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小型氮肥企业防火安全技术初探

我国石油、煤炭化学工业的发展，为化肥工业提供了优良的条件，特别是小型氮肥企业得到了迅速发展。目前我国小氮肥厂年产氮肥已达四千万吨〔折合成氨896．6万吨〕，如果按照1公斤氮肥增产2公斤粮食算，可增产粮食1600亿斤，占全国年产八千亿斤粮食的20％。由此可见，小氮肥工业直接关系到农业生产的发展，是一项造福于人民，具有广阔前景的生产项目。但是，氮肥企业在生产过程中产生的半水煤气、合成氨气等，均具有较大的火灾爆炸危险性，因此，在生产过程中，应针对小氮肥生产工艺流程的特点，采用相应的安全技术措施，以保证小氮肥企业的安全生产。本文试对小型氮肥企业的防火防爆安全技术问题作一初步探讨。
    一、厂房建筑的防火防爆制定
    小氮肥生产的特点，概括地说有四点：①工艺流程长，设备管道多；②生产过程有高度的连续性；③各工序生产操作互相影响；④生产时高温、高压、易燃、易爆、易中毒、易灼伤。在氮肥生产中，原料气、醋酸蒸气以及氨气等与空气混合达到一定比例时，碰到火源或一定的温度就可能燃烧或爆炸；生产中的一氧化碳、硫化氢、氨等气体能使人中毒；液氨、浓氨水、醋酸、铜氨液等能烧伤人。所以，生产厂房的构造应当适应氮肥生产的特点。从目前我省的小型氮肥企业看，其建筑构造大体上是一个模式。以造气车间为例，有的不是框架结构，却是半敞开的；有的虽是框架结构，却是封闭式的；虽有天窗，但房顶却是预制板的，一旦造气炉发生爆炸，厂房不能很好地泄压，后果不堪设想。如1984年博山化肥厂造气炉爆炸，造成整个车间塌落。1974年12月平原县化肥厂造气车间洗气塔发生爆炸，将洗气塔的顶盖从车间的北面抛出50多米高，落到车间南面，抛出落地移位10米。现在一般造气炉都是大型的，直径为2．26米，高度在5．5米左右，产气量一般为3000立方米／时，而工作人员大都在三楼操作，操作室和生产场地没有防火隔离，有的只用铁皮做成简易操作室，一旦发生爆炸，极易造成人员伤亡。因此，操作室与造气炉加料口之间应用耐火极限不小于2．5小时的砖墙隔开，操作室的顶盖应用能承受一定压力的钢筋混凝土板封顶；造气车间的天窗应用轻质材料覆盖，和操作室成45°角的北侧车间顶预制板上应留一定数目的0．4米的圆孔，并安装通风遮雨罩，以便更好泄压。
    合成车间〔包括压缩工段、铜洗工段……〕在夏季生产中，由于气体在管道、容器中膨胀系数增大，加之管道、容器连接处的阀门、法兰填料的强度下降，产生疲惫状态，会有泄漏现象发生，如操再违章作业而产生火花，就会发生整个车间的爆炸，假设整个厂房爆炸气体泄压受阻，就会造成局部塌陷。因此，从建筑厂房要求来看，应当增大合成车间空间的泄压面积，最好设置天窗。但车间空间的泄压面积应当不包括天窗泄压面积，泄压比应当为0．1米2／米3；天窗与空间的泄压比应当不小于0．02米2／米3，体积超过1000米3时可适当缩小，但不能小于0．01米2／米3。
    二、通风的安全要求
    小型氮肥厂的通风对预防火灾爆炸事故，改善卫生条件极为重要，但目前存在不少问题。各小型氮肥厂主要靠厂房制定中的平行窗户和出气孔进行自然通风，夏天则人为地在地面上增设2～3个电风扇，以改善操的工作环境。但从实地考察看，这种方法并没有从根本上改善安全和工作条件，而应采用更为科学的通风方法。
    1．车间通风的主要方法。合成氨车间和碳化车间要以全面机械通风为主，其它车间以自然通风加局部机械通风为主。
    合成氨车间和碳化车间还要装配事故排风装置，在车间发生泄漏大量可燃气体和有毒气体时开始启用，进行强制排风。其排风的吸风口，应布置在爆炸性气体散发量最大的区域，吸风口要在车间北面墙壁2／3高处以上安装。电机要防爆。事故排风口的开关，应设置在便于开启的地点，排风口还要远离发火源。
    事故排风的排气量，按车间的换气次数确定，当可燃气体最高容许浓度大于5毫克／米3时，换气次数不小于：
    〔1〕车间高度在6米及6米以下者——8次／时，
    〔2〕车间高度在6米以上者——5次／时，
    当最高容许浓度等于或小于5毫克／米3时，换气次数应分别乘以1．5。
    合成氨车间和碳化车间高度在6米以上，事故排风的换气次数以5次／时为准。
    2．全面通风的气流组织方式应合计三点：
    〔1〕气流组织和可燃性气体的关系。其要求是将新鲜空气送到工人操作常停留的工作地点，避免把可燃性气体和有毒气体吹向工人操作区。送风口位置要从车间南面墙壁2／3高处安装。
    〔2〕气流组织与风口位置的关系。应使进风尚流均匀分布，尽量减少涡流区。
    〔3〕气流组织与可燃性气体和有毒气体的运动趋向的关系，应合计可燃气体和有毒气体的密度。合成氨和碳化车间泄漏的气体如一氧化碳、氢气、氨气都比空气轻，这些气体会迅速上浮聚集，要以车间上部排风为主、下部排风为辅。要求合成氨车间、碳化车间采纳天窗式厂房结构，即便利了排风通风，又保证了安全生产。

    三、电气设备的防火防爆措施
    依据国家建筑防火制定规范规定，小氮肥生产属甲类生产，按照国家关于易燃易爆的生产场所必须采纳防爆电气设备的有关规定，电机应采纳隔爆型、防爆通风型的；灯具应采纳隔爆型，防爆充气型的。目前不少小氮肥企业合成氨车间的压缩机动力线都是电缆线，大型设备如压缩机、循环机及100千瓦以上的电机都在配电室集中控制，这是比较好的。但车间内的照明线路用一般线架设，闸刀和按钮也是一般型，这种状况是不符合防火防爆要求的，应予改善。
    四、安装仪器检测跑、冒、滴、漏
    小氮肥厂设备容器多，管道星罗棋布。按一个法兰是一个泄漏点，一个弯头是2个泄漏点，一个丝扣活接头是三个泄漏点，一个阀门是4个泄漏点来统计，一个4万吨的小氮肥厂就有36000个泄漏点，而化工部规定静点泄漏率不超过万分之五。所以，及时发现和预防跑、冒、滴、漏现象，在小氮肥企业生产中是非常重要的。预防跑、冒、滴、漏的最好办法是设置气体探测器。这种装置最好安装在高中压容器的出口连接的管道上〔一般表压小于16公斤／厘米2的低压容器出口连接的管道上不必安装，以便减少经济费用〕。安装时，要本着关键部位必安的原则，如3—6段压缩机的出口管道的法兰连接处；加压机的出口管道的法兰连接处；循环机、液氨贮槽的出口管道的法兰连接处都需要安装。另外，在危险性较大的脱硫塔，碳化塔的进出口管道的法兰连接处也最好安装，这样不管何处泄漏气体都能及时向车间和工段人员报警，以便及时解决事故隐患。
    五、水蒸汽灭火系统
    依据小氮肥厂的生产特点和火灾危险性，其灭火设施除必须设置的消防栓、干粉、二氧化碳灭火器外，我们还不能忽视水蒸汽灭火系统的作用，特别是在造气车间、脱硫、变幻等工段。
    安装水蒸汽灭火系统，一般小氮肥厂可采纳半固定式装置，用于扑救局部火灾，其原理是利用水蒸汽的机械冲击力吹散可燃气体，并瞬间在火焰四周形成蒸汽层扑灭火焰。一般将灭火用的水蒸汽管道通至被保护物四周，并在管道末端接一根竖管，安上阀门，接出一根15～20米长的耐热软胶管，利用这根软管把蒸汽输送到所需要的部位。用水蒸汽灭火，可采纳饱和蒸汽和乏汽。

    水蒸汽灭火的基本要求有以下几个方面：
    1．灭火蒸汽管线蒸汽源的压力不应小于6公斤／厘米2。输气干管和蒸汽支管的长度不应超过60米。否则，宜分设灭火蒸汽分配箱，以保证蒸汽的灭火效果。
    2．水蒸汽灭火延续时间应不小于3分钟。
    3．灭火用的蒸汽源不应被易燃、可燃液体或可燃气体所污染。生产、生活和消防合用蒸汽分配箱时，在生产、生活和消防用的蒸汽管线上应设置单向阀和阀门，防止易燃、可燃液体和可燃气体倒流入灭火蒸汽管线。
    4．灭火用的水蒸汽管道在建筑物内距地面高度应为200～300毫米为宜。
    5．蒸汽管道上应钻有4—5毫米的筛孔。孔与孔之间的距离应相等，水蒸汽的喷出方向应与地面平行。
    6．灭火水蒸汽管道上的控制阀门应安装在建筑物的外面或厂房四周既安全又便于开关的地方，并用显然的颜色标明，以便于识别和操作。
    7．灭火水蒸汽管道应有一定的坡度，以利排水和防止冬季冻结。