第五章點火源與引爆能第一節點火源的控制

為預防火災或爆炸災害，對點火能源的控制是一個重要問題。引起火災爆炸事故的能源主要有以下幾個方面，即明火、高溫表面、摩擦和碰撞、絕熱壓縮、自行發熱、電氣火花、靜電火花、雷擊和光熱射線等。一、明火及高溫表面

工廠中的明火是指生產過程中的加熱用火和維修用火，這就是所謂的生產用火；另外還有則是非生產用人，如取暖用火、焚燒、吸煙等與生產無關的明火。一、明火及高溫表面對于易燃液體的加熱應盡量避免采用明火。一般溫度加熱時可采用蒸氣或過熱水；較高溫度時也可采用其他載熱體加熱，但熱載體的加熱溫度必須低于其安全使用溫度。加熱載體：水蒸氣、熱水（<100°C）、高溫有機物（<400°C，甘油、萘、乙二醇、聯苯與二苯醚混合物、二甲苯基甲烷、礦物油、有機硅）、無機熔鹽（最常用NaNO2、NaNO3、KNO3）、液態金屬、煙道氣在存在火災爆炸危險的場地，如廠房、倉庫、油庫等，不得使用火柴、蠟燭或普通燈具照明，應使用防爆燈具；噴燈的使用應按動火制度進行；汽車、拖拉機不允許進入（排氣管噴火）；煙囪應有足夠的高度（火星熄滅器）；應設立警惕標志，嚴禁吸煙。高溫表面不與可燃物基礎，遠離可燃物排放口。一、明火及高溫表面一、明火及高溫表面對化工企業來說動火的含義應該明確，凡是動用明火或可能產生火花的作業都屬于動火范圍，應辦理動火審批手續。

設立固定動火區應符合的條件

固定動火區距易燃易爆設備、貯罐、倉庫、堆場等應符合國家防火規范的防火間距要求；區內可燃氣體含量在可燃氣允許含量以下；在生產裝置正常放空時可燃氣不致擴散到動火區；室內動火區，應與防爆生產現場隔開，不準有門窗串通，允許開的門窗要向外開，道路要暢；周圍10米以內不得存放易燃易爆物；區內備有足夠的滅火器具。動火作業禁火區動火，必須填寫書面申請單，經審查批準。手續不齊，沒有批準的動火證，操作工可拒絕作業。領導不采取必要措施、不辦理動火申請手續，強迫工人冒險作業，是違法行為，必須對由此面造成的后果負全部責任。

一、明火及高溫表面對化學危險品的生產設備，管道維修動火前必須進行清洗、掃線、置換。此外對附近的地面、陰溝也要用水沖洗。動火分析

在動火前必須進行動火分析，一般不要早于動火前半小時。如動火中斷半小時以上，應重做分析。化工企業的動火標準是，爆炸下限＜4％的，動火地點可燃物濃度＜0.2％為合格；爆炸下限＞4％的，則現場可燃物含量＜0.5％為合格。國外動火分析合格標準有的取爆炸下限的1/10。二、摩擦與撞擊

摩擦與沖擊往往成為引起火災爆炸事故的原因。如在紡織廠，由于棉花中的釘子、石頭等在打棉機里摩擦，而使棉花著火；機器上軸承等摩擦發熱起火；金屬零件、鐵釘等落入粉碎機、反應器、提升機等設備內，由于鐵器和機件的撞擊起火；防止火花生成的措施

機器上的軸承等轉動部件，應保證有良好的潤滑及時加油，并經常清除附著的可燃污垢，機件摩擦部分最好采用有色金屬或塑料錘子、扳手等工具應用鍍青銅或鍍銅的鋼制作為防止金屬零件等落入設備或粉碎機里，在設備進料前應裝磁力離析器，不宜使用磁力離析器的如特危險的硫、碳化鈣等的破碎，應采用惰氣保護

防止火花生成的措施輸送氣體或液體的管道，應定期進行耐壓試驗，防止破裂或接口松脫噴射起火凡是撞擊或摩擦的兩部分都應采用不同的金屬制成(如銅與鋼)，通風機冀應采用銅鋁合金等不發生火花的材料制做搬運金屬容器，嚴禁在地上拋擲或拖拉，在容器可能碰撞部位覆蓋不發生火花的材料防止火花生成的措施防爆生產廠房，應禁止穿帶鐵釘的鞋，地面應鋪不發火材料地坪吊裝盛有可燃氣和液體的金屬容器用吊車，應經常重點檢查，以防吊繩斷裂、吊鉤松滑造成墜落沖擊發火在處理燃點較低或起爆能量較小的物質如二硫化碳、乙醚、乙醛、汽油、環氧乙烷、乙炔等時，特別要注意不要發生摩擦和沖擊三、絕熱壓縮

絕熱壓縮的點燃現象，在柴油機中廣為應用。在爆炸性物質的處理中，如果其中含有微小氣泡時，有可能受到絕熱壓縮，導致意想不到的爆炸事故。四、電火源

電火源的種類電熱電火花電熱Q=I2Rt包括工作電熱和事故電熱。另有磁滯損耗和渦流損耗產生的磁路電熱。工作電熱電爐、電鍋、電熨斗、電熱毯等電熱電器工作時電阻絲（鎳鉻合金）表面溫度可高達800℃，在爆炸危險環境中應禁止使用。照明燈具（尤其白熾燈）的外殼易產生高溫，容易引起火災，在爆炸危險環境，應采用安全的防爆燈具。電氣設備受到損害時，如油管堵塞、通風管堵塞、安全位置不好等造成的散熱不良、破壞發熱和散熱之間的平衡，會造成設備局部過熱，易引發火災。事故電熱短路絕緣損害、檢修或安裝時線路連接不當可能會導致短路，使得電流及放熱急劇上升，可能引發事故。過載超過線路或設備的容量而造成的，原因包括：設計不合理、使用不當、帶故障運行等。接觸不良不可拆卸的接頭連接不牢、焊接不良、接頭處有雜質；可拆卸的接頭連接不牢或由于震動而松動；活動觸頭接觸壓力不夠或接觸表面粗糙不平易造成過熱。電火花電火花是電極間的擊穿放電。可分為工作火花和事故火花。根據放電原理，又可分為：高電壓火花放電、弧光放電、接點上的微弱火花。高電壓火花放電：一般400V以上，如靜電放電。是由于高壓電極間的空氣絕緣層被破壞，會產生電暈放電、火花放電等現象。弧光放電弧光放電：在開閉回路、斷開配線、接觸不良、短路、漏電、打碎燈泡等情況下在極短時間內發生的放電。兩個電極在一定電壓下由氣態帶電粒子，如電子或離子，維持導電的現象。激發試樣產生光譜。當電源提供較大功率的電能時，若極間電壓不高（約幾十伏），兩極間氣體或金屬蒸氣中可持續通過較強的電流（幾安至幾十安）,并發出強烈的光輝，產生高溫（幾千至上萬度），這就是電弧放電。電弧是一種常見的熱等離子體。接點上的微弱火花在自動控制中用的繼電器接點上，或電動機整流子、滑環等器件上產生的火花。電火花一般電氣設備很難避免電火花的產生，因此在有爆炸危險的場所必須根據物質的危險性選擇正確的防爆電氣設備。特別注意：普通冰箱是不防爆的。爆炸性物質的分類

I類：礦井甲烷；Ⅱ類：工廠爆炸性氣體、蒸氣、薄霧；Ⅲ類：爆炸性粉塵、易燃纖維。爆炸性氣體分級

分級標準：最大試驗安全間隙、最小點燃電流。礦井甲烷為Ⅰ級；工廠爆炸性氣體分成三級，即ⅡA、ⅡB、ⅡC；這些物質按其引燃溫度的不同又分為T1、T2、T3、T4、T5、T6六組

M爆炸性粉塵分級爆炸性粉塵（包括易燃纖維）按其物理性質分為ⅢA、ⅢB兩級；按自燃溫度分為T1-1、T1-2、T1-3三組。氣體爆炸危險環境的分區

0級區域（簡稱0區）：在正常情況下，爆炸性氣體混合物連續地、短時間頻繁地出現或長時間存在的場所。1級區域（簡稱1區）：在正常情況下，爆炸性氣體混合物有可能出現的場所。2級區域（簡稱2區）：在正常情況下，爆炸性氣體混合物不能出現，僅在不正常情況下偶而短時間出現的場所。粉塵爆炸危險環境的分區10級區域：在正常情況下，爆炸性粉塵或可燃纖維與空氣的混合物，可能連續地、短時間內頻繁地出現或長時間存在的場所。11級區域：在正常情況下，爆炸性粉塵或可燃纖維與空氣的混合物不能出現，僅在不正常的情況下偶而短時間出現的場所。防爆電氣設備的分類

本質安全型（i）防爆特殊型（s）隔爆型（d）增安型（e）正壓型（P）充油型（o）充砂型（q）無火花型（n）0級區域：ia級及特別0區設計的電氣設備1級區域：本質安全科為ib級，s級需特殊為1區設計的電氣設備所有的都可以用于2級區域本質安全型（i）在正常運行或標準試驗條件下所產生的火花或熱效應均不能點燃爆炸型混合物的電路電氣設備。即產生的能量低于爆炸物質的最小點火能量。隔爆型（d）具有隔爆外殼，即使內部有爆炸型混合物進入并引起爆炸，也不致引起外部爆炸型混合物的爆炸。是根據最大不傳爆間隙的原理設置的。具有牢固的外殼，能承受1.5倍實際爆炸壓力而不變形。設備連續運轉，其上升的溫度不能引燃爆炸性混合物。增安型（e）也叫防爆安全型。不會產生點燃爆炸型混合物的火花或達到危險的溫度。正壓型（P）具有保護外殼。殼內充有惰性保護氣體，且壓力高于周圍爆炸性混合物的壓力，以避免外部爆炸性混合物進入殼內發生爆炸。充油型（o）將可能產生火花、電弧或危險溫度的部件浸在油中，起到熄弧、絕緣、散熱、防腐的作用，從而不能點燃油面以上和外殼周圍的爆炸性混合物。充砂型（q）設備外殼內填充細砂顆粒材料，使得外殼內產生的電弧、火焰傳播，殼壁或顆粒材料表面產生的過熱溫度均不能點燃周圍的爆炸性混合物。防爆特殊性（s）上述類型以外的防爆電氣設備。無火花型（n）正常運行條件下不產生火花或電弧，也不產生能點燃周圍爆炸性混合物的高溫表面或灼熱點。防爆電氣設備的防爆標志及選型

電氣設備I類隔爆型，標志為dI；Ⅱ類隔爆型B級T3組其標志為dⅡBT3；Ⅱ類本質安全型Ia級B級T5組，其標志為iaⅡBT5。主體為增安型，其他部件為隔爆型B級T4組，則其標志為edⅡBT4。第二節靜電及其控制

工業中，常見的靜電產生的情況有：通過管道抽吸不導電的液體、混合不能互溶的液體、用空氣輸送固體和泄漏的蒸氣與沒有接地的導體接觸。第二節靜電及其控制工廠中，對于可能存在可燃性蒸氣的操作，電荷積累超過0.1mJ就被認為是危險的。該電量的靜電很容易產生，在地毯上行走所產生的靜電積累平均為20mJ，電壓超過了幾千伏。一、靜電的產生

根據雙電層概念，在兩物質緊密接觸后分離，當其接觸間距達到或小于25×10-8cm時，在其接觸的界面上會產生電子的轉移，失去電子的物質帶正電，得到電子的物質帶負電。電子的轉移是靠“逸出功”來實現的。“逸出功”

就是一個自由電子從金屬內轉移到金屬外所需做的功，也稱為功函數，用來表示，單位為電子伏特（eV）。一般金屬的功函數在3—5eV之間。“逸出功”逸出功高者帶負電（獲得電子），低者帶正電（失去電子）。A、B兩金屬板由于逸出功不同，當緊密接觸分離后就帶上了靜電荷。靜電帶電序列表

表中偏（+）端的功函數低，偏（-）端的功函數高，亦即是說處于前者的物質帶正電，后者帶負電。（+）正電性人造纖維醋酸酯麻橡膠聚丙烯腈纖維硝酸纖維石棉鉛鋁鐵鉑碳化鈣（-）負電性玻璃棉布鋅銅維尼綸聚乙烯頭發絲鎘鎳聚苯乙烯賽璐珞云母黏膠絲鉻黃銅腈綸玻璃紙尼龍皮膚紙銀沙蘭樹脂聚氯乙烯羊毛干酪素硬橡膠硫磺聚酯樹脂聚四氟乙烯二、靜電的積聚及其影響因素

（一）靜電的積聚接觸和摩擦帶電：兩種逸出功不同的材料接觸或摩擦導致電荷重新分配，分離后分別帶上不同電荷。雙層帶電：電荷分離發生在固-液、氣-液或液-液界面上，其中液體的流動帶走一種電荷，將另一種電荷留在界面（如管壁）上。靜電的積累感應帶電：導電物質，一端接觸帶靜電荷物體，感應使得另一端也帶靜電荷。輸送帶電：帶電的液體液滴或固體顆粒被置于絕緣的物體上時，會使絕緣物體帶電。（二）靜電積聚的影響因素

1.電阻率ρ

在研究固體帶靜電時，用表面電阻率研究液體帶靜電時，則用體電阻率電阻率高的物體其導電性差，電子難以流失，自身也不易獲得電子；電阻率低的物質，導電性能好，電子獲得和流失均較容易。1.電阻率ρ電阻率在1011—1015Ω·cm者，極易積聚靜電，危害較大，是防靜電的重點：如汽油、煤油、苯、乙醚等。至于電阻率大于1015Ω·cm者，不易產生靜電，但若一旦產生靜電，也較難消除。原油、重油電阻率較低，一般靜電問題不嚴重。但摻水后容易由于沉降產生流動電勢帶靜電。2.介電常數ε

介電常數也稱電容率，它同電阻率一起決定著靜電產生的結果和狀態。當流體的相對介電常數超過20，不論是管道連續輸送還是貯運，當有接地裝置時都不會產生靜電積聚。3.靜電消散的半衰期t1/2

靜電愈不容易泄漏，危險性愈大。通常取帶電體上靜電電量泄漏到原來一半所需要的時間叫靜電消散半衰期。半衰期是判斷靜電積聚的重要參數，靜電半衰期t1/2＜0.012s的，可以認為其靜電的積聚是安全的。三、靜電放電

火花放電是兩種金屬物體間的放電。

傳播電極放電

接地導電體接近由導電體做襯里的帶電絕緣體時的放電。這些放電都具有較高的能量，能引燃可燃性氣體和粉塵。尖端放電

是發生在粉塵堆圓錐表面上的一種電極型放電。高電阻率的粉塵（>1010Ωm）粗糙顆粒的粉塵（直徑>1mm）具有高電荷質量比的粉塵充裝速度大于0.5kg/s。電刷放電

是有著相對尖點的導電體（半徑為0.1—100mm）與另外一個導電體或帶電的絕緣體表面之間的放電。來自導電體的放電以像刷子的形狀發光。放電強度沒有點對點的火花放電強度強，不大可能引燃粉塵。然而，電刷放電能引燃可燃性氣體。電弧放電

是來自粉塵上方空氣中的云團放電。由實驗得知，類似閃電的放電，在體積小于60m3的容器或直徑小于3m的塔中是不會發生的。電暈放電

同電刷放電類似。電極導體有尖點。來自這種電極的放電具有足夠的能量能引燃最敏感的氣體。四、流動電流

流動電流IS是流動的液體或固體將電子由一個表面轉移至另一個表面所產生的電子流動。當液體或固體流經管道（金屬或玻璃）時，靜電在流動的物質上產生。該電流同電路中的電流類似。松弛時間

松弛時間是電荷被泄漏驅散所需要的時間電導率五、靜電電壓差

圖6-4流體流動導致的加料管線上電荷的聚積

從金屬管線接地至玻璃管末端的電壓，由以下公式計算：例6-1

如圖6-5中所示，計算的裝料噴嘴和接地儲罐間形成的電壓。另外，計算存儲在噴嘴中的能量和積累在液體中的能量。分析說明在以下兩個流速條件下的潛在危害。（1）31gpm；（2）150gpm。已知軟管長度為20ft；軟管直徑為2in；液體導電率為10-8Ω-1/cm；介電常數為25.7；密度為0.88g/cm3。六、電荷平衡

擁有數個進、出口管線的容器六、電荷平衡

對于這類系統，需要用電荷平衡來建立電荷和積累的能量的時間函數。通過考慮流入的電流、流出的液體所攜帶的電荷，以及由于松弛所導致的電荷損失，來建立電荷平衡。七、靜電的危害

1、引起火災爆炸靜電引起火災爆炸的原因是靜電放電火花能量達到周圍可燃物的最小點火能量而引起。火花放電的能量是物體上的積聚的電量、物體的電容和物體電壓的函數。

例6-4

當向槽車中裝苯時產生靜電，測得靜電壓為1000V，電容為1.0×10-8F，如發生靜電放電，問放電能量能否引起苯的燃燒或爆炸?靜電火花引起火災爆炸事故必須具備下列條件

要具備產生靜電的條件。要具備產生火花放電的電位。有能產生火花放電的條件。放電火花有足夠能量。現場環境有易燃易爆混合物。圖6-8最小引燃能與靜電放電能量的比較

⑵電擊傷害

生產過程中產生的靜電所引起的電擊一般不致直接使人致命但由此造成二次事故，如電擊使人墜落或摔倒，或引起工作人員精神緊張，妨礙工作，甚至產生其他危害，是不能忽視的。⑶妨礙生產

由于靜電力的存在，影響粉體的過濾和輸送；使纖維纏結、吸附塵土；靜電火花使膠片感光，降低質量；使電子自動儀器受干擾，甚至使無線電通訊受到破壞等。易于形成高靜電位的單元操作

高電阻率液體如二硫化碳、苯、汽油等在管道輸送或自容器轉注時。壓縮或液化氣體，自噴嘴或裂縫噴出，尤其當含有雜質（包括乳化液或懸浮固體）時。某些粉體在管道中輸送時。高電阻物料在攪拌、過濾、壓碎、研磨、過篩時。傳動帶傳動、皮帶輸送時。二物料壓緊、剝離，膠片涂片時等。八、靜電的控制

（一）從工藝上控制靜電產生1.合理設計與選材利用靜電序列表，盡可能選用相互摩擦或接觸的兩種物質的帶電序列位置接近，以降低靜電產生；使物料與不同材料制成的設備相接觸，產生不同電性的靜電．以消除物料所帶靜電。

1.合理設計與選材在有火災爆炸危險場所，設備管道盡可能光滑平整無棱角，管徑無驟變；皮帶傳動應用導電皮帶，運轉速度要慢，要防止過載打滑、脫落，防止皮帶與皮帶罩相互摩擦；輸送高電阻率液體應自底部注入或自器壁緩緩流入器內；盡量減少過濾器，并安裝在管路的起端2.松弛

當將液體通過位于容器上部的管道抽吸到容器中時，分離過程產生流動電流是電荷積累的基礎。在管道剛要進入儲罐處，通過增加一個放大截面的管道，可能會相當大地減少靜電危害。該控制提供了通過松弛來減少電荷的積累時間。2.松弛在實際情況中，發現控制時間等于或大于所計算得到的松弛時間的1.5倍，該時間對于消除電荷積累來說足夠了。因此，“兩倍松弛時間”準則提供的安全系數為4。3.控制流速

對于液體物料的輸送，通過控制流速可限制靜電的產生。烴類油管管徑與流速應滿足如下關系

≤0.64原中石化總公司規定，鐵路罐（槽）車浸沒裝油速度應滿足下式關系：汽車罐（槽）車浸沒裝油速度應滿足的關系。4.控制雜質和水分

在油品輸送過程中，當油料帶有水分時，必須將流速限制在1m/s以下，否則，將會產生危險的靜電。5.控制溫度

當不同溫度油品混和時，由于溫差，出現擾動也會產生靜電。（二）泄漏導走靜電

1.空氣增濕在工藝條件允許的情況下，增加空氣相對濕度可以降低靜電非導體的絕緣性。一般相對濕度在80％時幾乎不帶靜電，在70％時就能減少帶靜電的危險。2.加抗靜電劑

加入抗靜電劑使靜電非導體增加吸濕性或導電性，從而改變物質的電阻率，加速靜電荷的泄漏。在傳動帶上涂一層工業甘油（50％），由于吸濕使皮帶表面形成一層水膜，也可達到防靜電目的。3.靜電接地或連接

靜電接地是將帶電物體的電荷通過接地導線迅速引入大地，避免出現高電位，這是消除對地電位差的一個基本措施。但它只能消除帶電導體表面的自由電荷，對非導體的靜電荷，效果是不大的。應靜電接地的一般對象

生產或加工易燃液體和可燃氣體的設備及有關貯罐、氣柜、輸送管道、閘門、通風管及以金屬絲網、過濾器等；輸送可燃性粉塵的管道和生產設備如混合器、過濾器、壓縮氣、干燥器、吸收裝置、磨篩等；注油或有機溶劑設備和油槽車，包括注油棧橋、鐵軌機、油桶、磅秤、加油管、漏斗、容器及裝卸油的船舶等。3.靜電接地或連接為防止感應帶電，凡有火災爆炸危險場所，對平行管道間距小于10cm時，每隔10m應有跨線；金屬梁柱、構架與管道、金屬設備、平臺也應相互連接并接地。3.靜電接地或連接連接和接地將整個系統的電壓減少到地面水平，或者零電壓。這也消除了系統各部分之間積累的電荷，消除了潛在的靜電火花。圖6-9儲罐和容器的連接和接地方法

圖6-9儲罐和容器的連接和接地方法

圖6-9儲罐和容器的連接和接地方法

圖6-10閥門、管道和法蘭的連接方法

3.靜電接地或連接玻璃和塑料襯里的容器，通過襯墊或金屬探針接地。當操作具有低導電性的液體時，該技術無效。這種情況下，充裝管線應延伸到容器的底部，以幫助消除來自充裝操作中分離過程導致的電荷（和聚集）。另外，充裝速度應該足夠低，以便使由流動電流產生的電荷最少。圖6-11玻璃襯里容器接地

圖6-12插入管是為了避免自由下落和靜電電荷的積聚

4.浸漬管

延伸的管線，有時也叫做浸漬腿，或浸漬管，減少了當液體被允許自由下落時的靜電積聚。然而當使用浸漬管時，必須十分小心，要防止充裝停止時，液體因虹吸而倒流出來。5.靜置存放

裝料時液面電壓峰值常出現在停泵后5—10s時間內，然后逐步衰減，其過程隨油品不同而異，因此停泵后不許馬上檢測、取樣。（三）采用中和電荷的方法

這類方法主要是裝靜電消除器(也叫靜電中和器)。靜電中和器就是能產生相反電荷離子的裝置。由于產生了相反電荷離子，物體上的靜電荷得到相反符號電荷的中和，從而消除靜電的危害。（四）人體防靜電

1.人體防靜電措施在工作時穿防靜電工作鞋，電阻應小于1×108；禁止穿羊毛或化纖厚襪；穿防靜電工作服或手套和帽子，不穿厚毛衣，可穿棉制品服裝。1.人體防靜電措施在人體必須接地的場所，應有金屬接地棒，當手接觸時即可導走人體靜電。坐著工作，可在手腕上佩帶接地腕帶等。2.導電工作地面

產生靜電場所的工作地面應是靜電的導體，其泄漏電阻既要小到防止人體積聚靜電，又要考慮不會由于誤觸動力電導致人體傷害。導電性地面通常指電阻率