溶解乙炔反应车间防火防爆设计

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第- 31 -页 共31页溶解乙炔反应车间防火防爆设计摘要依据国家安全生产相关法律、法规以及湿法制乙炔行业相关标准、规范, 并借鉴溶解乙炔厂设计标准, 针对溶解电石反应车间（电石入水式低压发生器）安全设计, 从反应车间的选址及规划、平面布局、建筑结构、安全技术、安全设施以及安全管理措施方案几个方面进行了论述, 以期为溶解电石反应车间安全设计提供参考。简述并全面分析了溶解电石法生产乙炔的工艺过程及其火灾爆炸危险性, 系统而有针对性的提出了该工艺过程中电石反应车间的防火防爆安全措施。关键词: 溶解电石法； 乙炔； 防火防爆； 安全设

2、计。前言乙炔是用于氧炔焰焊接或切割金属材料和制取氯乙烯、聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙醇、醋酸乙烯等产品的重要原料, 在经济建设中占有重要地位。同时, 由于瓶装溶解乙炔具有使用方便、卫生、不污染环境, 节约能源和相对的安全性, 故被广泛应用于工业、交通等企业的割焊作业中。但因现今乙炔制取行业普遍使用溶解电石法，此方法生产工艺涉及诸多火灾爆炸安全隐患,不少单位在生产中缺乏对乙炔生产的安全知识, 存在生产设备简陋落后，生产管理粗放混乱, 导致着火、爆炸事故, 造成了不应有的人员伤亡和财产损失。所以, 加强乙炔生产的防火防爆安全工作十分重要。如下图：设备简陋、管理混乱的小作坊式生产广西省发生的一起乙炔反应车

3、间爆炸事故本设计针对溶解电石反应车间（电石入水式低压发生器）安全设计, 从反应车间的选址及规划、平面布局、建筑结构、安全技术、安全设施以及安全管理措施方案几个方面进行了论述, 以期为溶解电石反应车间安全设计提供参考。1 术 语1.1 溶解电石法 电石与水在发生器中连续反应生产粗乙炔气，经过冷却分离贮存在贮气柜中。贮气柜内的乙炔气经入净化器，在净化器中用化学方法除硫化氢、磷化氢等杂质气体，从而等到纯乙炔气。1.2 传爆能力 爆炸性混合气体传播爆炸的能力1.3 最小点火能 能引起点火的最小点火能量1.4 触媒剂 也称催化剂，控制反应速度，通常是加快，也有减慢反应速度的，成为阻化剂。1.5 危险品生

4、产厂房 生产、制造、加工危险品的建筑物。1.6 毒性程度 半数致死量(浓度)是评价毒物毒性的主要指标之一。 半数致死量是指给一定数量动物投药后,引起半数动物死亡的剂量。并以半数动物死亡为标准,作为测定药物急性毒性的指标1.7 爆炸极限 可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限，或爆炸浓度极限。1.8 裂解法 裂解是指只通过热能将一种样品（主要指高分子化合物）转变成另外几种物质（主要指低分子化合物）的化学过程。裂解也可称谓热裂解或热解。1.9 危险性建筑物 指生产或储存危险品的建（构）筑物，包括危险

5、品生产厂房、储存库房（仓库）等。1.10 分解爆炸性 分解性气体在一定压力下遇定能量的点火源发生裂解燃烧继而爆炸的性质。1.11 布袋除尘器 工作机理是含尘烟气通过过滤材料，尘粒被过滤下来，过滤材料捕集粗粒粉尘主要靠惯性碰撞作用，捕集细粒粉尘主要靠扩散和筛分作用，滤料的粉尘层也有一定的过滤作用。1.12 防火间距 防火间距是指相邻两栋建筑物之间，保持适应火灾扑救、人员安全疏散和降低火灾时热辐射的必要间距。也就是指一幢建筑物起火，其相邻建筑物在热辐射的作用下，在一定时间内没有任何保护措施情况下，也不会起火的最小安全距离。1.13 回火防止器 装在乙炔压力表后接管线处,对气焊气割过程中发生的回火起

6、到防止的作用.避免火焰进入气瓶,发生爆炸.1.14 外部最小允许距离 指危险性建筑物与外部各类目标之间，在规定的破坏标准下所允许的最小距离。它是按建筑物的危险等级和计算药量确定的。1.15 内部最小允许距离 指危险品厂房、库房与相邻建筑物之间，在规定的破坏标准下所允许的最小距离。它是按建筑物的危险等级和计算药量确定的。1.16 防护屏障 有天然屏障和人工屏障，其形式、强度均能按规定方式限制爆炸冲击波、碎片、火焰对附近建筑物及设施的影响。1.17 耐火等级 是衡量建筑物耐火程度的分级标度，规定建筑物的耐火等级是建筑设计防火规范中规定的防火技术措施中的最基本措施之一。建筑物的耐火等级分为四级：一级

7、耐火等级建筑是钢筋混凝土结构或砖墙与钢混凝土结构组成的混合结构； 二级耐火等级建筑是钢结构屋架、钢筋混凝土柱或砖墙组成的混合结构； 三级耐火等级建筑物是木屋顶和砖墙组成的砖木结构； 四级耐火等级是木屋顶、难燃烧体墙壁组成的可燃结构。1.18 轻型泄压屋盖 泄压部分（不包括檩条、梁、屋架）由轻质材料构成，当建筑物内部发生事故时，具有泄压效能，使建筑物主体结构尽可能不受到破坏的屋盖。轻型泄压部分的单位面积重量不应大于0.8kN/m。1.19 轻质易碎屋盖 由轻质易碎材料构成，当建筑物内部发生事故时，不仅具有泄压效能，且破碎成小块，减轻对外部影响的屋盖。轻质易碎部分的单位面积重量不大于1.5kN/m

8、。1.20 抗爆间室 具有承受本室内因发生爆炸而产生破坏作用的间室，对间室外的人员、设备以及危险品起到保护作用。可根据间室内生产或储存的危险品性质、恢复生产的要求，可承受一次或多次爆炸破坏作用的间室。1.21 抗爆屏院 当抗爆间室内发生爆炸事故时，为阻止爆炸破片和减弱爆炸冲击波泄爆方向扩散而在抗爆间室轻型窗外设置的屏院。1.22 全年最小频率风向 全年（或夏季）各风向中频率出现最少的风向。1.23 安全出口 建筑物内的作业人员能直接疏散到室外安全地带的门或出口。1.24 生活辅助用室 指更衣室、盥洗室、浴室、洗衣房，休息室、厕所等。1.25 电气危险场所 爆炸或燃烧性物质出现或预期可能出现的数

9、量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采取预防措施的场所。1.26 可燃性粉尘环境 在大气环境条件下，粉尘或纤维状的可燃性物质与空气的混合物点燃后，燃烧传至全部未燃混合物的环境。1.27 爆炸性气体环境 在大气环境条件下，气体或蒸气可燃性物质与空气的混合物点燃后，燃烧传至全部未燃混合物的环境。1.28 直接接地 将金属设备或金属构件与接地系统直接用导体进行可靠连接。1.29 间接接地 将人体、金属设备等通过防静电材料或防静电制品与接地系统进行可靠连接。1.30 防静电材料 通过在聚合物内添加导电性物质（碳黑、金属粉等）、抗静电剂等，以降低电阻率，增加电荷泄漏能力的材料统称为防静电材料。1.

10、31 防静电制品 由防静电材料制成，具有固体形状，电阻值在51041108范围内的物品。1.32 静电非导体 体电阻率值大于或等于1.01010的物体或表面电阻率大于或等于1.01011的物体。1.33 允许最高表面温度 为了避免粉尘点燃，允许电气设备在运行中达到的最高表面温度。1.34 独立变电所 变电所为独立的建筑物。1.35 防静电地面 能有效地泄漏或消散静电荷，防止静电荷积累的地面。1.36 静电泄漏电阻 的被测点与大地之间的总电阻。1.37 防火墙 指能够截断火焰及火星传播且在一定时间内能起到隔绝温度传播的不燃烧体材料制成的实心砌体，耐火极限不小于3h。该防火墙上不应开设门、窗和洞口

11、。2.乙炔、电石性质综述2.1乙炔性质综述2.1.1乙炔的物理化学性质乙炔(C2H2)，又名电石气，是不饱和的碳氢化合物，在常温和大气压力下，它是一种无色气体，工业用乙炔中，因为混有硫化氢(H2S)及磷化氢(PH3)等杂质，故具有特殊的臭味。乙炔分子量26，熔点-80.5，沸点-84，气体密度1.1767g/L（标准状态），是一种易燃易爆有毒的气体，毒性程度级（中度危害），浓度约在10时就有轻微中毒感，随着浓度增大毒性亦增大。乙炔与空气混合时爆炸范围为2.582（V/V），当乙炔气与空气混合达到爆炸范围时，只要碰到火星就会发生爆炸事故。它与氢气、甲烷、丙烷、乙烷、丁烷、乙烯、丙烯等相比，具有更

12、大的危险性。乙炔是理想的可燃气体，与空气混合燃烧时所产生的火焰温度为2350，而与氧气混合燃烧时所产生的火焰温度为31003300，因此用它足以熔化金属进行焊接，乙炔完全燃烧反应式如下：2C2H2+5O24CO2+2H2O+Q(放热)从上式看出：1体积的乙炔完全燃烧需要25体积的氧。2.1.2乙炔的爆炸性及溶解性乙炔是一种危险的易燃易爆气体。它的自燃点低(305)，点火能量小(0019毫焦)。在一定条件下，很容易因分子的聚合，分解而发生着火、爆炸。2.1.2.1自燃点 乙炔自燃点比较低，在空气中 305，在氧气中为296，它比一般易燃气体的自燃点低100200。当乙炔中含有PH3，其自燃点还会

13、更低，当PH3量达200ppm时，它在空气中的自燃点可降低至200以下。根据爆炸和危险环境电力装置设计规范（GB50058-92），易燃气体按引燃温度高低分为6组，乙炔属于第2组。 2.1.2.2最小点火能 可燃气体在空气中，给一定的能量，即可点火燃烧，能引起点火的最小点火能量称为最小点火能。乙炔的最小点火能只有0.019mJ，与氢气相同，约为一般易燃气体的1/10，按最小点燃电流大小（MIR）分缴，可分为3级，乙炔为3级。 2.1.2.3爆炸范围 乙炔的爆炸范围：在空气中为2.582（V/V），在氧气中为2.8100，在一般的易燃易爆气体中，乙炔的爆炸范围最大，爆炸下限也是最低。纯乙炔也能够

14、爆炸，是一种分解爆炸。纯乙炔在压力0.15MPa、温度达到580就开始分解爆炸。乙炔加压后更容易引起分解爆炸。乙炔分解爆炸的最小点火能随压力增高而下降，所以高压乙炔的爆炸危险性更大。当压力为0.981MPa，乙炔的最小分解点火能为2.9mJ，如当压力增加到2.45MPa，则最小分解点火能量降低，仅为0.2mJ。这个能量相当于一般易燃气体在空气中的最小点火能量，所以高压乙炔气是非常危险的。常用下式作为易燃易爆气体的危险度： 式中，H为危险度，爆上为爆炸上限，爆下为爆炸下限、乙炔危险度 2.1.2.4传爆能力 传爆能力是指爆炸性混合气体传播爆炸的能力。传爆能力按最大试验安全间隙（MESG）来衡量。

15、传爆间隙是通过长25mm的间隙连通爆炸性混合气体，当一侧燃爆时能引起另一侧燃爆的最大间隙。爆炸性混合气体的传爆能力分为3级，乙炔为3级。所以，乙炔的传播能力和传爆能力是很强的。2.1.3纯乙炔的分解爆炸性纯乙炔的分解爆炸性，首先决定于它的压力和温度，同时与接触介质、乙炔中的杂质、容器形状等有关。2.1.3.1当温度超过200300时，乙炔分子就开始聚合，而形成其它更复杂的化合物，如苯(C6H6)、苯乙烯(C8H8)、萘(C10H8)、甲苯(C7H8)等。聚合作用是放热的，气体温度越高，聚合作用速度越快，因而放出的热量就会促成更进一步的聚合。当温度高于500时，未聚合的乙炔就会发生爆炸分解。如果

16、在聚合过程中将热量急速排除，则反应只限于一部分乙炔的聚合作用，而分解爆炸则可避免。乙炔是吸热化合物，即由元素组成乙炔时需要消耗大量的热，当乙炔分解时即放出它在生成时所吸收的全部热量：C2H22C+H2+226kJmol。分解时生成物是细粒固体碳及氢气。如果这种分解是在密闭容器(如乙炔发生器、乙炔瓶)内进行的，则由于温度的升高，压力急剧增大1013倍而引起爆炸。增加压力也能促使和加速乙炔的聚合和分解。温度和压力对乙炔的聚合作用与爆炸分解的关系可用图1的曲线表示。从图中可以看出，在温度等于或低于540，压力小于03MPa时，乙炔主要是聚合过程。当压力为150kPa。而温度超过580时，就能形成乙炔

17、分解爆炸。压力越高，聚合作用能促进乙炔分解爆炸所需要的温度就越低。根据这一特点，现用的乙炔发生器工作压力极限不超过150kPa。一般在乙炔发生器的电石分解区或集气室中，是不可能达到这一温度和发生爆炸的。一旦由于某种原因(如电石的局部过热)而温度过高时，就应该及时地采取冷却降温措施，把能量导出，那么乙炔就只是聚合而不会引起爆炸分解。图1 乙炔的聚合作用与爆炸分解的范围2.1.3.2乙炔的分解爆炸与触媒剂有关，当压力为04MPa时，与发热的小铁管表面接触而产生爆炸的最低温度为：有铁屑时为520；有黄铜时为500520；有活性炭时为400；有碳化钙时为500；有氧化铁时为280；有氧化铜时为240；

18、有氧化铝时为490；有紫铜屑时为460；有铁锈(氧化铁)时为280300这些触媒剂能把乙炔分子吸附在自己表面上，结果使乙炔的局部浓度增高而加速了乙炔分子之间的聚合和爆作分解。2.1.3.3乙炔的分解爆炸与存放的容器形状和大小有关。容器的直径越小，则越不容易爆炸。在毛细管中，由于管壁冷却作用及阻力，爆炸的可能性会大为降低。根据这个原理，目前使用的乙炔胶管孔径都不太大，管壁也比较薄，对防止乙炔在管道内爆炸是有利的。2.1.3.4乙炔与铜、银、水银等金属或其盐类长期接触时，会生成乙炔铜(Cu2C2)和乙炔银(Ag2C2)等爆炸性混合物，当受到摩擦冲击时就会发生爆炸。因此凡供乙炔使用的器材都不能用银和

19、含铜量70以上的铜合金制造。2.1.3.5乙炔与氯、次氯酸盐等化合，在日光照射下以及加热等外界条件下就会发生燃烧和爆炸。所以乙炔燃烧失火时，绝对禁止使用四氯化碳灭火。2.1.4乙炔与空气、氧气和其它气体混合气的爆炸性2.1.4.1乙炔及其它可燃气体凡与空气或氧气混合时就提高了爆炸危险性。乙炔和其他可燃气体与空气和氧气混合气的爆炸(发火)范围见表1。表1 可燃气体与空气和氧气混合气的爆炸极限可燃气体名称可燃气体在混合气中含量(容积)空气中氧气中乙炔氢一氧化碳甲烷天然气石油气22810338L 5114775481674814035163289304693915593950592 乙炔与空气或纯氧

20、的混合气如果其中任何一种达到了自燃温度(与空气混合气体的自燃温度为305，与氧气混合气体的自燃温度为300)就是在大气压力下也能爆炸。是否会达到自燃温度而导致爆炸，基本上只决定于其中乙炔的含量。 2.1.4.2乙炔中混入与其不发生化学反应的气体，如氮气、甲烷、一氧化碳、水蒸汽、石油气等，或把乙炔熔解在液体里，能够降低乙炔的爆炸性。这是因为乙炔分子之间被其它气体或液体的微粒所隔离，因而使进行爆炸的连锁反应条件变坏的缘故。 乙炔能够溶解在许多液体中，特别是有机液体中，如丙酮等。在15、01MPa时，1升丙酮能溶解23升乙炔，在压力增大到142MPa时1升丙酮能溶解乙炔约400升。人们就是利用乙炔能

21、大量溶于丙酮溶液中这个特性，将乙炔装入乙炔瓶内来储存、运输和使用的。 2.1.5乙炔中的杂质及毒性2.1.5.1乙炔中含磷化氢 工业用的乙炔中经常含有磷化氢(PH3)。这是由于电石中含有少量磷化钙等杂质，当电石与水接触时生成磷化氢。 乙炔中磷化氢的含量取决于电石的纯度。在未经净化的乙炔内，可能含有00318容积)的磷化氢。磷化氢的自燃点很低。气态磷化氢(PH3)在温度为100时，就会自燃，而液态磷化氢(P2H4)甚至在稍低于100时也会自燃。因而，当乙炔中含有空气，又有磷化氢存在时，就可能构成乙炔一空气混合气的爆炸起火。2.1.5.2乙炔中含硫化氢 硫化氢(H2S)是由于电石中含有硫化钙、硫化

22、铝和碳酸钙等杂质，经水分解而生成的。乙炔中硫化氢的含量，在很大程度上，取决于硫化钙与水的作用。因硫化氢能溶解于水，并在其生成与分解时，与水的温度有关。如在充足的水中进行分解时，可以减少乙炔中硫化氢的含量。乙炔中硫化氢含量的范围是00815(容积)。 硫化氢和磷化氢都是乙炔中的有害杂质。在焊接时，其中的硫和磷可能转移到熔接处的金属中，而使焊缝质量变坏。 一般规定，乙炔中磷化氢的含量不得超过02；硫化氢的含量应小于01(按容积计算)2.1.5.3乙炔中含空气 乙炔中的空气一般是在乙炔发生器装换电石时进入的。也可能有溶解在水中的空气和吸附在电石表面上的空气混入乙炔里。因为空气和乙炔混合比在很宽的范围

23、内都能使乙炔燃烧和爆炸，所以它是有害的杂质，应尽量减少其含量。在通常情况下，由固定式乙炔发生器制取的乙炔中，空气的含量不超过05。而用移动式发生器制取的乙炔中，空气的含量不超过115。乙炔中空气的含量超过10时，就不能用于火焰加工。2.1.5.4乙炔的毒性乙炔中毒现象比较少见，它主要表现为中枢神经系统损伤。其症状轻度的表现为：精神兴奋、多言、嗜睡，走路不稳等；重度的表现为：意识障碍、呼吸困难、发呆、瞳孔反应消失、昏迷等。也有表现为狂躁、无故哭笑等精神症状。2.2.电石电石，主要成分：碳化钙；分子式： CaC2 ；分子量：64.10 ；熔点：447 ；密度：2.22；沸点：2300理化性质：黄褐

24、色或黑色的块状固体，纯品为无色晶体(含CaC2较高的是紫色)。密度2.22克/立方厘米，熔点447、沸点2300，遇水立即发生激烈反应，生成乙炔，并放出热量，电石含量不同熔点也随之变化。杂质：因电石中常含有砷化钙(Ca3 As2)、磷化钙(Ca3 P2)等杂质，与水作用时同时放出砷化氢(AsH3 )、磷化氢(PH3 )等有毒气体，因此使用由电石产生的乙炔有毒(须通过浓H2SO4和重铬酸钾洗液除去)。相对密度(水=1)： 2.22图2 电石-石灰相平衡图3溶解乙炔生产工艺工业上生产溶解乙炔的方法主要有三种。第一种是用天然气（其主要成分为甲烷）裂解法。利用甲烷为原料加热至15001600的高温，然

25、后快速冷却裂解制得乙炔气；第二种是烃类裂解法。以乙烷、液化石油气、煤油等高碳烃类为原料，经1000以上的高温裂解制得乙炔气；第三种方法就是利用电石与水反应生产乙炔气。从以上三种方法制取乙炔比较，前两种裂解法制取的乙炔气纯度较低，裂解反应后除了产生少量乙炔气之外，还有大量的其它副产品（如：氢、一氧化碳及其它气体）等。为了得到高纯度的乙炔气还必须对裂解后的气体进行分离提纯，因而工艺流程长、设备复杂，建厂投入资金大，较难推广。利用电石制取乙炔气已有悠久的历史，并且具有工艺流程短，设备简单，操作方便，产品纯度高，投资资金少等优点，被国内外广泛采用。但用电石法制取乙炔气与裂解法相比生产成本要高一些。溶解

26、乙炔的生产工艺流程溶解乙炔的生产工艺流程有多种。利用电石法制取乙炔的生产工艺流程（如图3）所示：图3 溶解乙炔制气站工艺流程图电石在发生器中连续反应生产粗乙炔气，经过冷却分离贮存在贮气柜中。贮气柜内的乙炔气经入净化器，在净化器中用化学方法除硫化氢、磷化氢等杂质气体，从而等到纯乙炔气。纯乙炔气在除去水分后，进入乙炔压缩机，将乙炔气压缩至小于或等于2.5Mpa，压缩后的高压乙炔气经高压油水分离器、高压干燥器去除乙炔气中的油分和水分。再通过阻火器进入乙炔气灌排，将乙炔气充入已加好丙酮的合格乙炔瓶中，使乙炔气溶解在丙酮里，从而得到溶解乙炔。充装完毕后，乙炔瓶静止一段时间，经检验合格后出厂，供用户使用。

27、电石法生产的溶解乙炔工艺流程，主要由乙炔气发生、粗乙炔气净化、乙炔气压缩、高压乙炔干燥、乙炔充灌和出厂检验等工序组成。根据选用的设备不同，各溶解乙炔生产厂的工艺流程也有较大的差别。目前我国溶解乙炔工艺流程主要分两大类；一类按乙炔发生器操作条件来分，另一类按乙炔气净化方式来分。（一）按发生器操作条件来分 1、按发生器的工作压力分类（1）低压流程，乙炔发生器工作压力小于或等于0.02Mpa；（2）中压流程，乙炔发生器工作压力大于0.02Mpa且小于或等于0.15Mpa；这两种工艺流程，目前在国内的溶解乙炔生产厂中均有使用，由于中压流程的发生器工作压力高，存在安全性能差，乙炔泄漏损失大，发生器的乙炔

28、提取率低等问题。在我省已较少采用，但中压流程因发生器工作压力与使用压力相等，对于管道输送的乙炔用户来说可以省去乙炔升压这道工序，使乙炔工艺流程更加简单。低压流程，因发生器的乙炔提取率高，安全性能好，乙炔泄漏量小。从溶解乙炔的安全生、产经济效益考虑采用低压流程较为合适，也是我省广泛被采用的工艺流程。2、按发生器内电石与水的接触方式及生产量的调节法分类（1）电石入水式将电石投入发生器的过量水中，在电石反应过程中以控制电石的投加量来调节乙炔气的生产量；（2）水入电石式将水注入发生器的定量电石中，并以改变水的供应量来调节乙炔气的生产量；（3）排水式在发生器中电石装料设备是固定的，利用控制水位升降来调节

29、乙炔气的生产量。（二）按乙炔气净化方式分 1、固体法用作净化乙炔气的固体净化剂种类较多。固体净化剂可分为再生固体净化剂和不能再生固体净化剂二种。不能再生固体净化剂是重铬酸盐固体净化剂。这种净化剂的净化能力强，净化效果好。但配制复杂，设备防腐要求高，使用后不能再生，所以很少采用。可再生固体净化剂是三氯化铁固体净化剂。这种净化剂使用失效后可以再生，配制简单，占地面积小，投资省，但净化能力较小，因此，只能在生产量较小的小型溶解乙炔厂中使用。 2、净化法液体净化法的种类也较多。目前我国常用的液体净化法主要有三氯化铁净化法、次氯酸钠净化法、氯水净化法和硫酸净化法四种。液体净化法又有可再生和不可再生两中形

30、式。液体净化法的净化效果好、生产能力大，但有些生产装置较复杂,占地面积大,设备投资大。所以这几种湿式净化法各有其不同特点，应根据实际情况综合考虑选择何种净化方式。溶解乙炔生产工艺存在的问题1、中压乙炔发生器存在的主要问题（1）安全性能差 中压乙炔发生器大多是采用直接打开发气室的大门进行加料的方式。这种结构在加料过程中发气室与大气相通，形成乙炔与空气混合气体。如在加料过程中电石框与发气室桶体摩擦产生火星或温度过高，很容易造成混合气体起火或爆炸。特别是电石质量差。硫、磷含量高的时候，极易自燃引起着火或爆炸事故。（2）乙炔提取率低 中压乙炔发生器另一个主要问题就是乙炔提取率很低。这是因为在发生过程中

31、电石没有足够的水进行洗涤分解。部分电石未被完全汽化就随电石渣排出，尤其是质量差，规格大的电石。中压乙炔发生器的乙炔提取率低只有70%77%，是发生器中乙炔提取率最低的设备之一，属于被淘汰的设备。如管道输送的乙炔用户，生产工艺需要使用中压乙炔发生器时，则应在发生器结构上进行彻底的改进。使得中压乙炔发生器在安全性能、乙炔提取率和劳动强度方面得以改善。 2、低压乙炔发生器 低压乙炔发生器具有比中压乙炔发生器乙炔提取率高、气体纯度高等优点，被许多乙炔厂所选用。低压乙炔发生器的种类较多。我省乙炔厂使用的低压乙炔发生器可分为两种。一种是敞开式低压乙炔发生器，另一种是全密封低压乙炔发生器。这两种发生器在结构

32、、性能方面各有不同特点。（1） 敞开式低压乙炔发生器敞开式低压乙炔发生器是用人工从加料口把电石投入发生器内，电石通过水封进入发气室。如图4图4 敞开式乙炔发生器这种发生器结构简单，使用大块电石，可省去电石破碎这道工序。但敞开式低压乙炔发生器安全性能是比较差的，加料口容易着火。这是由于电石从加料口投入后，其电石表面首先与水接触反应生成乙炔气，这些乙炔气大部分积聚在加料口底部与引风管下端。随着加料的不断进行，乙炔气的浓度也不断增高，形成爆炸性混合气体。在加料时一旦电石碰撞加料筒壁产生火花或其他能量，就会引发加料口着火或爆炸事故。使用过这种发生器的单位几乎都发生过加料口着火或爆炸事故。此外、这类发生

33、器在结构上无超压、超液位等安全装置，一旦出现超压或自动排渣管堵塞现象，电石渣常常会从中心加料口处喷出，还会伴随着大量的乙炔气排出，散发在室内形成空气、乙炔爆炸性混合气体，同时这种结构也不可能承受溶解乙炔设备标准要求所规定的耐压试验压力。所以说这类发生器在设计上不合理。对于一台结构合理的乙炔发生器来说，除了要有压力指示、温度指示、自动加水、自动排渣等功能外，至少还应有超压、超液位保护装置。敞开式低压乙炔发生器的乙炔提在使用一段时间后需要进行一次清渣处理。清渣时需要用氮气、乙炔气进行置换放空，故有较大的乙炔气损耗。据统计敞开式低压乙炔发生器的乙炔提取率仅为80%85%。 （2）全密封低压乙炔发生器

34、全密封低压乙炔发生器是用电石桶把已破碎好的规格电石加入到发生器上部的电石贮料斗中。如下图5图5全密封式乙炔发生器由于它采用的是全密封加料，所以在加料过程中没有任何电石粉尘产生，操作环境相当好。全密封发生器采用电磁振荡器把电石从贮料斗中均匀地振落到发生器内，电磁振荡器与贮气柜连锁控制，当发生器的发气量过大时，电磁振荡器会自动停止工作。在安全性能方面，该发生器有超压、超液位两种保护装置。一旦发生器超压，乙炔就会从安全装置中放空，非常安全。此外，该发生器还可以配置温控加水系统和压力、温控报警装置等，具有较高的自动化程度。全密封发生器的另一种结构，即带有付发生器的全密封低压乙炔发生器，该发生器可以把主

35、发生器内未反应完的小颗粒电石在付发生器继续反应发气，使所有电石得到充分反应。乙炔通过喷淋冷却塔冷却降温。从以上几种乙炔发生器分析比较看，低压乙炔发生器无论从设备的安全性能、自动化程度、乙炔提取率方面都是最理想的。因此这种发生器是目前我国乙炔气厂的首选产品。但全密封低压乙炔发生器由于使用的电石规格为080mm，需增加电石破碎这道工序。电石在破碎过程中会产生粉尘，影响环境，同时还会损耗电石，增加设备投资等缺点。4分析乙炔发生车间发生火灾、爆炸的可能影响因素4.1主要危险、有害物质按危险化学品名录（2002 版）分类，本项目生产过程涉及到的危险、有害物质主要有：1、作业过程中的危险有害因素分析1.1

36、 火灾爆炸危险电石遇水或潮湿空气会迅速分解产生乙炔气体，乙炔气体在空气中会形成乙炔空气混合物达到爆炸界限，具有燃烧和爆炸的危险。对电石库、中间电石库来说，进水是主要危险因素。如电石库、中间电石库房顶雨天漏水，因地坪不够高，当大雨、山洪时电石库周围排水沟排水不良进水，库房火灾用水灭火等电石库房的电石粉末积聚过多，可能吸潮分解产生乙炔，含杂质的电石与水反应时，放出磷化氢，也容易引起自燃或爆炸。对设备及管道来说，当各工序的设备、管线、阀门等质量存在缺陷、安装不当或受到撞击而使乙炔泄漏，使用压力超过设计压力而造成管件超压破裂、泄漏，流量计、仪表连接处泄漏，操作压力不稳造成水封泄漏，易燃易爆场所未使用防

37、爆电气设备，现场检修时，使用铁制工具，有可能发生铁器碰撞产生火花，与泄漏的乙炔易形成火灾或爆炸环境，在激发能源的作用下，将可能发生火灾、爆炸事故；设备、管线没有静电接地装置或不规范，在储存、输送乙炔的过程中产生静电积累放电，产生电火花也可能引发火灾或爆炸；高压部分乙炔放空，如无阻火器，易因气体摩擦产生静电引发火灾爆炸；乙炔在高压下，冷却不良、遇到高温物体或开动阀门时气体摩擦出现火花，容易产生爆炸。火灾爆炸的主要危险源位置为电石库、中间电石库、乙炔发生器、乙炔气柜、净化塔、中和塔、乙炔放空口、乙炔输送管道、乙炔灌装排等位置。1.3 漏电危害生产中应用大量的电能作为动力能源，如果电气线路或电气设备

38、在设计、安装上存在缺陷，或在运行中缺乏必要的检修维护，使设备或线路存在漏电、过热、短路、接头松脱、线路碰壳、绝缘老化等隐患；未采取必要的安全技术措施（如保护接零、漏电保护、安全电压等），误操作引起短路；操作人员违章操作沿墙壁敷设或沿地面铺设的临时线路无保护套管或绝缘损坏等原因均会发生触电事故。因装置用电为低压电源，触电均表现为低压触电。发生触电伤害的主要危险源位置为各种动设备附带的电机等带电设备。1.6静电危害摩擦、接触、破断、感应等可产生静电。乙炔发生车间属火灾和爆炸的场所，如设备、管线没有静电接地装置或不规范，在储存、输送乙炔的过程中产生静电积累放电，产生电火花而可能引发火灾或爆炸。5 乙

39、炔发生车间进行防火防爆技术设计5.1技术措施1、 乙炔制气站选址及设备布局根据危险源的特性，生产溶解乙炔的企业应结合当地对化工企业的总体规划及周围区域布置的情况进行设计。应尽可能做到避开人员密集的居民住宅区、主要交通要道和重要的市政设施。对工厂之间应按不同的功能及影响范围，保持足够的安全间距。要求地势较高，并应有良好的自然通风，还要考虑近期扩建的可能性。按“乙炔站设计规范”和“建筑设计防火规范”等要求，结合厂址的地形、地貌、水文、气象及乙炔工艺流程等特点，将厂区设计分为生活区、生产区和电石渣处理区。生活区与生产区之间应设置隔离带和安全门，隔离生产区和生活区。在生产区布置的电石库房、发生净化站房

40、、压缩充灌站房、瓶检站房、辅助房等建筑物之间的防火间距均应符合建筑设计防火规范、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范等要求。各建筑物周围设置环行消防车道、独立避雷针和避雷接地网。根据要求设置水池作为生产和消防用水。生产厂房和库房的房项均应设有自然通风帽和强制通风机，通风机与可燃气体报警联锁。当室内乙炔浓度达到爆炸极限下限的50时能可靠地报警并开启通风机进行强制通风。 当乙炔发生器需要小块电石（80mm）时，应设有电石破碎间，电石经破碎机破碎后才能使用。破碎时产生的粉尘是一种职业危害、因此，乙炔厂（站）设计电石破碎时产生的粉尘是一种职业危害，因此，乙炔厂（站）设计电石破碎应采取密封形式，并把电石破

41、碎产生的粉尘由吸风管吸入布袋除尘器后排出屋顶，使尾气达标排放。具体措施：（1） 乙炔站的地势要高且干燥，不得布置在易被水淹的低洼地方。（2）严禁以地下或半地下室作为乙炔站房。（3） 乙炔站宜远离人员密集区域和主要交通要道处。（4）乙炔站应布置在工厂区域内有明火地点或散发火花地点的全年主导风向上风侧。（5）同一企业有氧气站时，乙炔站应布置在空气分设备的吸风口，全年最小频率风向的上风侧。（6）乙炔制气站设备布局示意图：图6（7）成熟制气站实景图：图72、防火间距（1）乙炔站与铁路、道路的间距应满足表2规定。表2 乙炔站与铁路、道路的间距（m）名 称距 离厂外铁路(中心线)34厂内铁路(中心线)24

42、厂外道路(路边)15厂内道路(路边)10厂内次要道路(路边)5（2）乙炔站与建、构筑物的防火间距不应小于表3的规定表3 乙炔站与建、构筑物的防火间距表（m） 乙炔站耐火等级其他建筑耐火等级明火或散发火花地点居住、公共建筑室外变电站、配电站一、二级一二级12302530三级14四级16三级一二级14302530三级16四级18注： 防火间应按相邻厂房外墙的最近距离计算，如外墙有凸出的燃烧体，则应从其凸出部分外缘算起。 两座厂房相邻较高一面的外墙为防火墙，其防火间距不限。 两座厂房相邻两面的外墙均为非燃烧体且无门窗洞口和外露的燃烧体屋檐，其防火间距按本表减少25%。 距人员密集的居住区域或重要的公

43、共建筑不宜小于50m。（3）乙炔站与架空电力线的防火间距应符合下列规定：A 架空电力线的轴线与外墙上无门窗的乙炔站和渣坑的外边缘的水平距离，不应小于电杆高度的15倍。B 架空电力线的轴线与外墙上有门窗的乙炔站的水平距离不应小于电杆高度的15倍，并加1m。特殊情况下，对架空电力线采取有效防护措施后，可适当减少距离。3、发生净化装置防火防爆 发生净化装置是乙炔厂的核心设备，选用低压法电石入水式乙炔发生器有以下要求： （1）贮料斗底部内衬不锈钢板，防止加料过程中产生火花。 （2）加料桶为全密封装置，在加料过程中用氮气吹扫，以防止空气进入发生器。 （3）发生器加料桶的上部设置氮气应急吹扫口，在发生事故

44、时，可应急打开氮气阀，对发生器大量充氮气。 （4）发生器带有安全水封，当发生器超压时，乙炔自动放空排放到室外。 （5）乙炔气中含有H2S、PH3等杂质，不影响产品质量，而且PH3易自燃，威胁安全生产。因此，工程设计时应采用符合生产工艺流程的乙炔净化装置，并将净化剂的配制与生产系统完全隔开，消除因乙炔气与高浓度净化剂接触而产生危险。 （6）液体补加进口处设有止回阀，即使泵停止运行、管道里的净化剂也能封住乙炔气，防止乙炔气从配液槽处泄漏。4、电气防爆及隔离措施在爆炸危险区范围内的所有电机、电气设备，均采用CT2以上的防爆产品。乙炔压缩机、电石破碎机等采用的皮带应有导静电措施。站房内设有防静电接地网

45、，乙炔设备、工艺管道均应有防静电接地保护措施。每对法兰或螺纹当接触电阻超过0.3时应有跨接异线，导静电接地装置的接地电阻不大于10，并与防静电接地网联接，确保导除静电。乙炔厂房内的所有设备均应隔噪，如空压机、真空泵等应为单独房间，电石破碎机应采取密闭隔音措施降低噪声，乙炔压缩机、酸碱泵的噪声均应符合规范要求，高速运转的机泵部位应设置防护罩，以免误伤操作人员。乙炔站应设围墙或栅栏。围墙或栅栏至站区有爆炸危险的建筑物，渣坑的边缘和室外乙炔设备的净距，不应小于下列规定：实体围墙（高度不低于2m）：35m空花围墙或栅栏：5m乙炔站以下部位应装设回火防止器。A 用数台乙炔发生器共同供气时，在汇气总管与每

46、台发生器之间，必须装设独立的回火防止器。B 站内乙炔管道在通往厂区管道前，应设置回火防止器。发生器间的操作平台应铺设不发生火花的材料，室内严禁贮俘电石。在给水总管上应装设压力表，在每台发生器的给水管上，应装设止回阀。5.2管理措施5.2.1安全管理职责企业按照国家当前针对危险化学品安全管理的有关要求，针对本装置，建立安全管理组织机构，设置安全员，明确安全生产责任制，定期组织安全培训工作。乙炔厂应根据化工部颁发的化工企业安全管理制度 制定如下安全职责制度一 厂长、车间主任安全职责二 工段长、班组长安全职责三 安技部门、安全员安全职责四 技术部门、技术人员安全职责五 保卫和消防部门、保卫和消防人员

47、安全职责六 班组安全员安全职责七 操作人员安全职责八 维修人员安全职责九 其他管理部门、管理人员安全职责5.2.2安全管理制度在安全管理制度方面工厂制定安全防火、防爆、动火制度，安全检查制度，气瓶收发管理制度，充装检查制度，交接班制度，安全教育、技术培训，消防器材定期检查等各项安全管理制度，制定岗位安全操作规程符合生产需要，溶解乙炔化学事故应急救援预案内容要规范。乙炔厂应根据国家有关法规结合本单位实际，制定如下主要规程和制度一 生产工艺规程二 岗位操作规程三 设备 包括电气 仪表 检修规程四 生产控制分析规程五 乙炔瓶检验规程六 安全生产管理 包括消防 安全教育 安全检查 事故应急处理定期演练

48、等制度七 危险品储存 运输管理制度5.2.3安全教育乙炔厂应定期对职工进行安全教育。安全教育的种类 内容和考核应符合下列要求一 安全教育的种类1 乙炔厂的领导、专职安全员、工程技术人员和管理人员的安全教育2 新工人、合同工、临时工入厂的安全教育3 特殊工种工人的安全教育4 复工及工种变更的安全教育5 日常安全教育6 新工艺、 新技术、 新设备推广及改造后的安全教育二 安全教育的内容1 安全思想教育 包括法规法令教育2 安全生产等规章制度的教育3 安全技术知识教育， 包括事故预防与处理的训练4 设备检修或重大危险作业前，对施工人员进行专门的安全教育5 发生重大事故和恶性未遂事故的现场教育三 安全

49、教育的考核1 乙炔厂每年要组织一次职工安全技术考核， 并记入安全作业证， 考核工作由乙炔厂负责人组织2 乙炔厂，领导干部和工程技术人员的考核由省、 自治区、 直辖市化工厅负责组织3 新工人上岗独立操作前必须经安全技术考核，经考核和考核不合格的不准上岗 否则造成事故的要追究领导责任5.2.4人员素质乙炔厂人员的基本素质应符合下列要求一 乙炔厂至少应有一名经省 /自治区/直辖市化工厅局考核合格的安全生产负责人二 乙炔厂应至少配二名具有中专以上文化水平,经专业培训的工程技术人员和生产管理人员三 安全分析和检验人员应具有高中或相当高中文化水平,经专业培训并取得合格资格四 各岗位操作人员应具有初中或相当

50、初中文化水平，经三个月以上的专业实习或培训，并应掌握以下专业知识：1 乙炔的基本性质;溶解乙炔生产、储存、运输使用的火灾爆炸危险性及其安全防范措施2 本岗位的全部设备、机器的构造和工作原理及生产的工艺过程3 本岗位的操作规程、主要操作人员还应掌握相近岗位设备的操作规程4 车间全部管道及控制装置的布置及用途5 车间内所有消防器材的配置及使用方法五 乙炔厂的各类人员应保持相对稳定5.2.5个体防护及工业卫生操作人员均要配备防静电工作服装，室内有害物质的浓度要严格实施测定，并建立预警防护措施方案。1.建立劳动安全卫生机构，对职工进行日常劳动安全卫生教育，使职工了解产品原料的物理化学性能、危险等级、毒

51、性程度，急救措施及工艺安全操作规程。 2.职工上岗前应进行防护知识和现场自救、互救知识和培训，并落实就近依托医疗单位。 3.车间必须配备有相应的个人防护用品，厂部应配备常用抢救器材和抢救药品。 4.生活区内应设有办公室、食堂、宿舍、更衣室和淋浴室等设施。 5.本企业职工在上岗前应进行体检，有职业禁忌症禁止上岗。5.2.6消防与电气设施电器设备、仪器仪表选型基本符合规范，配备了一定数量的灭火器，避雷针和有关设备、管道及构件的接地电阻已经宜昌市有关部门检测合格。在发生间等甲类危险区域采用移动式气体检测报警仪。尚存不足的是：(1)充装间设置的紧急喷淋装置不符合规范要求。(2)未设置专用消防栓。(3)

52、干粉灭火器未定置管理，现场部分灭火器失效，管理较混乱。5.2.7安全检查制度乙炔厂必须定期进行安全检查。其种类 时间和组织应符合下列要求一 安全检查的种类1 一般安全检查2 专业安全检查3 季节安全检查4 节日安全检查二 安全检查的内容1 安全机构，安全生产规章制度建立健全情况国家和上级有关安全生产文件和要求及本厂规章制度执行情况，安全活动开展情况2 乙炔厂的建构筑物，生产工艺及操作设备及装置，原材料及产品储运，安全及消防设施以及工厂其他装备等 是否符合安全要求3 季节性的防暑降温，防冻保温 ，雨防洪，防雷电及防风工作情况三 安全检查的时间和组织1 乙炔厂的安全检查由厂长、车间主任或站长、组织

53、技术 、理人员和工段长、班组长进行至少一个月检查一次2 班组的安全检查由工段长 组长 组织班组安全员和岗位工人进行班前 班中巡回检查和交接班检查3 专业性安全检查应结合有关主管部门的要求每年至少进行一次4 季节性安全检查应根据所在地区地理 气候特点 进行季节预防性检查5 行业检查由省 自治区 直辖市化工厅 局负责组织 每年至少进行一次6 安全检查应有文字记录 并存档保存7安全检查表：如表3检查内容及要求事实检查结果备注否1.有健全的安全生产责任制。2.有完备的安全生产规章制度。3.有符合安全规定的安全规程。4.安全投入符合安全生产要求。5.有符合要求的安全生产管理机构和管理人员。6.危险化学品

54、生产企业主要负责人、安全生产管理人员安全生产知识和管理能力要经有培训资质的机构组织培训，经考核合格后由省安全生产监督管理局发给7.特种作业人员应当经有关业务主管部门考核合格取得特种作业操作资格证书。8.其他从业人员应当按照国家有关规定，经安全教育和培训并考核合格。9.依法参加工伤社会保险。10.危险化学品生产、储存符合国家和省的规划和布局。11.危险化学品生产、储存在设区的市规划的专门用于危险化学品生产、储存的区域内。12.重大危险源储存设施与周边的防护距离符合法规规定。13.厂房、作业场所和安全设施、设备、工艺符合有关法律、法规、规章和标准的规定。14.不得采用和使用国家明令淘汰，禁止使用的

55、工艺、设备。15.生产、储存危险化学品的车间、仓库不得与员工宿舍在同一座建筑内，并应当与员工宿舍保持符合规定的安全距离。16.危险化学品生产装置和储存设施的周边防护距离，符合有关法律、法规、规章和标准规定。17.进行消防设计的建筑工程需经公安消防机构验收合格。18.危险化学品生产企业应当有相应的职业危险防护设施，并为从业人员配备符合有关国家或行业标准规定的劳动防护用品。19.生产企业应当依法进行安全评价。20.危险化学品生产企业应当按国家有关标准、辨识，确定本企业的重大危险源。21.企业按照国家安全生产监管局印发的危险化学品事故应急救援案编制导则（单位版）编制或修改完善危险化学品事故应急救援预

56、案和其它生产事故应急救援预案。22.有应急救援组织或应急救援人员。23.大型易燃、易爆化学品生产企业距离当地公安消防大队较远的大型危险化学品生产企业应有专职消防队，其他危化品生产企业应根据实际需要有义务消防队。24.配备必要的应急救援器材、设备。5.2.8事故处理乙炔厂发生设备、火灾、爆炸和伤亡事故时 除按国家有关规定上报主管部门和有关部门外，还应上报省、自治区、直辖市化工厅，重大恶性事故应抄报化工部 劳动部 、公安部。异常情况下的紧急措施 1乙炔发生器在加料时发生火灾，应立即将发生器与贮气柜切断，用惰性气体吹扫发生器，同时用灭火器扑救。 2乙炔站发生火灾时，应立即手动开启紧急控制阀，打开紧急

57、放空阀、应急充氮阀，关闭工艺系统之间的紧急切断阀，切断危险场所内的所有电源，同时开启消防泵等。这些过程将在紧急控制阀打开后自动进行。并应立即向消防队报警。正确选用灭火器材组织扑救，以控制火势的扩大。 3当乙炔设备发生爆炸时，低压系统应通过水封自动排空保护，高压系统由爆破片保护，同时按上条进行扑救5.2.9奖罚措施生产企业应针对车间或工段安全效益制定相应奖惩措施，从物质和精神两个层面鼓励安全生产，切实把安全意识深入传达到每个员工内心。6 总结乙炔生产厂的危险性虽然很大，但只要增强安全意识，建立各项安全管理制度，搞好安全生产检查，整改事故隐患；建立意外事故应急救援各级、各类组织，制订意外事故应急救

58、援预案，并进行演习； 加强对职工进行日常工作中的劳动、安全、卫生意识等方面的教育，提高职工素质，安全生产是完全有保障的。7 课程设计总结课程设计，我对燃爆灾害防控学有了更深刻的认识。通过对溶解乙炔反应车间防火防爆设计，深刻的认识到了火灾爆炸对工业生产、人们生活构成了严重的危害。于是，合理的设计溶解乙炔反应车间防火防爆方案就现得十分的重要！ 在两周的课程设计中，通过在图书馆查阅各种文献资料，由于对课程设计的陌生，起初感到难以下手。但后来通过上网查阅资料，阅读了许多的课程设计后终于有了一个详细的方案。这是只读书所学不到的！ 总而言之，在这次的课程设计中，我掌握了课程设计的写作方法；也对我国的工程安

59、全现状有了一个详细的了解，特别是对火灾爆炸危害有了一个更加直观的了解。8 参考文献1刘天生 ，王凤英.燃爆灾害防控学 J.20112爆炸和危险环境电力装置设计规范GB50058-19923危险化学品名录（2002 版）GB50132-20024建筑设计防火规范GB50016-20065溶解乙炔化学事故应急救援预案GB6819-19966建筑设计防火规范GB50016-20067建筑地面设计规范GB50037-19968供配电系统设计规范GB50052-19959危险化学品事故应急救援案编制导则（单位版）GB50043-200210重大危险源辨识GB18218-2000第 - 31 - 页 共 31 页