第三章
危險化學品防火原理及措施

第一節　燃燒控制

對于危險化學品，從燃燒理論上講，控制點火源、可燃物和助燃物其中的一種便可以控制其火災爆炸事故的發生。但在實踐中，由于受到生產、運輸以及儲存等方面的限制，只對點火源、可燃物和助燃物其中的一種采取控制措施是遠遠不夠的，往往需要采取兩方面甚至全方面措施進行控制，以提高安全度。此外，還應考慮一些額外的輔助措施，旨在降低危險化學品火災爆炸事故發生時的危害，最大限度地減少損失[1]。

一、點火源的控制

在危險化學品的防火防爆工作中，為了更好地促進安全技術水平的提升，在控制火災爆炸危險物基礎上還應切實注重點火源控制，由于整個危險化學品生產中可能遇到的點火源較多，這就需要緊密結合實際情況切實強化安全處理。點火源主要分為四大類：第一類是化學熱源，主要是由化學反應所釋放的熱量而形成的火源；第二類是機械火源，主要是機械物理做功時產生的熱量而形成的熱源；第三類是熱火源，主要是由熱量的傳導所致；第四類是電火源，主要是由電火花而形成的點火源。

1．對明火進行嚴格的消除和控制

明火是指真正在自然界燃燒的火，也是可以看見的火，如生產、生活中的爐火、燭火、焊接火、煙頭火、撞擊火、摩擦打火、機動車輛排氣管火星以及煙囪飛火等。這些明火是危險化學品火災爆炸事故的常見原因，故必須對其加以嚴格的消除和控制，主要措施和方法有：

（1）對在危險化學品生產廠區內存在的以及可能存在明火的部位建立健全各種明火使用、管理和責任制度，并認真實施檢查和監督。

（2）對于甲、乙、丙類生產車間、倉庫等位置應嚴禁動用明火，如果需要使用明火時，應經過安全保衛部門或者防火責任人的批準，并需在使用過程中嚴格落實各項防范措施。

（3）使用氣焊、電焊、噴燈等進行施工作業時，焊接地點應與易燃易爆危險場所保持一定的距離；若需在內部進行焊接時，必須按危險等級辦理相關證件，并需準備好滅火器材以及采取相應的防護措施，在確保安全的情況下才可進行施工作業。

（4）維修用火主要是指焊割及熬煉用火等，需加強對維修用火的管控。

（5）為防止煙囪飛火導致易燃易爆危險品產生火災或爆炸的危險，在生產過程中，物料需充分燃燒，煙囪應達到足夠的高度，必要時應對其安裝火星熄滅器。

2．對撞擊火花和摩擦熱進行控制

撞擊產生火花是由于高速運動的物體存在著能量，即動能，較為堅硬的物體速度達到一定值時如發生撞擊，伴隨著物體運動速度快速降低，動能迅速轉化為內能，如果不能快速以熱量的形式散發出去，可能在短時間內產生高溫，能量集中就會以火花的形式表現出來。上述情況可能產生大量熱量，其產生的熱量超過大多數可燃物的最小點火能量，足以點燃可燃性氣體、蒸氣和粉塵等物質，從而成為點火源，故應嚴加防范，主要防范措施有：

（1）當金屬機件摩擦、鋼鐵工具相互撞擊或與地面撞擊時可產生火花，引起火災爆炸事故。在相關作業過程中應小心謹慎地使用金屬以及鋁合金裝備、器具，嚴禁在未保證安全的條件下進行搬運或者拆遷大機電設備，對待小件工具物品也要做到輕拿輕放。在有爆炸危險的甲、乙類生產廠房內，禁止穿帶釘子的鞋，鋪筑地面材料時選擇使用磨、碰、撞擊不產生火花的材料。

（2）在金屬導管或容器受到外界撞擊或者內部壓力不均衡而導致突然開裂時，內部可燃的氣體或溶液高速噴出，噴出的物質中夾帶著鐵銹以及其他金屬粒子與管壁沖擊摩擦升溫進而變為高溫粒子，產生的能量便可引起火災爆炸事故。因此，針對易燃易爆危險品生產物料的金屬設備系統，在其內外壁表面需進行防銹處理，并需對其定期進行耐壓試驗，經常性檢查其外觀完好狀況，若發現缺陷，應及時加以處理，以防止危險的發生。

（3）當機械軸承產生缺油、潤滑不均的情況時，零件之間會摩擦生熱，產生的熱量聚集，當附近有可燃物時，會產生著火的危險。故應要求機械軸承等轉動部位保持良好的潤滑，及時補充潤滑油，并需定期處理清掃可燃污垢，以防止火災的發生。

（4）為防止在傾倒和抽取可燃液體時鐵制器皿或工具與金屬蓋相碰產生碰撞火花引起可燃蒸氣燃爆事故的發生，應使用銅錫合金或者鋁皮等不易著火的材料將容易產生碰撞火花的部位遮蓋起來。搬運盛裝易燃易爆化學物品的金屬容器時，嚴禁拋擲、拖拉、摔滾，必要時可加防護橡膠套墊進行預防。

3．防止和控制高溫物體作用

高溫物體，一般是指在一定環境中能夠向可燃物傳遞熱量并能導致可燃物著火的具有較高溫度的物體。在危險化學品生產中，加熱裝置、高溫物料輸送管線及機泵等，其表面溫度均較高，要防止可燃物落在上面，引燃著火。可燃物要遠離高溫物體。如果高溫管線及設備與可燃物較近，高溫表面應有隔熱措施。高溫物體的表面溫度高、體積大、散發熱量較多，會引起與其接觸的可燃物發生燃燒。預防措施如下：

（1）照明燈具的外殼或表面具有較高的溫度，要注意通風、散熱，必要時加設隔熱保護裝置。

（2）高溫設備和管道表面應設有隔熱保護層。

（3）加熱溫度超過物料自燃點的工藝過程，應嚴防物料外泄或空氣滲入設備系統。

（4）若在廠房內部散發可燃粉塵、纖維，集中采暖的溫度不應過高。

（5）禁止易燃易爆危險化學品與高溫設備、管道表面直接接觸或距離過近。

4．防止電氣火花

電火花是電極間的擊穿放電，電弧則是大量電火花匯集的結果。電氣火花是常見的電能轉變為熱能的點火源。電氣火花有：電氣線路和電氣設備在開關斷開、接觸不良、短路、漏電時產生的火花，以及靜電火花和雷電放電火花等。一般電火花的溫度很高，特別是電弧，溫度可達3600～6000℃。

電氣火花防范措施主要有：采用安全防爆設備、消除靜電、降低接地電阻等。

5．防止日光照射和聚光作用

當直射的日光通過凸透鏡、玻璃瓶或者含有氣泡的瓶子時，會使得日光聚集形成高溫進而引起可燃物著火。某些化學物質，例如氫和氯、氯和乙烯或含有乙炔的混合物，在日光照射下便可以發生反應，甚至導致爆炸的發生。化學物質乙醚在日光下長時間存放可生成有爆炸危險的過氧化物。危險化學品硝化棉及其制品在較高環境溫度下會發生分解聚熱，進而引起自燃火災的發生。若陽光足夠充足使得室外溫度達到一定程度，儲存較低沸點液體的鐵桶可能發生爆裂起火。在烈日暴曬下，會使得壓縮和液化氣體的儲罐和鋼瓶內部壓力產生一定的變化，壓力激增引起罐體爆炸進而引發火災。因此，應采取下列措施加以防范：

（1）不準使用橢形玻璃瓶盛裝易燃液體，在使用玻璃瓶儲存易燃液體時不準露天放置。

（2）受熱易蒸發或者受熱易分解的易燃易爆物質嚴禁露天存放，應當存放在可以遮擋住陽光的庫房內部。

（3）乙醚等不可見光的物質必須存放在金屬桶內或者暗色的玻璃瓶中，防止分解發生危險，在天氣較為炎熱的情況下需要進行冷藏儲運。

（4）在用食鹽電解法制取氯氣和氫氣時，應當控制在反應過程中產生氯氣的量，并需要控制液氯廢氣中氫的含量，防止氯和氫混合物發生爆炸。在使用電石法制備乙炔時，如果使用次氯酸鈉等含氯物質作為清潔劑，其有效氯含量應加以控制。

6．防止靜電

對于化工生產中的靜電需要進行特別的防護，主要就是設法消除或者控制靜電產生和積累的條件[2]，主要方法有工藝控制法、泄漏法、中和法。

二、可燃物的控制

物質是燃燒的基礎，對可燃物進行控制就是使可燃物達不到燃燒或者爆炸所需要的數量、濃度，進而消除發生燃爆的物質基礎，以防止或減少火災和爆炸的發生。

1．使用難燃和不燃的物質來代替可燃物質

在化工生產中可以在適當的條件下使用不燃的液體代替可燃的液體作為生產過程中的溶劑，也可以使用燃燒性能較差的液體代替易燃溶劑，從而顯著提高生產作業過程中的安全性。例如，在溶解脂肪、樹脂、油類物質、橡膠類物質或是油漆類物質時，溶劑若選擇可燃或易燃的，在使用過程中會產生很大的危險，這種情況下，可以使用四氯化碳來替代危險性較大的溶劑。

2．爆炸危險場所加強通風

爆炸危險場所是指能夠散發可燃氣體、蒸氣以及粉塵，并容易與空氣混合形成爆炸性混合物的場所。為了防止在爆炸危險場所泄漏和擴散的可燃物料不斷積累最終達到爆炸極限，需要在這種爆炸危險場所采取有效的通風措施，通風口的位置設置以及通風方式的選擇則需要仔細考慮。若可燃氣體或蒸氣密度與空氣相比較小的時候，需要將排風口設置在室內建筑的上部；若可燃氣體或蒸氣密度與空氣相比較大的時候，需要將排風口設置在室內建筑的下部。

3．對產生的有害雜質以及副反應進行控制

在許多的化學反應中，由于物料本身純度并不是100%，所以會在其中摻雜著很多的雜質，這些雜質的存在往往會導致副反應的發生，有些副反應會產生一些可燃性氣體，導致生成爆炸性混合物進而發生爆炸。故在化工生產過程中，原料內部的雜質是防火安全的重點關注對象。

（1）對原料中的有害雜質進行限制　在生產中所用的原料、半成品等都需要確保其純度。例如：在使用乙炔和氯化氫生產氯乙烯的過程中，原料氯化氫中就會存留一定量有害的游離氯，這些游離氯會與乙炔發生反應最終生成四氯乙烷并發生著火甚至爆炸，故需要嚴格控制氯化氫中的游離氯不能超過0.005%。

（2）對反應系統中有害雜質的積累進行控制　在一些反應系統中，在最開始會產生一些雜質，少量存在的這些雜質不會對反應過程造成較大的影響，但是經過長時間的不斷積累，會引發爆炸的危險。例如：在甲醇生產中，有一種方法是高壓合成，若反應過程中氧氣的含量過多會導致整個系統發生劇烈的爆炸，所以在甲醇中氧氣的含量不能過多，宜控制在13%以下，在整個循環系統中應當加入一定的惰性介質。在甲醇分離器之后設置放空管，控制排氣量以防止其他爆炸性物質的積累。

（3）添加穩定劑保護　生產過程中有些危險性物質在遇到空氣中的氧氣時會產生燃燒或者爆炸，有的危險品在長時間儲存的過程中會自身發生變質，在化學變化中生成一些更加危險的物質。故在生產和儲存某些易于自燃和爆炸的物質時可采取添加穩定劑的方法對其進行保護，如在硝化棉的儲存過程中，酒精和水可作為其穩定劑；一些危險化學品在常溫的條件下呈現液態，例如氰化氫，若其中有水存在，在長時間的存放條件下氰化氫就會生成氨，而氨可以作為催化劑促進聚合反應的發生，在反應過程中會產生聚合熱，長時間熱量的積累會導致蒸氣壓的不斷上升，最終導致爆炸的發生。所以在儲存類似物質的時候需要嚴格地控制其中的含水量使其低于1%；為了提高氰化氫的穩定性，通常在儲存氰化氫的容器中加入濃度為0.001%～0.5%的濃硫酸或是甲酸等酸性物質作為穩定劑，同時需要儲存在低溫處以防止著火或是爆炸。再如黃磷等物質需要放置在水中，金屬鉀和鈉等物質需要存放于煤油之中等，都是為了防止與空氣接觸進而發生自燃起火。

（4）注意反應過程中不完全反應物的產生　在化工生產中，注意反應過程中需要使反應物反應完全，若在化工生產中含有較多的未完全反應的物質，很有可能會引起其他副反應，嚴重的情況下會產生一系列的事故。例如在氯化生產過程中，若沒有完全進行反應，則會導致大量一氯化物出現，這些一氯化物在100℃左右的條件下就會發生異構化反應而分解產生大量的氣體和熱量，最終可能導致爆炸的發生。

4．負壓操作

在壓力增大的過程中，混合氣體的爆炸極限也會隨之增大，故當將壓力減小至“著火臨界壓力”的時候，便不會發生爆炸。通常負壓操作用于以下場合：

（1）在高溫條件下易分解、聚合以及結晶的硝基化合物、苯乙烯等物料。

（2）真空過濾有爆炸危險的物質。

（3）減壓蒸餾原油，對原油中各種物質進行分離。

（4）負壓輸送松散、干燥、流動性較好的粉狀可燃原料，有利于安全生產。

5．對物料的投放進行控制

在反應設備中，需要控制好物料的投放，若不進行嚴格的控制，則會很容易形成爆炸性混合物。例如在氨氧化制取硝酸的生產過程中氨與空氣中的氧氣按比例混合發生氧化反應，反應的配比就會臨近爆炸下限，若對氨或者空氣的投放未進行嚴格的控制，則混合氣體會達到爆炸極限甚至發生爆炸。因此，對于這些較為危險的反應，需要詳細規劃、計算各種物料的投放量，并對反應過程中各種物質的比率進行實時的監控，防止危險的發生。

6．加強危險物質的消防安全

易燃易爆危險品在生產、儲存的過程中，易產生可燃氣體，產生的可燃氣體會與空氣形成爆炸性氣體混合物，同時在受熱條件下氣體容器會產生膨脹爆炸。重點應防止可燃氣體的泄漏，或者外部空氣進入可燃氣體的設備之中；凡是具有可燃氣體泄漏危險的場所和設備，需要做到及時通風換氣，防止可燃氣體不斷積累，在遇到火源的時候發生火災以及爆炸[3]。

三、助燃物的控制

1．密閉設備

在負壓操作期間，若設備密閉性不好，會導致設備外部空氣進入設備中，從而達到其爆炸上限，進而發生爆炸的危險。設備密閉性問題的產生部位通常是液位計、取樣口、零件交界處以及管道等部位，在檢查時，需對以上這幾個重點部位進行仔細觀察：

（1）保證設備的密閉性。

（2）正確選擇密封的形式。

（3）注意對設備進行經常性檢查、維護和保養。

2．惰性氣體保護

用惰性氣體進行保護是為了防止爆炸性混合物的形成，在危險化學品生產的過程中通常使用的惰性介質除了氮以外還有二氧化碳等。

惰性氣體通常適用于下列場合：

（1）易燃固體類的物質需要進行研磨、粉碎以及其他較為危險的處理方式時，可采取惰性氣體進行保護。

（2）采取惰性介質對易燃液體進行壓送。

（3）具有著火以及爆炸危險的工藝裝置、管線等需要使用惰性介質進行保護。

（4）可燃氣體混合物在反應過程中加惰性氣體進行保護。

（5）對泄漏的易燃物料進行稀釋。

（6）使用惰性氣體對非防爆型的設備儀器進行保護[4]。