一、概述

　　眾所周知，燃氣作為燃料，具有使用方便、火力強、熱效率高、對環境污染小、易實現生產自動化及提高產品質量等優點。但它也有易燃、易爆及有毒等缺點。因此在應用燃氣時必須采取必要的安全技術措施。

　　由于各種燃氣成分不同，其中毒、爆炸及失火的危險程度也有所差異，如天然氣除了含有硫化氫以外，幾乎是無毒的。因此，對天然氣來說，爆炸或失火是主要危險。而對人工燃氣來說，則三種危險都有。特別是含一氧化碳多的煤氣，毒性就更大。從這點來看，以天然氣作為城市燃氣比人工燃氣優越。

　　二、防止中毒的措施

　　為了防止燃氣對人身的毒害，在氣源方面，應限制有毒成分(如CO、H2S)的含量，采取加臭措施：在應用方面，則需注意防止漏氣，加強通風，選用先進合理的燃燒裝置。下面著重講防止燃氣泄漏及其排除方法。

　　(一)防止漏氣

　　漏氣是引起中毒、爆炸及火災的主要根源，安全措施的主要任務之一，就是防止漏氣，為此必須保證：

　　1．對燃氣管道、閥門及其連接件，要求嚴密和有一定的強度，不允許燃氣泄漏，其措施如下：

　　(1)管材與閥門要求采用高質量材料，并進行技術檢查。

　　(2)嚴格檢查施工質量(如鋪設、焊接及防腐絕緣等)。

　　(3)按安全技術規程進行強度與嚴密性試驗，發現問題及時處理。

　　2．及時發現漏氣地點，迅速修理消除。其方法如下：

　　(1)應用鉆孔或測漏儀器，經常檢查地下閥門，集氣管有無漏氣現象。

　　(2)經常檢查地下室內的管道，特別是管道連接處和閥門等地方。

　　(二)合理布置管道、設備及加強維擴

　　1．在工業企業優先采用地上鋪設，這樣容易檢查與發現漏氣，比地下敷設安全。

　　2．地下燃氣管道距結構物要有一定距離，不要與其他管線放在一起，特別是不要靠近下水道和熱力管溝。因為下水道和熱力管溝很不嚴密，漏出的燃氣易擴散進去。

　　3. 設計與安裝燃氣設備時，要遵守安全技術規程。

　　4．帶氣操作時，要嚴格遵守操作規程。

　　5．對運行管理人員要進行專門的技術培訓。

　　6. 要專門對有關醫務人員進行燃氣事故的急救培訓。

　　三、燃氣工業爐常見爆炸事故及防止

　　(一)工業爐常見事故及原因

　　燃氣工業爐發生事故最多的是伴隨燃氣燃燒產生的爆炸事故，其次是被加熱物中揮發出來的可燃氣體、可燃保護氣氛等引起的爆炸以及水進入熔煉爐引起的水蒸汽爆炸事故。

　　1．燃燒引起的燃氣爆炸事故 在開爐點火或中間滅火再點火時，當爐膛或管道中存在的可燃氣體達到了爆炸極限范圍而引起的爆炸，稱為燃氣爆炸事故。許多爆炸事故的分析表明，燃氣工業爐等應用設備，在點火時引起的爆炸約占總數的2／3，其中有半數是由于停爐時燃氣泄漏造成的，其余一半是由于操作人員為了省事在關閉主燃燒器的閥門時沒有同時關閉主管的安全切斷閥而引起的。燃料爆炸事故中，氣體燃料要占一大半以上。其次是由于在空氣不足的情況下，CO、H2和空氣混合氣體達到爆炸極限，點火時引起的爆炸。爐子非正常滅火后，應先關閉燃氣閥門，用新鮮空氣吹掃后再點火。否則再點火時容易引起爆炸。燃油或油氣共用的工業爐在點火時引起的爆炸約占1／4。其中大部分是因為幾次點火未點著，而沒有用空氣吹掃，再點火時引起了爆炸。也有許多運行中的燃氣或油氣共用的工業爐，由于沒有火焰檢測裝置，火焰脫火后沒有發現而引起爆炸。

　　燃氣工業爐內燃燒引起的燃氣爆炸事故，其原因和比例大致為：違反燃燒安全操作程序占60％；燃氣壓力過高或爐內負壓過大，發生燃燒器脫火占15％～20％；燃氣經不嚴密的切斷裝置漏入，使可燃混合物聚集在爐膛及煙道占10％～15％；由于不完全燃燒，在爐膛和煙道中發生爆炸占5％～10％。因此，違反操作規程而發生的燃氣爆炸事故最多。

　　2．可燃性保護氣氛的爆炸 在某些熱處理爐中，由于工藝的需要，需通入特殊的控制氣氛或保護氣氛，以實現無氧化加熱、滲碳、氮化等。這些爐子除了供給用于加熱的燃氣外，還通入可燃性控制氣氛。這些控制氣氛中的CO和H2當與空氣混合達到爆炸極限濃度內時，遇到明火將引起爆炸事故。

　　3．溶劑蒸氣引起的爆炸 在燃氣工業爐內(多為干燥爐)被加熱物蒸發出的可燃氣體，在溫度和濃度達到爆炸極限內時，引起爆炸。這類事故有一半是因為違反操作規程引起的，另一半是因為設備的排氣系統不完善引起的。這類工業爐窯主要有油漆干燥爐、電氣絕緣漆干燥裝置等設備。

　　4．水蒸汽的爆炸事故 熔煉金屬的熔煉爐和電石熔煉爐等，其水冷部件破損或其他原因，水流入爐內，激烈的蒸發引起爆炸事故。或者由于某些原因，高溫融熔金屬或電石流出爐外與水接觸，引起水的激劇蒸發引起爆炸。

　　(二)爆炸的條件及防止

　　1．燃燒爆炸的條件與機理

　　如果燃氣與一定量的空氣混合，其濃度達到爆炸極限范圍內，并充滿在封閉容器中(例如房間、燃燒室或管道中)，這就形成了爆炸的條件。這時如遇火種，即可產生爆炸。因此，要防止燃氣爆炸，首先應防止爆炸性混合物的形成，執行以防為主。

　　燃氣工業爐的各種爆炸事故盡管各不相同，但都與燃燒和爆燃的基本原理有關。可燃性氣體和一定量的空氣預先混合，其濃度達到著火范圍時，火焰在其中的傳播速度是極快的。這種可燃混合氣一旦著火，在火源周圍形成一個反應區并迅速傳播，其傳播速度隨混合物成分不同而異。通常把火源的反應區稱為燃燒波或火焰鋒面。

　　(1)回火爆炸 混合氣從管口噴出燃燒時，其噴出速度與火焰傳播速度相匹配，可以得到正常燃燒(也稱穩定燃燒)。噴出速度太大時，出現脫火現象而熄滅。相反，噴出速度小于燃燒速度時，火焰就縮入管內燃燒，產生回火現象。很多燃氣工業爐的管道爆炸事故是由此而引起的。

　　(2)氣體爆炸 可燃性氣體與空氣或氧氣混合的可燃混氣一旦著火，就以燃燒波的形式迅速傳播，混合氣在極短的時間內燃盡。如果在密閉的容器內或有限的空間內，混合氣燃燒反應產生的熱量加熱燃燒氣體使之迅速膨脹，壓力可達到0．686～0．748MPa，形成氣體爆炸。在燃氣工業爐等燃氣應用設備的燃燒室、風箱、煙道等的爆炸，皆為此類氣體爆炸事故。

　　(3)爆震 在管內的可燃混氣，由一點著火后，當燃燒波傳到一定距離時，其傳播速度突然激增，可達1000～3500m/s，此現象稱之為爆震。爆震形成了沖擊波，具有很大的破壞力。尤其是燃氣與氧氣混合時，其混合氣的爆震速度更高。

　　2．爆炸事故的防止

　　盡管燃氣應用設備的爆炸事故各種各樣，但幾乎都與燃燒過程忽視安全有關。因此，應把安全燃燒作為防止爆炸事故的主要方面。安全燃燒不僅局限于燃燒設備運行時要采取安全措施，還應擴展到全面安全管理系統。

　　(1)安全燃燒的基礎

　　1)正確地掌握燃氣的燃燒特性和物理性質。

　　2)防止燃氣的泄漏。

　　3)使用燃燒穩定性好的燃燒裝置。

　　4)設置安全切斷閥。發現異常現象時能及時切斷供氣是確保燃燒安全的關鍵。

　　5)正確安裝和使用各種安全裝置。

　　6)點火前必須按規定用空氣先進行吹掃。

　　7)點火時按規定的程序和位置迅速將火點著。

　　8)非正常熄火后再點火時，必須先找出熄火的原因，待排除故障后再按點火程序點火。

　　9)燃氣應用設備的運行和熄火的整個過程，必須按操作規程嚴格進行。

　　10)必須堅持每日檢查和定期檢查，始終確保設備正常運行。

　　(2)燃燒設備的安全

　　1)燃燒安全系統 為了減少由錯誤操作而造成的事故，必須選用可靠性高的安全控制設備，對于不同的燃氣應用設備應采取與之相適應的安全技術系統。構成系統的各設備及元器件的可靠性必須很高，整個系統才可靠。

　　2)對安全系統的檢查 根據系統中各個裝置的具體情況，制定出日檢查和定期檢查的項目。操作和維修人員應嚴格執行，才能確保安全。

　　(3)操柞運行的安全

　　燃氣應用設備裝備水平不同，安全控制的自動化程度也不一樣，有全自動、半自動及手動之分。即使是自動化的也要人來管理操作。因此，對操作者進行安全教育和技術培訓，是保證操作運行安全可靠的重要因素。

　　四、燃氣工業爐的安全措施

　　(一)對燃氣工業爐結構和功能的要求

　　1．對燃氣工業爐的要求

　　(1)點火時爐門能打開

　　(2)煙道閘門關閉時，不能點火。煙道閘門的開度應容易確認。

　　(3)下雨下雪時，地下水不能影響煙道的抽力。

　　(4)燃氣工業爐應安裝在通風良好的位置，當發生爆炸事故時，人能有逃避的場所。

　　(5)使用比空氣重的氣體燃料而又設置在地下的爐子，應考慮安裝換氣設備。

　　(6)爐體應具備抗震的強度。

　　(7)地下部位的檢查井，至少應設置2個。

　　2．對燃氣管道的要求

　　(1)燃氣管道及其附屬裝置，應設在不易過熱和破損的位置。

　　(2)燃氣管道等應能承受最大供給壓力1. 5倍的強度，并應根據燃氣的性質選用合適的材質。

　　(3)為防止燃氣的泄誦，對燃氣配管等應有防腐措施。

　　(4)應有防止燃氣膨脹，管內壓力過度升高的設施。

　　(5)燃氣配管等應有接地設施。

　　(6)燃氣配管應設置緊急操作閥。

　　(7)燃氣配管應裝有膨脹節，具備防地震振動沖擊而破損的性能。

　　(8)燃氣管道上的閥門應裝在易于檢查和維修的地方。

　　3．對燃氣燃燒器的要求

　　(1)燃燒器應與使用的燃氣性質相適應。

　　(2)為了在使用條件下能正常穩定地燃燒，燃燒器的結構應有穩焰功能，或者設置燒嘴磚來保證火焰的穩定燃燒。

　　(3)燃燒器噴出的火焰應是正常而穩定的，能夠調整到最佳空燃比，而且長時間燃燒時空燃比不會自行改變，這些要由其結構來保證。

　　(4)燃燒器應設有用電極點火的點火燒嘴，或設置能確實保證用點火棒能點著火的點火孔。

　　(5)主燃燒器的結構，應保證在用點火燃燒器點燃主燃燒器時，主燃燒器的噴出氣流不致吹滅點火燃燒器的火焰。

　　(6)點火燃燒器的安裝位置，能確實使其火焰達到能點燃主燃燒器的位置。

　　(7)點火燃燒罪應安裝在可用肉眼觀察其是否處于燃燒狀態的位置上，但如果有火焰監視裝置，可不受此限。

　　(8)爐膛的溫度低于燃氣的著火溫度或頻繁點火、熄火的爐子，需設置火焰穩定的點火燃燒器或確實能及時點火的其他點火源裝置。

　　4．對燃燒安全裝置的要求

　　(1)安全切斷閥

　　1)燃氣管道上應裝設當出現空氣管供風中斷等危險狀態的切斷燃氣供給的安全切斷閥。

　　2)在安全切斷閥處不準裝置旁通管路。

　　3)安全切斷閥，采用電動或氣動時應具備能自動地切斷燃氣供給的結構。

　　4)安全切斷閥的安裝位置應盡量靠近燃燒器。

　　5)在燃氣工業爐上裝置燃氣安全切斷閥時，為了作燃氣的泄漏試驗，在切斷閥的下游應設置燃氣截止閥、檢測旋塞等。

　　(2)燃燒監視裝置

　　1)在爐溫低于燃氣著火溫度、頻繁點火、熄火或密閉使用的爐子上，最好設置燃燒監視裝置。

　　2)對裝有多個燃燒器的爐子，希望每個燃燒器各裝一個燃燒監視裝置。

　　3)燃燒監視裝置應有下列性能：

　　(a)在主燃燒器沒有點著火或火焰熄滅時，能直接發出信號給切斷閥，切斷燃氣：

　　(b)不會因為爐內的輻射，產生誤動作。

　　(c)安裝的位置不至由于燃燒器點火時的火花而產生誤動作。

　　(3)安全控制裝置

　　根據需要，燃氣工業爐應該安裝有：空氣、燃氣壓力和溫度不正常時的檢出裝置、斷水報警裝置等，以確保安全。

　　5. 對控制、操作回路的要求

　　(1)控制、操作回路應具備在爐子出現異常現象時用燈光或音響等迅速發出報警的功能。

　　(2)爐子在發生故障停爐后再開爐時，必須先把故障排除，才能再啟動。

　　(3)操作按鈕應按程序排列，防止誤操作。

　　(4)操作盤應放在溫度允許的環境，而且不與高溫物接觸，也不應放在有物品落下砸損處。

　　(5)操作盤的結構應便于檢修。

　　6．各種標記

　　(1)燃氣工業爐及其配套設備應在明顯的位置設置標牌，應注明型號、規格、名稱、使用條件、性能、制造廠家、制造日期等。

　　(2)各種管路應按有關規定的顏色涂漆。緊急操作閥應和其他閥門有明顯的區別標志。

　　(二)對工業爐使用與操作的要求

　　1．一般注意事項

　　使用與操作必須遵守的一般注意事項如下：

　　(1)掌握應用設備各部件的構造、性能等，了解安全裝置的機能。

　　(2)不能把安全裝置封閉起來，以免在發生緊急情況時不能及時操作。

　　(3)使用的燃氣應適應燃燒器的性能。更換不同性質的燃氣時，必須分析原燃燒裝置是否適用，必要時應根據新換燃氣的性質對原燃燒裝置(燃燒器)進行更換或改造。

　　(4)根據燃燒器的使用條件，操作必須遵守點火、運行、熄火等操作規程。

　　(5)啟動、點火、熄火、停止及緊急安全措施等操作盤，應安裝在顯而易見的位置。

　　(6)流量調節閥、壓力調節閥等的功能必須完好可靠。

　　(7)燃燒器必須在規定的范圍內設定空燃比。

　　(8)不準隨意改變燃氣、空氣的壓力，不能在超過規定壓力下運行。

　　2．燃燒裝置的點火、運行、熄火、停止的通用操作程序

　　(1)點火準備與點火

　　在點火前，主燃燒器與點火燃燒器的截止閥應完全關閉，燃氣的壓力和溫度、空氣壓力、冷卻水壓力應穩定在規定值。必須將煙道閘板開到所規定的開度，使排煙處于正常的狀況。

　　1)點火前必須進行吹掃，而且需用爐內容積4倍以上的空氣量進行吹掃，吹掃空氣流量應為最大燃燒負荷時的50％以上的流量。

　　2)點燃主燃燒器時先給空氣，再用點火棒、點火燃燒器或其他能點著火的點火源放在指定的位置，遵照所規定的操作方法點火。點火燃燒器的點燃同主燃燒箭。另外，手動點火時，先給空氣，準備點火源，打開燃氣閥，必須在5秒之內點著。

　　3)著火的確認，從窺視孔觀察或由火焰監測器指示是否點著。

　　4)有2個以上的燃燒器時，需先開一個燃氣閥，點燃一個燃燒器。程序同上。

　　5)點火失敗時，應迅速關閉燃氣閥門。再點火前，應先用空氣吹掃后，再用上述方法進行點火。

　　6)點燃主燃燒器時，按規定的點火燃氣量進行點火。

　　(2)運行丑異常時的操作

　　1)爐子運行中，應經常檢查其是否處于正常狀態。

　　2)發現不正常，如火焰不穩定、熄火及其他危險現象時，應迅速切斷燃氣供應，關閉燃氣截止閥。這時必須查清原因，檢修或采取必要的措施。在查清原因和檢修完好之前，不能再投入運行。

　　3)不正常停爐后再開爐時，必須檢查確認安全后，按操作規程從吹掃洗爐開始，再進行點火。

　　4)暫時停爐時，關閉燃氣的截止閥，并檢查其是否確實關嚴。

　　(3)熄火 熄火應按規定的操作方法進行。使用點火燃燒器連續點火或重復點火的燃燒裝置，應先將主燃燒器熄滅后，再將點火燃燒器熄滅。

　　(4)停爐

　　1)運行終了停爐時，按規定的操作方法關閉燃氣切斷閥，必要響應對爐子進行清洗，使爐內不殘存燃氣。

　　2)燃燒器熄火后，順次從燃氣管路的下游向上游逐個關斷燃氣閥門。

　　3. 操作環境

　　為了確保安全，必須十分注意保持燃氣工業爐等應用設備周圍、地面、采光、照明、通風排氣等都處于正常完好整潔的狀態。

　　(三)對工業爐檢查與維修的要求

　　1．檢查

　　(1)檢查的通用原則

　　1)對燃氣工業爐的爐體、燃氣管道、主燃燒器、點火燃燒器、燃燒安全裝置、各種控制儀表及其系統等，按規定的檢查標準進行檢查。

　　2)進行檢查時，切斷本爐電源，關閉燃氣的手動截止閥。在檢查中應在操作盤上掛上“檢修中”的標牌，以免其他人誤操作。

　　(2)日常檢查

　　按所確定的檢查表進行日常檢查。

　　(3)定期檢查

　　1)按所規定的檢查項目、檢查方法及檢查表，進行定期檢查。

　　2)記錄檢查結果，并保存一定時間。

　　2．維修

　　(1)檢查后的維修

　　1)檢查結果發現問題時，應立即修理或采取其他必要的措施。

　　2)將維修和更換零部件的結果，記錄存檔，保留一定的時間。

　　3)對于安全裝置的備件，按需要應定期更換。應常備其備件。

　　(2)計劃維修

　　1)燃氣切斷閥、各種一次檢測元器件、有一定壽命規定的裝置以及確保安全的關鍵零件、裝置等，必須定期檢查；發現問題時，及時更換上合格的備件。

　　2)當爐子生產的產品質量不穩定時，可能是爐子將要出現或已經出現問題。因此，可通過掌握日常生產中是否出現異常現象來及時發現事故的隱患，及早采取措施，以確保設備的安全運行。

　　除上述燃氣工業爐安全措施外，還應遵守當地公安消防部門規定的有關安全消防條例。

　　五、減小燃氣爆炸破壞力的措施

　　在實際工作中，除采用上述防止爆炸的措施外，還采用其他一些技術措施，來減小燃氣爆炸的破壞力，其方法如下：

　　1．在燃氣應用設備上設置防爆門。防爆門本身并不能防止爆炸，但它可以迅速排泄高溫煙氣，降低爆炸波在爐內或煙道內的破壞力，保護設備不致毀壞。

　　防爆面積可通過計算近似確定。根據經驗，一般1m3爐膛和煙道取250cm2，對大型窯爐應視情況而定。

　　工業爐的工作溫度高，而且有很多操作孔和設有轉彎的排煙道。因此，可不設防爆門。但對低溫爐(低于700～800℃)和有很大工作室(如干燥爐)的爐子，可能有部分燃氣—空氣混合物在爐膛和煙道形成爆炸混合物。所以，對這些爐子安裝防爆門是必要的。

　　防爆門的最合理的位置是，應使其表面垂直于爆炸波方向。如燃氣輕于空氣時，可放在爐膛頂部，亦可放在煙道轉彎及煙道突出處。要考慮爆炸時由防爆門出來的熱氣體與火焰不傷害工人，所以防爆門不要布置在操作地點。

　　防爆門大致有四種結構：上懸式鑄鐵防爆門，石棉板防爆門、耐熱旋啟式防爆門及金屬薄板防爆門。

　　圖3—11—6所示為耐熱旋啟式防爆門。是由兩面抹耐火粘土粉加石棉粉調和料的金屬網，固定在可以旋啟的金屬框架上所組成的。

　　圖3-11-6 耐熱施施式防爆門

　　1-固定框架；2-金屬板；3-金屬網；4-石棉紙板；5-鉚釘；6-石棉質耐火粘土

　　圖3-11-7 石棉板防爆門(膜)

　　1-短管；2-法蘭；3-石棉薄板；4-金屬網；5、6-螺栓、螺母；7-角鋼；8-磚砌體

　　圖3—11—7所示為石棉板防爆門。防爆膜通常用2～3mm厚的石棉板，并采用金屬框架將石棉板固定。為保證石棉板的穩定性，在板外還墊以金屬網。

　　2. 使用燃氣的房間，應有足夠大的向外開的門窗面積。從安全角度，每100m3房間容積的門窗總面積不應小于5m2。

　　3．為了防爆，應用燃氣的動力車間通常為單層廠房。

　　六、燃氣爆炸典型事故分析

　　下面介紹兩起燃氣鍋爐爆炸事故。從中可以看出，只要我們采取前述種種安全措施，爆炸事故是完全可以避免的。

　　(一)違反操作規程產生的爆炸事故

　　某廠一臺K4—13型鍋爐，原以煤為燃料，后改用燃氣，安裝4個中壓引射式燃燒器。由于該廠鍋爐改燒燃氣后，未對操作人員進行專門培訓，操作人員未按燃氣鍋爐操作程序進行點火，在二次點火時發生爆炸事故。幸好有防爆門，未造成重大損失。事故發生后，操作人員敘述點火程序如下：

　　1．點火前檢查所有供氣管道、閥門與各種儀表，均屬正常。

　　2．點火前開動引風機6min，將爐膛內氣體排出。

　　3．開主閥放散1min，后關閉放散閥。

　　4．點燃點火器，放人爐內燃燒器出口上方。

　　5．開燃燒器前的調節閥與控制閥。這時由于調節閥開啟太大，而控制閥又開啟太快，以及爐內溫度過低等因素，點火未燃。

　　6．關閉控制閥，準備二次點火。

　　7．點燃點火器，重新放入爐內，這時立即發生爆炸。

　　事故分析：由于一次點火未燃，鍋爐內已形成燃氣—空氣混合物，而且濃度已達到爆炸極限以內。按照操作程序，本應在二次點火前再重新開引風機，排出爐內氣體，然后再進行點火。但操作人雖并未這樣做。因此，二次點火時立即發生爆炸事故。從該例看出，一切必要的合理規章制度必須嚴格執行，領導要經常檢查，操作人員更不能馬虎大意。

　　(二)閥門關閉不嚴造成的爆炸事故

　　某廠一臺K2—13型鍋爐，原以煤為燃料，后用燃氣，采用鼓風式燃燒器。當時為了早日用氣，在燃燒器前只安裝一個關閉不嚴密的閥門，打算以后有好閥門時再更換。

　　事故發生后，操作人員敘述點火程序如下：

　　1．點火前檢查所有燃氣管道、閥門、風管、風機與各種儀表均屬正常，只有燃燒器前一個閥門關閉不嚴。

　　2．點火前開鼓風機5min，將爐內氣體排出。

　　3．將點火器點燃放入爐內，這時立即發生爆炸。

　　事故分析：雖然點火前已換氣5min，但由于燃燒器前只裝了一個關閉不嚴密的閥門，因此點火器放入爐內之前爐內還是有漏入的燃氣，并已形成可燃混合物，所以在初次點火時即發生爆炸。通過該例說明，爐前管道系統設計一定要合理，而且閥門等設備一定要保證質量，不合格者一律不準使用，以免發生事故。