂层防腐、衬里防腐、电化学防腐、使用缓蚀剂
防腐等。其中涂层防腐用得最广泛，而在涂层防腐中又以涂料防腐用的最多。
定期检测管道的受腐情况，尤其是敷设于地下的管网系统，及时修复或更
换腐蚀严重的部位。
4、消除管道残余应力
为了避免管道振动，可采取设置减振装置，增加柔性设计等措施。
为了减弱热应力的破坏作用，采用增加管系可挠性，缓解热应力的热补偿
方法，如采用专用的热补偿器；利用弹簧吊架结构或止动器约束管道在约束方
向上的位移，在设备管口附近设置固定支架，削弱管口的应力和力矩，加设弯
管，改变管道走向，增加管系总的可挠性或利用绝热保温等方法。
针对不同外部载荷采取措施，如防止基础下沉，可采用改变管道设置位置
或支撑方式或强化基础设计的方法；预防外力冲击，可通过加强防护设施，可
挠性设计，合理设置，加护栏或套管以及加强施工监督等方法。
5、严格安全操作
生产操作过程中严格按照工艺要求控制物料的输送温度、压力、流速等工
艺参数，尤其是用于输送可燃气体、可燃液体、可燃粉粒状物料的管道，输送
速度不应高于工艺值。生产的要害部位，如加热炉口、塔底部、反应器底部、
高温机泵等进出口处的管道和工作条件苛刻，受交变载荷的管道，要特别重视。
冷却介质的输送管道要确保冷却介质的供应量，避免中断，必要时可安装
双路水源和电源控制，以防止生产系统出现超温、超压的恶性循环。
及时清除管道内的污垢、沉淀等沉积物，并严禁采用铁质工具或能产生火
星的器具输通易燃易爆、易自燃的不安定沉积物。定期清除管道以及周围的设
备、设施上的积尘，以减少粉尘沉积。
在冰冻季节前后，要注意管道的防冻和化冻，如积水弯、压力表的弯管，
排凝阀等处，发现问题要及时采取保温防冻措施。暂时不用的水或易冻的管线
要将管内介质排净。
及时维修管道，严禁超负荷，超期和带病运转。
6、加强防火安全管理
在用管道要遵照《压力管道安全管理与监察规定》定期进行检验，检测管
道的泄漏和受损情况，防止管道系统出现跑冒滴漏现象。
停车检修和开车前应按规定进行管道的排气置换作业，检测合格后方可动
火检修或开车。进行动火检修作业时，要严格执行动火作业的各项规章制度。
严禁危险物料管道和高温管道周围堆放易燃易爆物质。需要散热的输送管
道上严禁堆放各种杂物，以防止热量积累引起火灾。
危险物料输送管道的周围杜绝各种火源。
7、采取防静电措施
粉粒状物料的输送管道应选用导电性能良好的材料制造，并设性能良好的
静电消除装置。工厂和车间的氧气管道、乙炔管道、油料储运设备、通风装置、
空气管道等必须连成一个整体，并予以接地。地上或管沟敷设管线的始端、末
端、分支处以及直线段，每隔lOOm应设置防静电接地装置，接地电阻不宜大
于30Ω，接地点宜设在固定管墩(架)处。
8、设置防火防爆安全装置
在容易发生超压爆炸的管道上需设置安全阀等防爆卸压装置；在容易造成
火焰传播的管道上需设置水封、砂封、阻火器或防火阀。在高压和低压系统之
间的接点处和容易发生倒流的管道上、需设置止回阀和切断阀。在泵和阀门的
进口装设管道过滤器，防止由于杂质或夹杂物造成事故。
具有着火爆炸危险的输送管道，应配备惰性介质管线保护。可燃气体的尾
气排放管线应用氮气封或设置阻火器等防止火势蔓延的装置。火灾危险性较大
的密集管网系统可设置可燃气体浓度检测报警装置，以及时发现火险隐患，亦
可设置水喷淋等灭火设施，以便及时扑救初起火灾。
摘要：

      化工企业管道内的物质主要为有机化学原料及产品，环保设施中的废气管道也是涉VOCs废气，这些管道输送的物质绝大多数为VOCs。化工管道同化工设备一样是化工生产装置中不可缺少的组成部分，起着把不同工艺功能的设备连接在一起的作用，以完成特定的工艺过程，在某些情况下，管道本身也同化工设备一样能完成某些化工过程，即“管道化生产”。      同样，化工VOCs废气也通过管道输送，经常有企业在废气收集管道上收集不合理或去除静电措施不理想，会导致管道发生燃烧及爆炸安全事故。      化工管道布置纵横交错，管道种类繁多，被输送介质的理化性质多样，管道系统接点多，火灾爆炸事故发生率高。管道发生破裂...

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