1.3　气体爆炸防治技术

气体爆炸防治理论和技术是以气体爆炸特性和致灾模式为基础的，研究气体燃烧爆炸理论及其规律就是为了防爆泄压或科学处置，提出针对性的预防控制措施和现场处置技术措施。预防控制措施主要是从安全工程学角度通过技术手段实现爆炸预防和爆炸灾害减弱技术，现场处置技术是从应急救援角度通过技术手段实现气体泄漏、着火或爆炸现场抢险救援。

1.3.1　可燃气体灾害事故的特点

（1）突发性强

可燃气体、蒸气泄漏往往是气体爆炸的前奏，泄漏气体处置不当极易引发严重的气体爆炸事故。一般气体泄漏事故是在非常态下随机发生的，虽然存在着发生征兆和预警的可能性，但是由于它的发展过程有一个难以觉察的从量变到质变的转变过程，事故一旦发生，其破坏性的能量就会迅速释放，并呈快速蔓延之势，且发生的时间、地点、方式、影响程度和造成的后果等往往难以预测。

（2）扩散范围广

通常可燃气体装置和容器内储存的是液化气体或压缩气体，一旦发生泄漏，容器内储存的气体会迅速喷射泄漏，体积膨胀扩大，并随风飘移，大面积扩散。比空气轻的气体向上扩散流动，比空气重的气体则会沿地面扩散，在低洼处积聚，很难以有效的方法加以控制，短时间内即可扩散至较大范围。

（3）危害性大

泄漏气体往往具有特殊的物理化学性质，其伤害形式特殊，伤害途径众多。泄漏事故一旦发生，大量易燃易爆气体就会迅速扩散到空气中。易燃易爆气体扩散到空气中，与空气形成爆炸性混合物，极易发生火灾、爆炸事故。

（4）应急处置难度大

可燃气体泄漏事故的应急救援往往需要在带压情况下进行堵漏，技术比较复杂。另外，可燃气体发生泄漏的部位、裂口大小及罐体内的压力等原因各不相同，采取堵漏、输转、引火点燃、洗消等措施时，技术要求特别高，处置难度大。

1.3.2　爆炸预防与控制技术措施

在实际工程和日常生活中，要防止化学性爆炸，就必须避免爆炸的三个基本条件同时存在和共同作用，这是预防可燃物质产生化学爆炸的基本理论，也是防止可燃物质发生化学爆炸的实质。

1.3.2.1　消除爆炸根源

在工艺的设计、安装和生产中，应消除和避免可燃性气体、蒸气泄漏和积聚，以防形成爆炸性混合物，消除爆炸根源。

① 在生产工艺的设计、制造、施工、生产、检修、维护、试验过程中，应尽量采用密闭流程，尽可能消除或避免可燃液体、可燃气体、可燃粉尘、可燃纤维从设备、容器、管道、储罐的阀门、法兰、焊缝、轴封、结合面等部位向外泄漏并积聚。

② 加强易燃易爆物质的运输、装卸、储存、输送和使用方面的管理，认真执行防火防爆的有关规定，杜绝和减少爆炸性混合物产生的根源。

③ 加强对生产设备的轴封、水封、油封、气封以及对壳体、结合面密封的监视，防止外泄和内漏。

④ 合理布置总平面和单体平面，在总平面布置中应尽量限制和缩小危险区域的范围，将不同等级的爆炸危险区或者爆炸危险区与非爆炸危险区分隔在各自的厂房或界区内，应尽量将易爆厂房与其他非爆炸厂房、露天生产装置、油罐区分隔开，并留有一定的安全距离，以防爆炸事故蔓延。

⑤ 工艺管网应合理布置排放口、放空口、取样口，应尽量减少法兰、丝扣等活动连接部位。管线应减少地下沟、坑的敷设，尽量减少地下或半地下建（构）筑物。

⑥ 采用氮气或其他惰性气体覆盖易燃易爆物质，使危险物质与空气隔离。

⑦ 提高自动安全保护水平，采用安全联锁装置，装设自动报警装置，及时消除易燃易爆物质的外泄或内漏。

⑧ 爆炸危险区应设置两个以上的出入口，其中至少有一个通向非爆炸危险区。出入口的门应向爆炸危险性较小的区域开启。

1.3.2.2　缩短爆炸性混合物留存时间

防止并严格控制爆炸性混合物的形成，减小其达到爆炸极限范围的概率，缩短爆炸性混合物留存时间。

① 建筑物的设计、施工应采用露天或开敞式，或者采用机械防尘和通风措施，以利于可燃性气体、蒸气、粉尘、纤维的扩散和稀释。例如，液化石油气罐装处和生产操作间等应采用开敞式，输煤系统煤粉飞扬处应装设除尘装置。

② 设置必要的通风装置，加强通风。对制氢站、供油泵房、乙炔发生器间、石油库的输油泵房等及其类似工艺的生产厂房，设计时宜在屋顶上开窗或装通风帽，墙壁上装百叶窗，从而达到室内空气自然流通的效果。对于封闭建筑可进行机械通风，强制空气流通，从而减小爆炸性混合物浓度达到爆炸极限的概率。

③ 使系统保持正压，防止空气进入可燃气体中。例如，氢气管道系统应经常保持正压运行；乙炔气瓶在使用中不得用尽，应保持最低安全压力，防止空气进入乙炔瓶。

④ 生产中应严格遵守工艺规程，适时进行自动控制，及时投入自动监控和安全保护装置，严格控制易燃易爆物质与空气混合的比例，防止达到爆炸浓度极限。

⑤ 在爆炸危险环境内设置正压室，防止可燃物质侵入。

⑥ 严格遵守安全规程，在检修氢气、乙炔等可燃性气体管道或容器时，必须用惰性气体置换，直至可燃气体的含量达到爆炸下限值的10%以下。可燃液体储罐或储桶检修时，必须用蒸气吹洗干净，当油气含量小于0.3mg/L时，方允许动电火焊。

⑦ 采用氮气、其他惰性气体、水蒸气等取代氧气或空气混合物，以抑制爆炸性混合物的形成。

1.3.2.3　加设安全装置

（1）预防性安全装置

预防性安全装置是用于防止正常情况下发生爆炸的装置，通常包括以下装置。

① 成分控制装置，如掺入惰性气体从而控制混合比例。

② 温度控制装置，如油加热温度超过定值时，立即将加热源断开。

③ 着火源切断装置，如短路故障切除装置、自动喷水洒水装置、预防静电发生装置。

④ 防止火焰传播装置，如阻火器、回火防止器、冷却器、安全罩、充填环、隔离带等。

⑤ 控制发生聚合分解装置，如加入反应抑制剂、进行冷却等。

⑥ 控制反应失控装置，如控制异常反应、控制聚合或分解反应等。

⑦ 预防着火装置，如自动喷水装置、蒸气幕、水幕、惰性气体幕等。

⑧ 自动报警装置，当温度、压力、流量、浓度、气体含量等达到规定值时，自动发出声、光报警信号。对装置所在的区城内散发和积累的爆炸性气体和蒸气进行浓度测量，当其浓度接近混合物爆炸下限的50%时，发出报警声、光信号或切断电源，即可迅速采取措施进行处理，防止爆炸事故发生。

⑨ 对工艺过程进行计算机在线监控，提高自动化操作水平和安全监控水平。

（2）减轻性安全装置

减轻性安全装置是当发生爆炸危险时，用于降低火灾和爆炸危险程度的装置，通常包括以下几种。

① 泄压装置，如安全阀、防爆门、安全板、泄压膜、回流阀、放空阀等，以防止高气压继续升高。

② 截止流体和防止回流装置，如紧急关切阀、快速切断阀、防止过流阀、逆止阀等。

③ 装设自动报警装置，根据报警装置发出的声、光、数字、光字牌等信号，采取紧急措施，降低爆炸危险程度。

④ 防护设施，如防火堤、防火墙、事故储油坑、挡油设施、隔断墙、防爆墙等。

1.3.2.4　消除点火源

每一种爆炸性混合物都有一个引起爆炸的最小着火能量，如氢气的最小着火能量为0.019mJ，只有低于最小着火能量，混合物才不会爆炸。因此，消除、控制明火和引爆能量是防止爆炸性混合物发生爆炸事故的重要措施。

（1）常用明火

常用明火如烟火、烟花、放炮、电焊火花、取暖炉（电炉、煤炉、煤油炉、煤气炉、木材炉）等，应严格遵守生产现场防火防爆安全规定，禁止将明火带入爆炸危险环境，防止可燃物质与明火接触等。如需要使用明火，应采取严格的安全措施并经批准。

（2）机械摩擦、冲击、撞击

① 摩擦　严格控制介质在容器和管道中的流动速度；彻底清除管道和容器中的铁锈和杂物；严格控制可能产生火花的两种物质的相对接触压力和移动、摩擦的速度；防止机械传动和皮带传动中的皮带轮、减速机、电动机的滑环和整流子摩擦发热升温等。

② 撞击　防止铁器与其他金属、石材、坚硬的混凝土路面等的撞击；在爆炸危险场所禁止使用铁器工具、穿带钉子鞋、装铁门窗，而应使用防爆型工具，穿布底鞋或胶底鞋，装设木门窗等。

③ 冲击　防止可燃液体的高势能冲击下落；防止外来飞溅物的冲击、气锤的冲击、倒塌物的冲击等。

（3）高温热体

爆炸危险环境中的高温热体，如蒸气管道、缸体、炉体、疏水管道、锻件等，应尽量避开或可靠隔离。当难以避开时，应保温良好，使表面温度不超过所在介质的闪点及自燃温度的50%，一般应不超过50℃。

（4）绝热压缩

在与周围不进行热交换的状态下压缩气体时，压缩过程中所耗的功全部转变成热能，这种热能蓄积于气体内使温度上升，进而可能引起燃烧和爆炸。

（5）冲击波

应对爆炸危险环境做好防护、隔离、缓冲和屏蔽等措施，减缓外在爆炸冲击波能量的作用，尤其要防止爆轰直接起爆的发生。

（6）雷电火花

爆炸危险环境防雷保护的设计、安装应严格执行《电力设备过电压保护设计技术规程》及《建筑物防雷设计规范》的规定，防雷保护装置应能可靠正确动作，以减少雷电火花的影响。

（7）静电火花

为有效防止静电荷的产生、积累和火花放电，应严格执行《电力设备接地设计技术规程》《石油库设计规范》《防止静电事故通用导则》。

（8）电气火花及表面高温

在爆炸危险环境中，由于电气线路或电气设备短路、过载、接触不良、铁芯发热，产生高温、电弧或火花从而引起爆炸的概率很高。因此，应采取消除或控制电气设备和线路产生火花、电弧和高温的措施。

1.3.3　泄漏爆炸现场处置技术措施

可燃气体泄漏后，事故的处置一般有关阀、堵漏、倒罐、转移、放空、点燃等方式。

（1）关阀

关阀是指通过中断泄漏设备物料的供应从而控制灾情的发展。如果泄漏部位上游有阀门且阀门没有损坏，应首先关闭该阀门，泄漏自然会消除。

（2）堵漏

堵漏是指当管道、阀门或罐体壁发生泄漏，且泄漏点处在阀门以前或阀门损坏不能关阀止漏时，可使用各种针对性的堵漏器具封堵泄漏口，控制气体储罐内物料的泄漏。常用的封堵泄漏口的方法有调整间隙消漏法、机械堵漏法、气垫堵漏法、胶堵密封法和磁压堵漏法等。

（3）倒罐

倒灌是通过输转设备和管道将液态化学品从事故容器倒入安全装置或罐体内的操作过程。当可燃气体采用关阀、堵漏等方法不能制止泄漏时，可采取疏导的方法通过输送设备和管道将泄漏容器内部的液体倒入其他容器、储罐中，以控制泄漏量和配合其他处置措施的实施。常用的倒罐方法有压缩机倒罐、烃泵倒罐、压缩气体倒罐和压差倒罐四种。

（4）转移

转移是指当罐体、容器、管道内的液体大量外泄，堵漏方法不奏效又来不及倒罐时，可将事故装置转移到安全地点处置。首先应在事故点周围的安全区域修建围堤或处置池，然后将事故装置及内部的液体导入围堤或处置池内，再根据泄漏液体的性质采用相应的处置方法。

（5）点燃

点燃是指当无法有效地实施堵漏或倒罐处置时，可采取点燃措施使泄漏出的可燃性气体或挥发性的可燃液体在外来引火物的作用下稳定燃烧，控制其泄漏，降低或消除泄漏气体的毒害程度和范围，避免气体扩散后达到爆炸极限从而引发燃烧爆炸事故。