摘 要:制氧企業的事故致因錯綜復雜,主要危害因素有火災、爆炸、窒息及噪聲等。對制氧企業進行危險化學品的專項安全評價,可將企業劃分為主體和輔助兩個生產系統,其中主體生產系統可劃分為9 個評價單元,輔助生產體系可劃分為8個子系統。在此基礎上,根據制氧企業安全生產特點,本文提出了5種評價方法及其相應的評價對象,系統闡述了實施評價過程中所要重點關注的若干安全技術問題。
關鍵詞:制氧;安全問題;危害因素;安全分類
根據國務院第344號令《危險化學品安全管理條例》之規定,危險化學品的生產、儲存和使用單位,應當對本單位的生產、儲存裝置定期進行安全評價。氧氣作為危險化學品,其生產、經營單位應每兩年進行一次專項安全評價。
1 制氧危害因素的初步分析
當我們要對評價對象進行系統辨別、評價時,先對評價對象的危害因素有個初步了解是必要的。
1.1 危險因素
制氧企業發生的事故主要是燃爆、窒息、凍傷,此外還有觸電、機械傷害、起重傷害等,具體表現在:
(1)燃爆
a 作為主要產品之一的純氧具有極強的氧化活性,碳鋼、不銹鋼等在激發能源作用下,與其可能發生劇烈燃爆。
b 如果液氧中碳氫化合物特別是乙炔整體或局部含量超限而結晶析出,在激發能源的作用下,可能發生劇烈的化學性爆炸,其破壞能量巨大。
可燃物、氧化劑、激發能源是燃爆的“三要素”。制氧企業內設備、管道的材質一般是碳鋼或不銹鋼,因含碳,在純氧狀態下屬可燃性材料,而且鐵燃燒時放熱量大,升溫很快。氧氣和液氧本身就是一種很強的氧化劑。引起氧氣事故的激發能源種類與形式較為復雜(表1)。
(2)窒息
a 制氧廠同時生產高純度的氮氣和氬氣,如操作人員在檢修作業中出現失誤,可能發生窒息事故。
b 空分塔檢修扒珠光砂時,措施不當,珠光砂坍塌,可能造成人員窒息甚至死亡。
(3)壓力容器物理性爆炸
制氧廠內壓力容器較多,一旦失控,可能造成爆炸事故。
(4)生產裝置布置密集,氧氣管道縱橫交錯相連,一旦某裝置發生燃爆事故,可能危及其他有關設備、設施,使事故影響范圍擴大。
(5)低溫液體傷害
制氧廠生產、貯存液氧、液氮、液氬,如果操作或防護不當,可能造成人員凍傷。
1.2 有害因素
(1)噪聲
制氧行業最大的噪聲主要來自于空壓機、氧壓機、氮壓機,還有高壓氣體放散產生的噪聲。
(2)毒物
由于與氧接觸的設備嚴禁沾染油脂,新設備或檢修后的設備投用前應進行脫脂。當前制氧設備的脫脂劑通常選用四氯化碳,但四氯化碳系中度危害的工業毒物,為“親肝性毒物”,主要傷害肝臟,形成急性或慢性中毒性肝炎(對臭氧層也有破壞作用)。
制氧設備脫脂時比較容易引起中毒的場所有空分塔內、氧氣球罐、液氧罐等,這些地方在脫脂時往往通風不良,作業時間過長就可能中毒。
2 作業活動的劃分
將制氧企業視為一個系統,劃分為主體生產系統和輔助生產系統兩大部分,為了便于系統危害辨識、評價工作的進行,將主體生產系統劃分為若干評價單元,將輔助生產系統劃分為若干子系統。
2.1 主體生產系統
2.1.1 劃分的原則
(1)以可能造成人員傷害的危險設備、設施及作業場所為劃分對象,突出重點,抓住主要環節。
(2)充分考慮工藝管理上的聯系,以工藝聯系緊密的一個或幾個主體生產設備、設施為中心劃分評價單元。
(3)以主要危險形式為依據,將危險模式、本質安全化狀況、設備、設施、工藝、作業環境等方面存在明顯差異的對象劃分為不同的評價單元。
(4)考慮各裝置在平面、空間布置的關系。
(5)考慮崗位設置狀況。
(6)根據可能進行適當的合并或歸類。
2.1.2 主體生產系統評價單元劃分結果
依據以上劃分原則,一般情況下主體生產系統評價單元可劃分為9個(表2)。
2.2 輔助生產系統
輔助生產系統中各子系統的劃分主要是根據其功能的不同進行,大致可分為以下8個:電氣,防雷,防靜電,供水,計算機集散控制及儀表系統,蒸汽,化驗,消防,檢修。
3 評價方法的選擇
安全評價方法是對系統的危險性、危害性進行分析的工具。目前國內外已開發出數十種評價方法,每種評價方法的評價目標、特點、應用條件、適用范圍均不相同,而且各有優缺點。
通過對制氧安全生產特點的分析,結合多年從事制氧企業安全評價的經驗,選取表3所示的評價方法是較適當的。
各種安全評價方法均有其適用的條件,這一點需要特別注意。如有的評價單位將火災爆炸危險指數法用于氧氣裝置,這是不妥的,其評價結論肯定與實際相悖。在制氧企業內火災爆炸危險指數法只能用于氫氣裝置。
4 應重點關注的安全技術問題
制氧企業安全工作重點是防火、防爆、防窒息,危害辨識和安全評價的重點應圍繞此問題進行。
(1)制氧企業內設備、設施間的防火間距應符合GB16912-1997《氧氣及相關氣體安全技術規程》和GBJ16《建筑設計防火規范》之規定。
(2)廠內所有裝置動火作業必需確認空氣中氧含量在18%~23%之間。動火作業時間較長時應跟蹤監測。
(3)所有與工業氧氣接觸的部位嚴禁沾染油脂,檢修后必須嚴格脫脂。
(4)在有可能發生窒息事故的場所作業,應確認現場空氣中氧含量大于18%,方可進入。
(5)空分裝置防爆。應確認分子篩前有CO2監測裝置;主冷液氧中無盲管;液氧中碳氫化合物含量應能定期或連續監測,超限應能報警并及時排放;對可逆式流程,還應有良好的液氧循環、吸附裝置。
(6)壓縮機。透平氧壓機應有充氮滅火裝置,入口應有銅絲或不銹鋼絲制作的過濾網;不得用氧氣直接試車,應設置防火墻與周圍隔離;冷卻裝置不得缺水、斷水或漏水。空壓機、氧壓機、氮壓機的防喘振、振動、軸位移、油壓、油溫、水壓、水量、軸承溫度、排氣溫度等報警聯鎖保護裝置應完好。
(7)低溫液體儲運裝置。每周至少化驗一次液氧中乙炔含量,要求小于0.1×10-6,超過時應稀釋并向外輸送;水浴蒸發器的水溫要求保持在40℃以上,蒸發器出口氧氣溫度應不低于0℃;低溫液體罐不得滿罐儲液,最大充裝量為儲罐幾何容積的95%,最低充裝量為幾何容積的20%,并設置高低液位報警裝置;液氧泵的入口應設過濾器,密封氣壓力應在規定范圍內,出口壓力、軸承溫度過高時聲光報警裝置應完好。
(8)氫氣站。電解槽內極片間絕緣電阻應大于1kΩ;每小時應分析一次氫氣、氧氣純度,確保氫、氧純度都不低于99.5%,當氫純度小于98%時應立即采取措施;氫氣管道及儲罐的接地必須良好,法蘭間跨接電阻不大于0.03Ω;對各種重要參數的監控,應設有報警、聯鎖停車裝置;氫氣區域應有氮氣的旁路設施,動火作業前須確認空氣中的氫含量小于0.4%。
(9)充瓶間。充裝前應確認:鋼印標記、顏色標記符合規定,介質為氧氣;安全附件齊全;有剩余壓力(不小于0.5MPa);在檢驗期限內;外觀沒有明顯損傷;沒有沾染油脂;首次充裝或檢驗后的首次充裝進行了置換和抽真空處理。氣瓶的充氣速度不得大于8m3/h,且充裝時間不少于30min;充裝間應設有壓縮機緊急停車按鈕;氧氣和氫氣必須采用防錯裝接頭的充裝夾具;充裝臺接地良好。
(10)氧氣管道。氧氣管道的流速應與壓力、材質相匹配,并應符合相關規定;嚴禁采用閘閥;氧氣管道、閥門及管件等應無裂紋、鱗皮、夾渣等;新安裝的氧氣管道或檢修后的氧氣管道必須吹掃干凈,吹掃速度應不小于20m/s;氧氣管道安裝后必須進行強度及嚴密性試驗。
(11)氬凈化裝置必須在確認粗氬中含氧量小于3%后方可加氫;催化反應爐溫度不得高于500℃,超之能報警、聯鎖。
(12)透平壓縮機應設隔聲罩,各高壓放散口應設消聲器。
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