液氧气化法充装氧气工艺危险性因素分析

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摘要

  瓶装氧气广泛应用于冶金工业、化学工业、污水处理、医疗应用、军事与宇航、焊接切割、火焰去锈、玻璃工艺、红宝石制造、石料和混凝土切割等金属加工、金属切割、金属焊接等领域,市场需求量较大。近年来氧气瓶爆炸事故时有发生,并有增高的趋势,对周围群众和企事业单位的生命和财产安全造成重大危害。因此,氧气充装生产企业应及时进行危险性分析,采取必要的预防和纠正措施,消除隐患,实现安全生产。本文以液氧气化法充装氧气工艺为例,对物质危险性、生产过程危险性及其他危险、有害因素进行辨识分析,为进一步采取安全对策措施提供依据。

  1 物质危险性分析

  生产过程涉及的原料为液氧,产品为氧气,其主要物性如下:

  1.1 化学品名称及理化性质

  中文名 :氧, 英文名:oxygen, 危 险 货 物 编 号: 22001/22002, 分子式:O2, 分子量:32.00,UN 编号:1702/1703,性状:无色无臭气体。溶解性:溶于水、乙醇。熔点 (℃ ):-218.8,沸点℃ ):-183.1,相对密度 ( 水 =1):1.14(-183℃ ),临界温度 (℃ ):-118.4,临界压力 (MPa):5.08,相对密度(空气 =1):1.43.

  1.2 燃烧爆炸危险性

  氧气助燃,火灾危险性为乙类。禁配物:易燃或可燃物、活性金属粉末、乙炔。可采取消防措施:用水保持容器冷却,迅速切断气源,采取水喷淋方式来保护切断气源的人员,然后选择适当灭火器材灭火。

  1.3 引起的健康危害

  常压下,吸入氧的浓度在 40%到 60%之间时,出现胸骨后不适感、轻咳,进而胸闷和呼吸困难等症状;当氧的浓度> 40%时,可能发生氧中毒。严重时可发生肺水肿,甚至出现呼吸窘迫综合征。吸入氧浓度在 80%以上时,出现面部肌肉抽动、眩晕、心动过速,继而全身强直性抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。

  长期处于氧浓度 40%左右的条件下可发生眼损害,严重者可导致眼睛失明。

  1.4 需要采取的防护措施

  一般采取在密闭空间操作时,要有良好的自然通风条件及通风设施。个人尽可能避免吸入高浓度,呼吸系统和眼睛一般不需要特殊防护,手部戴一般作业防护手套,身体穿一般的作业工作服。

  1.5 泄漏处理

  迅速撤离泄漏污染区,严格限制出入,进行隔离,避免与可燃物或易燃物接触,人员至上风处,建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器。同时切断火源,尽可能切断泄漏源,合理通风,漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。

  1.6 包装与贮运危险性
  
  类别:第 2.2 类不燃气体。危险货物包装标志:不燃气体包装类别:Ⅲ类贮运注意事项:储存于通风、阴凉的库房,库温不宜超过30℃,远离热源、火种,应与活性金属粉末、易(可)燃物等分开存放,储区应备有灭火器材和泄漏应急处理设备。

  2 生产过程危险性分析

  2.1 液氧贮罐的火灾爆炸危险性

  液氧是一种低温、强助燃物质,液氧罐内贮存大量的液氧,防止液氧泄漏至关重要。液氧泄漏除可造成低温灼伤外,更应对其火灾爆炸危险性高度警惕。氧与可燃性气体以一定的比例混合能形成爆炸性混合物。当空气中氧浓度达到 25% 时,便可激起活泼的燃烧反应,浓度达到 27% 时,有火星可引发活泼的火焰。所以在液氧贮罐周围不能有可燃物, 5m 以内不能设置沥青地面,贮罐周围应严禁烟火。液氧装卸时为防止外泄应有专人在场监护,槽车应为熄火状态 , 液氧软管通过快速接头与液氧储罐紧密连接,有效防止液氧渗漏。

  可燃物被氧气饱和时,遇明火即迅速燃烧,特别是沾染油脂的可燃物遇氧可能自燃。液氧储罐中的液氧基本不含碳氢化合物,但经过长期使用后,微量的碳氢化合物还有可能在贮罐内浓缩、积聚,在一定条件下,就可能发生爆炸事故。故此,在使用时应注意以下问题:第一 . 液氧贮罐的液位任何时候都不得低于 20%;第二 . 液氧贮罐不准满罐储液,最大充装量应为几何容积的 95%;第三 . 罐内液氧的乙炔含量要按规定期限进行分析,发现异常及时解决;第四 . 罐内液体不可长期停放不用,要经常充装和排放,以免乙炔等有害杂质的浓缩,发生爆炸事故。

  2.2 液氧泵的火灾、爆炸危险性

  活塞式液压泵广泛的应用于液体气化站,防止液压泵泄漏是对液压泵管理中的头等大事,液压泵泄漏会导致液氧飞溅,如液氧飞溅到液氧泵周围的可燃物便会引发火灾,特别是沾染油脂的可燃物遇到氧可能自燃。

  液氧泵密封形式有端面机械密封和充气迷宫密封两种,液氧泵爆炸多发生在迷宫密封结构的液氧泵。多数是在启动前,进行人工盘车时发生。产生燃烧或爆炸需要三个必要的充分条件即可燃物、助燃物和引爆源。可燃物是轴承润滑脂,微量的油脂或油蒸气可能进入轴承的密封室,助燃物氧气则来自液氧泵自身。明火的产生有两种可能,一是密封间隙过小加之密封的重力静环为黑色金属,出现意外时发生金属摩擦产生火花;另一中是电机受潮漏电也会产生火花。所以液氧泵使用过程中应严格注意下列要求:1)凡是与氧接触的零件、管道、阀门、密封圈等必须严格的去油;2)拆装液体泵内部零件时,工作环境应无灰尘。所有工具、工作服必须是干净无油腻、清洁好的零件要用氮气吹干。防止贮存是沾染杂物拉毛活塞等;3)液压泵在未预冷彻底前不得启动,不得在无流动介质的情况下运转;4)液体工作时的最高工作压力不得超过允许的最高工作压力;5)液压泵停止工作后应立即关闭送液阀,排净管道和泵内液体,防止因温度升高造成液体气化而超压。

  2.3 充装过程的火灾、爆炸危险性

  氧气充装间是经过压缩的高压氧气充装进气瓶的操作场所,这里管路多、阀门多、接头多是泄露现场的多发点,一旦充装间的氧气浓度达到可激起活泼的火焰时便可引起火灾发生。充装过程又都是在高压状态下进行,所以如操作失误,诸如:充装压力过高超过气瓶规定的允许压力;气瓶受损、腐蚀严重、残余变形率超标;充装氧气或放气时氧气阀门开启操作过急,气体流速过快产生气流摩擦和冲击都可以引起气瓶或高压系统爆炸,造成危害。

  引起化学性爆炸的主要原因有:1)气瓶内渗入或沾染油脂,与压缩氧接触后急剧氧化燃烧,大量放热造成瓶内压力升高,当超过气瓶应力极限时便会发生爆炸;2)将充装其他可燃气体或液体的气瓶误充氧气。有的用户自行改装钢瓶,将氢气瓶或氟里昂气瓶充装氧气或充装时不注意辩识气瓶种类造成错装,在充装过程中发生爆炸;3)氧气瓶中混入可燃气体,如氧气瓶压力过低,乙炔气窜入氧气瓶,水电解制氢得到的氧副产品中含氢等都可以引起气瓶爆炸;4)氧气瓶的垫片等零件采用了含有油脂或有机可燃材料,在开启阀门时产生摩擦或静电火花引起燃烧爆炸;5)氧气充装车间操作人员穿着化纤服装进行操作,化纤织物摩擦时会产生静电,当衣着充满氧气时(空气中含氧量增加到 30% 时)化纤织物只需 3s 的时间就能起燃。

  2.4 配电室的危险性分析

  配电室发生火灾爆炸事故的原因主要有:线路短路;易燃液体串入或渗入,遇电火花发生火灾爆炸;负荷超载引起火灾;由于设备自身故障导致过热而引起火灾;设备接地不良引起雷电火灾等。

  3 其他危险、有害因素分析

  3.1 低温冻伤危害分析

  液氧气化充装氧气的生产装置中接触液氧可能性较大,如对液氧储罐的灌装、液氧储罐、液氧泵、气化器泄露等都可能造成从业人员接触液氧。低温液氧与皮肤接触会造成严重冻伤,轻则皮肤形成水泡、红肿、疼痛,重则将冻坏内部组织和骨关节。如果溅入眼内将造成眼损伤。因此,在排放液氧或处理液氧泄漏时应避免用手直接接触液氧,必要时应戴上干燥的棉手套和防护眼镜。一旦碰到皮肤上应立即用温水(45℃以下)冲洗。

  3.2 窒息、中毒危险性分析

  同 1.3 引起的健康危害相同。

  3.3 触电

  触电是电气伤害事故中最为常见的一类事故,由于各类电气设备、电气开关、电缆敷设的接地或接零及保护措施不完善、耐压强度低、耐腐蚀性能差,会造成设备、开关或电缆漏电,导致触电事故。

  3.4 雷击

  生产装置一般设有防雷、防静电的安全保护措施,但是由于防雷电设施有缺陷,也会发生雷击而引发火灾。

  3.5 静电

  触电是电气伤害事故中最为常见的一类事故,由于各类电气设备、电气开关、电缆敷设的接地或接零及保护措施不完善、耐压强度低、耐腐蚀性能差,会造成设备、开关或电缆漏电,导致触电事故。

  3.6 机械伤害

  机泵的传动部位存在着机械伤害的危险,操作中误接触运行的机械传动部位,则可能受到伤害。

  3.6.1 机械设备不符合人机学原理主要表现以下几个方面:

  ①控制器件设置的位置不当。

  ②控制状态设置不当。

  ③操纵器件安装高度不当。

  ④不适当的工作面照明。

  3.6.2 引起危险的不安全行为

  操作人员不遵守作业规范及安全规程,头发或服装卷进和夹入旋转部件。

  3.6.3 机械设备由于安全措施错误或不正确的定位产生的危险① 防护装置的联锁不可靠造成的危险。

  ②各类有关安全装置。

  ③各类防护装置。

  ④启动和停机装置。

  ⑤安全信号和装置。

  ⑥各类信息和报警装置。

  ⑦安全调整和维修的主要设备和附件。

  3.7 噪声危害分析

  生产过程中的噪声主要来源于泵类及压缩机。噪声对人体的危害表现为引起头晕、恶心、失眠、心悸、听力减退及神经衰弱等症状。在高噪声环境中工作极易引起心情烦躁、反应迟钝,严重的会引起噪声性耳聋,给生产和工作带来不安全隐患。

  另外噪声干扰报警信号,引发事故,影响安全生产。

  3.8 压力容器爆炸

  该装置的全套设备和管道均为压力容器(管道),由于误操作或安全防护装置失效、承压元件的失效,使压力容器内的工作介质失控,从而导致爆炸事故的发生。漏出的液氧不仅可以造成冷伤 , 还可能引发火灾、爆炸、窒息、中毒等事故的发生。

  3.9 车辆伤害

  生产区内原料及成品装卸作业都可能导致车辆对工作人员造成伤害。

  3.10 物体打击

  在氧气充装过程中会出现不断搬运气瓶、卡夹气瓶、空、实瓶装卸车等作业。如操作不当,移动或搬运的物体重心不稳或在其他外力作用下产生运动,则会引发物体打击造成伤害。

  终上所述,氧气充装生产企业在生产、储存和运输过程均存在风险,应在建设项目设计阶段及投产后的适当阶段,采用科学的方法,定期进行定性和定量分析,确定事故或危险事件发生的可能性与其实际发生的概率,制定切实有效的安全对策措施,最大限度地防止事故发生,实现安全生产。

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