利用經(jīng)驗公式來估算爆炸產(chǎn)生的沖擊波能量,估算公式:
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式中U——爆炸時產(chǎn)生沖擊波能量的TNT當量,kg;
R——破壞物與爆炸中心的距離,m;
C0——計算產(chǎn)生沖擊波能量的系數(shù),查表2-1。
表2-1?計算產(chǎn)生沖擊波能量的系數(shù)C0值
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破壞情況 | 系數(shù)C0值 | 破壞情況 | 系數(shù)C0值 |
厚Hm的磚墻破口 | 0.4/H1/2 | 窗欄、門、板壁破壞 | 2.8 |
厚Hm的磚墻建筑物裂縫和崩落 | 0.6/H1/2 | 窗框中的玻璃完全破壞 | 8.O |
木板墻破壞 | O.7 | ? | ? |
若距爆炸中心50m的房屋玻璃完全破損,查表2-1得系數(shù)C0值為8.0,根據(jù)式(2-2),計算產(chǎn)生的沖擊波能量可相當于244kg TNT。
由此可見,爆炸一旦產(chǎn)生,其危害性相當巨大。由于引起爆炸起火的點火能只有約0.1~0.3mJ,加之液化石油氣爆炸下限相比其他燃氣偏低,因此,解決好這類問題十分不易。
3. 火災與爆炸事故的關系
一般情況下,火災起火后火勢逐漸蔓延擴大,隨著時間的增加,損失急劇增加。對于火災來說,初期的救火尚有意義。而爆炸則是突發(fā)性的,在大多數(shù)情況下,爆炸過程在瞬間完成,人員傷亡及物質(zhì)損失也在瞬間造成?;馂目赡芤l(fā)爆炸,因為火災中的明火及高溫能引起易燃物爆炸。如油庫或炸藥庫失火可能引起密封油桶、炸藥的爆炸;一些在常溫下不會爆炸的物質(zhì),如乙酸,在火場的高溫下有變成爆炸物的可能。爆炸也可以引發(fā)火災,爆炸拋出的易燃物可能引起大面積火災。如密封的燃料油罐爆炸后由于油品的外泄引起火災。因此,發(fā)生火災時,要防止火災轉化為爆炸;發(fā)生爆炸時,又要考慮到引發(fā)火災的可能,及時采取防范搶救措施。
三、預防火災與爆炸事故的基本措施
預防事故發(fā)生,限制災害范圍,消滅火災,撤至安全地點是防火防爆的基本原則。根據(jù)火災、爆炸的原因,一般可以從以下兩方面加以預防。
1. 火源的控制與消除
引起火災的著火源一般有明火、沖擊與摩擦、熱射線、高溫表面、電氣火花、靜電火花等,嚴格控制這類火源的使用范圍,對于防火防爆是十分必要的。
(1) 明火?主要是指生產(chǎn)過程中的加熱用火、維修焊割用火及其他火源。明火是引起火災與爆炸最常見的原因,一般從以下幾方面加以控制。
① 加熱用火的控制?加熱易燃物料時,要盡量避免采用明火而采用蒸汽或其他載熱體加熱。明火加熱設備的布置,應遠離可能泄漏易燃液體或蒸汽的工藝設備和儲罐區(qū),并應布置在其上風向或側風向。如果存在一個以上的明火設備,應將其集中布置在裝置的邊緣,并有一定的安全距離。
② 維修焊割用火的控制?焊接切割時,飛散的火花及金屬熔融溫度高達2000℃左右,高空作業(yè)時飛散距離可達20m遠。此類用火除停工、檢修外,還往往被用來處理生產(chǎn)過程中臨時堵漏,所以這類作業(yè)多為臨時性的,容易成為起火原因。因此,使用時必須注意在輸送、盛裝易燃物料的設備與管道上,或在可燃可爆區(qū)域應將系統(tǒng)和環(huán)境進行徹底的清洗或清理;動火現(xiàn)場應配備必要的消防器材,并將可燃物品清理干凈;氣焊作業(yè)時,應將乙炔發(fā)生器放置安全地點,以防止爆炸傷人或?qū)⒁兹嘉镆迹浑姾妇€破殘應及時更換或修理,不得利用與易燃易爆生產(chǎn)設備有關的金屬構件作為電焊地線,以防止在電路接觸不良的地方產(chǎn)生高溫或電火花。
③ 其他明火?用明火熬煉瀝青、石蠟等固體可燃物時,應選擇在安全地點進行;要禁止在有火災爆炸危險的場所吸煙;為防止汽車、拖拉機等機動車排氣管噴火,可在排氣管上安裝防火帽,對電瓶車應嚴禁進入可燃可爆區(qū)。
(2) 摩擦與沖擊?機器中軸承等轉動的摩擦、鐵器的相互撞擊或鐵制工具打擊混凝土地面等都可能發(fā)生火花。因此,對軸承要保持良好的潤滑;危險場所要用銅制工具替代鐵器;在搬運盛有可燃氣體或易燃液體的金屬容器時,不要拋擲,要防止互相撞擊,以免產(chǎn)生火花;在易燃易爆車間,地面要采用不發(fā)火的材質(zhì)鋪成,不準穿帶釘子的鞋進入車間。
(3) 熱射線?紫外線有促進化學反應的作用。紅外線雖肉眼看不到,但長時間局部加熱也會使可燃物起火。直射陽光通過凸透鏡、圓形燒瓶會發(fā)生聚焦作用,其焦點可成為火源。所以遇陽光曝曬有火災爆炸危險的物品,應采取避光措施,為避免熱輻射,可采用噴水降溫、將門窗玻璃涂上白漆或采用磨砂玻璃。
(4) 高溫表面?要防止易燃物質(zhì)與高溫的設備、管道表面接觸。高溫物體表面要有隔熱保溫措施,可燃物料的排放口應遠離高溫表面,禁止在高溫表面烘烤衣物,還要注意經(jīng)常清洗高溫表面的油污,以防止它們分解自燃。
(5) 電器火花?電器火花分高壓電的火花放電、短時間的弧光放電和接點上的微弱火花。電火花引起的火災爆炸事故發(fā)生率很高,所以對電器設備及其配件要認真選擇防爆類型和仔細安裝,特別注意對電動機、電纜、電纜溝、電器照明、電器線路的使用、維護和檢修。
(6)靜電火花?在一定條件下,兩種不同物質(zhì)相互接觸、摩擦就可能產(chǎn)生靜電,比如生產(chǎn)中的擠壓、切割、攪拌、流動以及生活中的起立、脫衣服等都會產(chǎn)生靜電。靜電能量以火花形式放出,則可能引起火災爆炸事故。消除靜電的方法有兩種:①抑制靜電的產(chǎn)生;②迅速把產(chǎn)生的靜電排出。
2. 爆炸控制
爆炸造成的后果大多非常嚴重,科學防爆是非常重要的一項工作。防止爆炸的主要措施如下。
(1)惰性介質(zhì)保護?化工生產(chǎn)中,采取的惰性氣體主要有氮氣、二氧化碳、水蒸氣、煙道氣等。一般有如下情況:需考慮采用惰性介質(zhì)保護易燃固體物質(zhì)的粉碎、篩選處理及其粉末輸送時,采用惰性氣體進行覆蓋保護;處理可燃易爆的物料系統(tǒng),在進料前,用惰性氣體進行置換,以排除系統(tǒng)中原有的氣體,防止形成爆炸性混合物。將惰性氣體通過管線與有火災爆炸危險的設備、儲槽等連接起來,在萬一發(fā)生危險時使用;易燃液體利用惰性氣體充壓輸送;在有爆炸性危險的生產(chǎn)場所,對有可能引起火災危險的電器、儀表等采用充氮氣保護;易燃易爆系統(tǒng)檢修動火前,使用惰性氣體進行吹掃置換;發(fā)現(xiàn)易燃易爆氣體泄漏時,采用惰性氣體(也可用水蒸氣)沖淡,用惰性氣體進行滅火。
(2) 系統(tǒng)密閉,防止可燃物料泄漏和空氣進入為了保證系統(tǒng)的密閉性,對危險設備及系統(tǒng)應盡量采用焊接接頭,少用法蘭連接,為防止有毒或爆炸性危險氣體向容器外逸散,可以采用負壓操作系統(tǒng),對于在負壓下生產(chǎn)的設備,應防止空氣吸入;根據(jù)工藝溫度、壓力和介質(zhì)的要求,選用不同的密封墊圈;特別注意檢測試漏,設備系統(tǒng)投產(chǎn)前和大修后開車前應結合水壓試驗,用壓縮氮氣或壓縮空氣做氣密性檢驗,如有泄漏應采用相應的防泄漏措施;還要注意平時的維護保養(yǎng),發(fā)現(xiàn)配件、填料破損要及時維修或更換,發(fā)現(xiàn)法蘭螺絲松馳要設法緊固。
(3) 通風置換,使可燃物質(zhì)達不到爆炸極限通過通風置換可以有效爆氣體積聚而達到爆炸極限。通風換氣次數(shù)要有保障,自然通風不足的風。排除含有燃燒爆炸危險物質(zhì)的粉塵的排風系統(tǒng),應采用不產(chǎn)生火花的爆炸性粉塵的空氣在進入風機前,應進行凈化處理。
(4) 安裝爆炸遏制系統(tǒng)爆炸遏制系統(tǒng)由能檢測出初始爆炸的傳感器火劑罐組成,滅火劑罐通過傳感裝置動作。在盡可能短的時間里,把滅火到需要保護的容器里,于是,爆炸燃燒被撲滅,從而控制住爆炸的發(fā)生。統(tǒng)里,爆炸燃燒能自行進行檢測,并在停電后的一定時間里仍能繼續(xù)進行。