第三章
危险化学品防火原理及措施

第一节　燃烧控制

对于危险化学品，从燃烧理论上讲，控制点火源、可燃物和助燃物其中的一种便可以控制其火灾爆炸事故的发生。但在实践中，由于受到生产、运输以及储存等方面的限制，只对点火源、可燃物和助燃物其中的一种采取控制措施是远远不够的，往往需要采取两方面甚至全方面措施进行控制，以提高安全度。此外，还应考虑一些额外的辅助措施，旨在降低危险化学品火灾爆炸事故发生时的危害，最大限度地减少损失[1]。

一、点火源的控制

在危险化学品的防火防爆工作中，为了更好地促进安全技术水平的提升，在控制火灾爆炸危险物基础上还应切实注重点火源控制，由于整个危险化学品生产中可能遇到的点火源较多，这就需要紧密结合实际情况切实强化安全处理。点火源主要分为四大类：第一类是化学热源，主要是由化学反应所释放的热量而形成的火源；第二类是机械火源，主要是机械物理做功时产生的热量而形成的热源；第三类是热火源，主要是由热量的传导所致；第四类是电火源，主要是由电火花而形成的点火源。

1．对明火进行严格的消除和控制

明火是指真正在自然界燃烧的火，也是可以看见的火，如生产、生活中的炉火、烛火、焊接火、烟头火、撞击火、摩擦打火、机动车辆排气管火星以及烟囱飞火等。这些明火是危险化学品火灾爆炸事故的常见原因，故必须对其加以严格的消除和控制，主要措施和方法有：

（1）对在危险化学品生产厂区内存在的以及可能存在明火的部位建立健全各种明火使用、管理和责任制度，并认真实施检查和监督。

（2）对于甲、乙、丙类生产车间、仓库等位置应严禁动用明火，如果需要使用明火时，应经过安全保卫部门或者防火责任人的批准，并需在使用过程中严格落实各项防范措施。

（3）使用气焊、电焊、喷灯等进行施工作业时，焊接地点应与易燃易爆危险场所保持一定的距离；若需在内部进行焊接时，必须按危险等级办理相关证件，并需准备好灭火器材以及采取相应的防护措施，在确保安全的情况下才可进行施工作业。

（4）维修用火主要是指焊割及熬炼用火等，需加强对维修用火的管控。

（5）为防止烟囱飞火导致易燃易爆危险品产生火灾或爆炸的危险，在生产过程中，物料需充分燃烧，烟囱应达到足够的高度，必要时应对其安装火星熄灭器。

2．对撞击火花和摩擦热进行控制

撞击产生火花是由于高速运动的物体存在着能量，即动能，较为坚硬的物体速度达到一定值时如发生撞击，伴随着物体运动速度快速降低，动能迅速转化为内能，如果不能快速以热量的形式散发出去，可能在短时间内产生高温，能量集中就会以火花的形式表现出来。上述情况可能产生大量热量，其产生的热量超过大多数可燃物的最小点火能量，足以点燃可燃性气体、蒸气和粉尘等物质，从而成为点火源，故应严加防范，主要防范措施有：

（1）当金属机件摩擦、钢铁工具相互撞击或与地面撞击时可产生火花，引起火灾爆炸事故。在相关作业过程中应小心谨慎地使用金属以及铝合金装备、器具，严禁在未保证安全的条件下进行搬运或者拆迁大机电设备，对待小件工具物品也要做到轻拿轻放。在有爆炸危险的甲、乙类生产厂房内，禁止穿带钉子的鞋，铺筑地面材料时选择使用磨、碰、撞击不产生火花的材料。

（2）在金属导管或容器受到外界撞击或者内部压力不均衡而导致突然开裂时，内部可燃的气体或溶液高速喷出，喷出的物质中夹带着铁锈以及其他金属粒子与管壁冲击摩擦升温进而变为高温粒子，产生的能量便可引起火灾爆炸事故。因此，针对易燃易爆危险品生产物料的金属设备系统，在其内外壁表面需进行防锈处理，并需对其定期进行耐压试验，经常性检查其外观完好状况，若发现缺陷，应及时加以处理，以防止危险的发生。

（3）当机械轴承产生缺油、润滑不均的情况时，零件之间会摩擦生热，产生的热量聚集，当附近有可燃物时，会产生着火的危险。故应要求机械轴承等转动部位保持良好的润滑，及时补充润滑油，并需定期处理清扫可燃污垢，以防止火灾的发生。

（4）为防止在倾倒和抽取可燃液体时铁制器皿或工具与金属盖相碰产生碰撞火花引起可燃蒸气燃爆事故的发生，应使用铜锡合金或者铝皮等不易着火的材料将容易产生碰撞火花的部位遮盖起来。搬运盛装易燃易爆化学物品的金属容器时，严禁抛掷、拖拉、摔滚，必要时可加防护橡胶套垫进行预防。

3．防止和控制高温物体作用

高温物体，一般是指在一定环境中能够向可燃物传递热量并能导致可燃物着火的具有较高温度的物体。在危险化学品生产中，加热装置、高温物料输送管线及机泵等，其表面温度均较高，要防止可燃物落在上面，引燃着火。可燃物要远离高温物体。如果高温管线及设备与可燃物较近，高温表面应有隔热措施。高温物体的表面温度高、体积大、散发热量较多，会引起与其接触的可燃物发生燃烧。预防措施如下：

（1）照明灯具的外壳或表面具有较高的温度，要注意通风、散热，必要时加设隔热保护装置。

（2）高温设备和管道表面应设有隔热保护层。

（3）加热温度超过物料自燃点的工艺过程，应严防物料外泄或空气渗入设备系统。

（4）若在厂房内部散发可燃粉尘、纤维，集中采暖的温度不应过高。

（5）禁止易燃易爆危险化学品与高温设备、管道表面直接接触或距离过近。

4．防止电气火花

电火花是电极间的击穿放电，电弧则是大量电火花汇集的结果。电气火花是常见的电能转变为热能的点火源。电气火花有：电气线路和电气设备在开关断开、接触不良、短路、漏电时产生的火花，以及静电火花和雷电放电火花等。一般电火花的温度很高，特别是电弧，温度可达3600～6000℃。

电气火花防范措施主要有：采用安全防爆设备、消除静电、降低接地电阻等。

5．防止日光照射和聚光作用

当直射的日光通过凸透镜、玻璃瓶或者含有气泡的瓶子时，会使得日光聚集形成高温进而引起可燃物着火。某些化学物质，例如氢和氯、氯和乙烯或含有乙炔的混合物，在日光照射下便可以发生反应，甚至导致爆炸的发生。化学物质乙醚在日光下长时间存放可生成有爆炸危险的过氧化物。危险化学品硝化棉及其制品在较高环境温度下会发生分解聚热，进而引起自燃火灾的发生。若阳光足够充足使得室外温度达到一定程度，储存较低沸点液体的铁桶可能发生爆裂起火。在烈日暴晒下，会使得压缩和液化气体的储罐和钢瓶内部压力产生一定的变化，压力激增引起罐体爆炸进而引发火灾。因此，应采取下列措施加以防范：

（1）不准使用椭形玻璃瓶盛装易燃液体，在使用玻璃瓶储存易燃液体时不准露天放置。

（2）受热易蒸发或者受热易分解的易燃易爆物质严禁露天存放，应当存放在可以遮挡住阳光的库房内部。

（3）乙醚等不可见光的物质必须存放在金属桶内或者暗色的玻璃瓶中，防止分解发生危险，在天气较为炎热的情况下需要进行冷藏储运。

（4）在用食盐电解法制取氯气和氢气时，应当控制在反应过程中产生氯气的量，并需要控制液氯废气中氢的含量，防止氯和氢混合物发生爆炸。在使用电石法制备乙炔时，如果使用次氯酸钠等含氯物质作为清洁剂，其有效氯含量应加以控制。

6．防止静电

对于化工生产中的静电需要进行特别的防护，主要就是设法消除或者控制静电产生和积累的条件[2]，主要方法有工艺控制法、泄漏法、中和法。

二、可燃物的控制

物质是燃烧的基础，对可燃物进行控制就是使可燃物达不到燃烧或者爆炸所需要的数量、浓度，进而消除发生燃爆的物质基础，以防止或减少火灾和爆炸的发生。

1．使用难燃和不燃的物质来代替可燃物质

在化工生产中可以在适当的条件下使用不燃的液体代替可燃的液体作为生产过程中的溶剂，也可以使用燃烧性能较差的液体代替易燃溶剂，从而显著提高生产作业过程中的安全性。例如，在溶解脂肪、树脂、油类物质、橡胶类物质或是油漆类物质时，溶剂若选择可燃或易燃的，在使用过程中会产生很大的危险，这种情况下，可以使用四氯化碳来替代危险性较大的溶剂。

2．爆炸危险场所加强通风

爆炸危险场所是指能够散发可燃气体、蒸气以及粉尘，并容易与空气混合形成爆炸性混合物的场所。为了防止在爆炸危险场所泄漏和扩散的可燃物料不断积累最终达到爆炸极限，需要在这种爆炸危险场所采取有效的通风措施，通风口的位置设置以及通风方式的选择则需要仔细考虑。若可燃气体或蒸气密度与空气相比较小的时候，需要将排风口设置在室内建筑的上部；若可燃气体或蒸气密度与空气相比较大的时候，需要将排风口设置在室内建筑的下部。

3．对产生的有害杂质以及副反应进行控制

在许多的化学反应中，由于物料本身纯度并不是100%，所以会在其中掺杂着很多的杂质，这些杂质的存在往往会导致副反应的发生，有些副反应会产生一些可燃性气体，导致生成爆炸性混合物进而发生爆炸。故在化工生产过程中，原料内部的杂质是防火安全的重点关注对象。

（1）对原料中的有害杂质进行限制　在生产中所用的原料、半成品等都需要确保其纯度。例如：在使用乙炔和氯化氢生产氯乙烯的过程中，原料氯化氢中就会存留一定量有害的游离氯，这些游离氯会与乙炔发生反应最终生成四氯乙烷并发生着火甚至爆炸，故需要严格控制氯化氢中的游离氯不能超过0.005%。

（2）对反应系统中有害杂质的积累进行控制　在一些反应系统中，在最开始会产生一些杂质，少量存在的这些杂质不会对反应过程造成较大的影响，但是经过长时间的不断积累，会引发爆炸的危险。例如：在甲醇生产中，有一种方法是高压合成，若反应过程中氧气的含量过多会导致整个系统发生剧烈的爆炸，所以在甲醇中氧气的含量不能过多，宜控制在13%以下，在整个循环系统中应当加入一定的惰性介质。在甲醇分离器之后设置放空管，控制排气量以防止其他爆炸性物质的积累。

（3）添加稳定剂保护　生产过程中有些危险性物质在遇到空气中的氧气时会产生燃烧或者爆炸，有的危险品在长时间储存的过程中会自身发生变质，在化学变化中生成一些更加危险的物质。故在生产和储存某些易于自燃和爆炸的物质时可采取添加稳定剂的方法对其进行保护，如在硝化棉的储存过程中，酒精和水可作为其稳定剂；一些危险化学品在常温的条件下呈现液态，例如氰化氢，若其中有水存在，在长时间的存放条件下氰化氢就会生成氨，而氨可以作为催化剂促进聚合反应的发生，在反应过程中会产生聚合热，长时间热量的积累会导致蒸气压的不断上升，最终导致爆炸的发生。所以在储存类似物质的时候需要严格地控制其中的含水量使其低于1%；为了提高氰化氢的稳定性，通常在储存氰化氢的容器中加入浓度为0.001%～0.5%的浓硫酸或是甲酸等酸性物质作为稳定剂，同时需要储存在低温处以防止着火或是爆炸。再如黄磷等物质需要放置在水中，金属钾和钠等物质需要存放于煤油之中等，都是为了防止与空气接触进而发生自燃起火。

（4）注意反应过程中不完全反应物的产生　在化工生产中，注意反应过程中需要使反应物反应完全，若在化工生产中含有较多的未完全反应的物质，很有可能会引起其他副反应，严重的情况下会产生一系列的事故。例如在氯化生产过程中，若没有完全进行反应，则会导致大量一氯化物出现，这些一氯化物在100℃左右的条件下就会发生异构化反应而分解产生大量的气体和热量，最终可能导致爆炸的发生。

4．负压操作

在压力增大的过程中，混合气体的爆炸极限也会随之增大，故当将压力减小至“着火临界压力”的时候，便不会发生爆炸。通常负压操作用于以下场合：

（1）在高温条件下易分解、聚合以及结晶的硝基化合物、苯乙烯等物料。

（2）真空过滤有爆炸危险的物质。

（3）减压蒸馏原油，对原油中各种物质进行分离。

（4）负压输送松散、干燥、流动性较好的粉状可燃原料，有利于安全生产。

5．对物料的投放进行控制

在反应设备中，需要控制好物料的投放，若不进行严格的控制，则会很容易形成爆炸性混合物。例如在氨氧化制取硝酸的生产过程中氨与空气中的氧气按比例混合发生氧化反应，反应的配比就会临近爆炸下限，若对氨或者空气的投放未进行严格的控制，则混合气体会达到爆炸极限甚至发生爆炸。因此，对于这些较为危险的反应，需要详细规划、计算各种物料的投放量，并对反应过程中各种物质的比率进行实时的监控，防止危险的发生。

6．加强危险物质的消防安全

易燃易爆危险品在生产、储存的过程中，易产生可燃气体，产生的可燃气体会与空气形成爆炸性气体混合物，同时在受热条件下气体容器会产生膨胀爆炸。重点应防止可燃气体的泄漏，或者外部空气进入可燃气体的设备之中；凡是具有可燃气体泄漏危险的场所和设备，需要做到及时通风换气，防止可燃气体不断积累，在遇到火源的时候发生火灾以及爆炸[3]。

三、助燃物的控制

1．密闭设备

在负压操作期间，若设备密闭性不好，会导致设备外部空气进入设备中，从而达到其爆炸上限，进而发生爆炸的危险。设备密闭性问题的产生部位通常是液位计、取样口、零件交界处以及管道等部位，在检查时，需对以上这几个重点部位进行仔细观察：

（1）保证设备的密闭性。

（2）正确选择密封的形式。

（3）注意对设备进行经常性检查、维护和保养。

2．惰性气体保护

用惰性气体进行保护是为了防止爆炸性混合物的形成，在危险化学品生产的过程中通常使用的惰性介质除了氮以外还有二氧化碳等。

惰性气体通常适用于下列场合：

（1）易燃固体类的物质需要进行研磨、粉碎以及其他较为危险的处理方式时，可采取惰性气体进行保护。

（2）采取惰性介质对易燃液体进行压送。

（3）具有着火以及爆炸危险的工艺装置、管线等需要使用惰性介质进行保护。

（4）可燃气体混合物在反应过程中加惰性气体进行保护。

（5）对泄漏的易燃物料进行稀释。

（6）使用惰性气体对非防爆型的设备仪器进行保护[4]。