VOCs輸送管道火災(zāi)及爆炸事故分析及預(yù)防

化工企業(yè)管道內(nèi)的物質(zhì)主要為有機(jī)化學(xué)原料及產(chǎn)品，環(huán)保設(shè)施中的廢氣管道也是涉VOCs廢氣，這些管道輸送的物質(zhì)其實絕大多數(shù)為VOCs！化工管道同化工設(shè)備一樣是化工生產(chǎn)裝置中不可缺少的組成部分，起著把不同工藝功能的設(shè)備連接在一起的作用，以完成特定的工藝過程，在某些情況下，管道本身也同化工設(shè)備一樣能完成某些化工過程，即“管道化生產(chǎn)”。同樣，化工VOCs廢氣也通過管道輸送，經(jīng)常有企業(yè)在廢氣收集管道上收集不合理或去除靜電措施不理想，會導(dǎo)致管道發(fā)生燃燒及爆炸安全事故！　
化工管道布置縱橫交錯，管道種類繁多，被輸送介質(zhì)的理化性質(zhì)多樣，管道系統(tǒng)接點多，火災(zāi)爆炸事故發(fā)生率高。管道發(fā)生破裂爆炸事故，容易沿著管道系統(tǒng)擴(kuò)展蔓延，使事故迅速擴(kuò)大。
化工管道系統(tǒng)的火災(zāi)爆炸事故類型分析
1、泄漏引起火災(zāi)爆炸
石油化工管道大多輸送易燃易爆介質(zhì)，其實這些物質(zhì)基本均屬于VOCs范疇，管道破裂泄漏時極易導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸事故。這是因為泄漏的可燃介質(zhì)遇點火源即可燃燒或爆炸。管道經(jīng)常發(fā)生破裂泄漏的部位主要有：與設(shè)備連接的焊縫處；閥門密封墊片處；管段的變徑和彎頭處；管道閥門、法蘭、長期接觸腐蝕性介質(zhì)的管段；輸送機(jī)械等。
管道質(zhì)量因素泄漏，如設(shè)計不合理，管道的結(jié)構(gòu)、管件與閥門的連接形式不合理或螺紋制式不一致，未考慮管道受熱膨脹問題；材料本身缺陷，管壁太薄、有砂眼，代材不符合要求；加工不良，冷加工時，內(nèi)外壁有劃傷；焊接質(zhì)量低劣，焊接裂紋、錯位、燒穿、未焊透、焊瘤和咬邊等；閥門、法蘭等處密封失效。
管道工藝因素泄漏，如管道中高速流動的介質(zhì)沖擊與磨損；反復(fù)應(yīng)力的作用；腐蝕性介質(zhì)的腐蝕；長期在高溫下工作發(fā)生蠕變；低溫下操作材料冷脆斷裂；老化變質(zhì)；高壓物料竄入低壓管道發(fā)生破裂等。
外來因素破壞，如外來飛行物、狂風(fēng)等外力沖擊；設(shè)備與機(jī)器的振動、氣流脈動引起振動、搖擺；施工造成破壞；地震，地基下沉等。
操作失誤引起泄漏，如錯誤操作閥門使可燃物料漏出；超溫、超壓、超速、超負(fù)荷運轉(zhuǎn)；維護(hù)不，周，不及時維修，超期和帶病運轉(zhuǎn)等。
2、管道內(nèi)形成爆炸性混合物
VOCs廢氣收集管道，部分氣體因滯留在輸送管道的角落而產(chǎn)生集聚，遇靜電而發(fā)生閃爆！如方管的角落容易使得VOCs廢氣集聚在方管的邊角處！還比如在停車檢修和開車時，未對管道進(jìn)行置換，或采用非惰性氣體置換，或置換不徹底，空氣混入管道內(nèi)，形成爆炸性混合物；檢修時在管道(特別是高壓管道)上未堵盲板，致使空氣與可燃?xì)怏w混合；負(fù)壓管道吸人空氣；操作閥門有誤使管道中漏入空氣，或使可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w混合，遇引火源即發(fā)生爆炸。
3、管道內(nèi)超壓爆炸
管道的超壓爆炸與反應(yīng)容器的操作失誤或反應(yīng)異常有關(guān)，冷卻介質(zhì)輸送管道出現(xiàn)故障，導(dǎo)致冷卻介質(zhì)供應(yīng)不足或中斷，使生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生超溫、超壓的惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致設(shè)備、管線發(fā)生超壓爆炸事故。
在管道中由于產(chǎn)生聚合或分解反應(yīng)，會造成異常壓力。如在乙烯和過氧化物催化劑的管道中，溫度過高，超過催化劑引發(fā)溫度，乙烯就會在管道內(nèi)聚合或分解，產(chǎn)生高熱，使壓力上升，導(dǎo)致管道脹裂或爆炸。
連續(xù)排放流體的管道，尤其是排放氣態(tài)物料的工藝管線，因輸送速度降低等因素會導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)的物料不能及時排出，從而使設(shè)備發(fā)生超壓爆炸事故。
高壓系統(tǒng)的物料倒流人低壓管道，造成壓力增加。
4、管道內(nèi)堵塞爆炸
管道發(fā)生堵塞，會使系統(tǒng)壓力急劇增大，導(dǎo)致爆炸破裂事故。
輸送低溫液體或含水介質(zhì)的管道，在低溫環(huán)境條件下極易發(fā)生結(jié)冰“凍堵”，尤其是間歇使用的管道，流速減慢的變徑處、可產(chǎn)生滯留部位和低位處是易發(fā)生“凍堵”之處。
輸送具有粘性或濕度較高的粉狀、顆粒狀物料的管道,易在供料；處、轉(zhuǎn)彎處粘附管壁最終導(dǎo)致堵塞。管道設(shè)計或安裝不合理，如采用大管徑長距離輸送或管道管徑突然增大，管道連接不同心，有障礙物處易堵塞；物料夾雜過大碎塊時易造成堵塞；物料具有粘附物性，若不及時清理，發(fā)生滯留沉積等情況，可造成管道堵塞。
操作不當(dāng)使管道前方的閥門未開啟或閥門損壞卡死，或接受物料的容器已經(jīng)滿負(fù)荷，或流速過慢，突然停車等都會使物料沉積，發(fā)生堵塞。
5、發(fā)生自燃火災(zāi)
管道內(nèi)結(jié)焦、積炭，在高溫高壓下易自燃，引起燃燒或爆炸。在加工含硫原料油煉油廠的高壓管線中，硫化亞鐵是一種很常見的物質(zhì)，它是鐵銹和硫化氫發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物，設(shè)備停用后打開，以及維修之前與空氣接觸，就會迅速發(fā)生自燃。
管道內(nèi)介質(zhì)溫度為超過自燃點的物質(zhì)，泄漏出來與空氣接觸便會自燃。
6、具有多種引火源
物料在管道中輸送時，有多種引火源存在。啟閉管道閥門時，閥瓣與閥座的沖擊、擠壓，可成為沖擊引火源。閥門在高低壓段之間突然打開時，低壓段氣體急劇壓縮局部溫度上升，形成絕熱壓縮引火源。物料在高速流動的過程中，粉體與管壁、粉體顆粒之間、液體與固體、液體與氣體、液體與另一不相溶的液體之間、氣體與所含少量固態(tài)或液態(tài)雜質(zhì)之間，發(fā)生碰撞和摩擦，極易帶上靜電，產(chǎn)生火花。
危險物料輸送管道周圍具有摩擦撞擊、明火、高溫?zé)狍w、電火花、雷擊等多種外部點火源。可燃物料從管道破裂處或密封不嚴(yán)處高速噴出時會產(chǎn)生靜電，成為泄漏的可燃物料或周圍可燃物的引火源。
7、易成為火災(zāi)蔓延的通道
由于管道連接著各種設(shè)備，管道發(fā)生火災(zāi)，不但影響管道系統(tǒng)的正常運行，而且還會使整個生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生連鎖反應(yīng)，事故迅速蔓延和擴(kuò)大，特別是管內(nèi)介質(zhì)有毒時，對人的生命威脅更大。在管道中傳播的爆炸，一定條件下會發(fā)生由爆燃向爆轟的轉(zhuǎn)變，對生產(chǎn)設(shè)備、廠房等建筑物造成嚴(yán)重的破壞。
化工管道火災(zāi)爆炸事故的預(yù)防措施
1、遵守安全布置原則
輸送火災(zāi)危險性為甲、乙類介質(zhì)或有毒、腐蝕性介質(zhì)的，管道，不應(yīng)穿過與其無關(guān)的建筑物、構(gòu)筑物。集中敷設(shè)于同一管架上的各種介質(zhì)管道必須留有規(guī)定的間距。多層管架中的熱料管道應(yīng)布置在最上層，腐蝕性介質(zhì)管道應(yīng)布置在最下層；易燃液體及液化石油氣體管道嚴(yán)禁與蒸汽、熱料管道相鄰布置；助燃與可燃介質(zhì)管道之間，宜用不燃物料管道隔開或保持不低于250mm的間距。
2、選材、設(shè)計、加工、安裝合理
根據(jù)輸送介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓力和流量等因素正確選擇管材，不可隨意選用代材或誤用，不得使用存有缺陷的管材，例如，要求高溫強(qiáng)度時，350℃以下使用沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，在350℃時，應(yīng)根據(jù)不同溫度分別使用鎮(zhèn)靜鋼、鉬鋼、Cr —Mo鋼和不銹鋼，不得使用碳鋼；為了防止低溫脆性，要使用奧氏體不銹鋼以及鋁、鎳銅合金的管材?？扇家后w架空管道的支架應(yīng)用不燃材料建造。為避免可燃液體管道在發(fā)生事故時液體漫流，可將管道敷設(shè)在不燃材料建造的地溝內(nèi)，并保證良好的自然通風(fēng)，以防止可燃蒸氣積聚。高溫物料管道應(yīng)用不燃材料裝設(shè)保溫層，以防止可燃物接觸高溫管道起火。
嚴(yán)格按照工藝設(shè)計要求設(shè)計，管道直徑的設(shè)計值應(yīng)盡量大些，彎曲和變徑處應(yīng)緩慢，而且彎管和變徑管要盡可能少，尤其是由水平向垂直過渡的彎管要少。管內(nèi)壁應(yīng)平滑，不準(zhǔn)有折皺或凸起，不裝設(shè)網(wǎng)格狀的構(gòu)件。
管道的焊接質(zhì)量符合要求，焊縫須作無損探傷檢查。管道的連接方式合理，可用加偏墊或多層墊等方法消除斷面偏差、空隙、錯口或不同心等安裝誤差。管道穿墻、樓板和屋面時，應(yīng)加套管、防火肩、防水帽等裝置。焊縫、法蘭等接頭均應(yīng)避開墻和樓板。管道和管件不得與管架直：接接觸，應(yīng)按設(shè)計溫度、壓力等要求，采取加置木墊、軟金屬片或橡膠石棉墊等措施隔離。
3、采取防腐措施
根據(jù)輸送物料的腐蝕性選擇耐腐蝕材料，如對硫化氫的腐蝕，不同溫度下使用可采用鉻鋼，不銹鋼或滲鋁鋼；對高溫條件下的氫脆要用Cr—Mo合金鋼；對不同程度的硫腐蝕，分別采用5Cr、7Cr、9Cr鋼管；為了防止高溫氧化腐蝕，要用奧氏體不銹鋼管、5Cr或9Cr鋼管。
采取合理的防腐措施，如涂層防腐、襯里防腐、電化學(xué)防腐、使用緩蝕劑防腐等。其中涂層防腐用得最廣泛，而在涂層防腐中又以涂料防腐用的最多。
定期檢測管道的受腐情況，尤其是敷設(shè)于地下的管網(wǎng)系統(tǒng)，及時修復(fù)或更換腐蝕嚴(yán)重的部位。
4、消除管道殘余應(yīng)力
為了避免管道振動，可采取設(shè)置減振裝置，增加柔性設(shè)計等措施。
為了減弱熱應(yīng)力的破壞作用，采用增加管系可撓性，緩解熱應(yīng)力的熱補(bǔ)償方法，如采用專用的熱補(bǔ)償器；利用彈簧吊架結(jié)構(gòu)或止動器約束管道在約束方向上的位移，在設(shè)備管口附近設(shè)置固定支架，削弱管口的應(yīng)力和力矩，加設(shè)彎管，改變管道走向，增加管系總的可撓性或利用絕熱保溫等方法。
針對不同外部載荷采取措施，如防止基礎(chǔ)下沉，可采用改變管道設(shè)置位置或支撐方式或強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)計的方法；預(yù)防外力沖擊，可通過加強(qiáng)防護(hù)設(shè)施，可撓性設(shè)計，合理設(shè)置，加護(hù)欄或套管以及加強(qiáng)施工監(jiān)督等方法。
5、嚴(yán)格安全操作
生產(chǎn)操作過程中嚴(yán)格按照工藝要求控制物料的輸送溫度、壓力、流速等工藝參數(shù)，尤其是用于輸送可燃?xì)怏w、可燃液體、可燃粉粒狀物料的管道，輸送速度不應(yīng)高于工藝值。生產(chǎn)的要害部位，如加熱爐口、塔底部、反應(yīng)器底部、高溫機(jī)泵等進(jìn)出口處的管道和工作條件苛刻，受交變載荷的管道，要特別重視。
冷卻介質(zhì)的輸送管道要確保冷卻介質(zhì)的供應(yīng)量，避免中斷，必要時可安裝雙路水源和電源控制，以防止生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)超溫、超壓的惡性循環(huán)。
及時清除管道內(nèi)的污垢、沉淀等沉積物，并嚴(yán)禁采用鐵質(zhì)工具或能產(chǎn)生火星的器具輸通易燃易爆、易自燃的不安定沉積物。定期清除管道以及周圍的設(shè)備、設(shè)施上的積塵，以減少粉塵沉積。
在冰凍季節(jié)前后，要注意管道的防凍和化凍，如積水彎、壓力表的彎管，排凝閥等處，發(fā)現(xiàn)問題要及時采取保溫防凍措施。暫時不用的水或易凍的管線要將管內(nèi)介質(zhì)排凈。
及時維修管道，嚴(yán)禁超負(fù)荷，超期和帶病運轉(zhuǎn)。
6、加強(qiáng)防火安全管理
在用管道要遵照《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》定期進(jìn)行檢驗，檢測管道的泄漏和受損情況，防止管道系統(tǒng)出現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象。
停車檢修和開車前應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行管道的排氣置換作業(yè)，檢測合格后方可動火檢修或開車。進(jìn)行動火檢修作業(yè)時，要嚴(yán)格執(zhí)行動火作業(yè)的各項規(guī)章制度。
嚴(yán)禁危險物料管道和高溫管道周圍堆放易燃易爆物質(zhì)。需要散熱的輸送管道上嚴(yán)禁堆放各種雜物，以防止熱量積累引起火災(zāi)。
危險物料輸送管道的周圍杜絕各種火源。
7、采取防靜電措施
粉粒狀物料的輸送管道應(yīng)選用導(dǎo)電性能良好的材料制造，并設(shè)性能良好的靜電消除裝置。工廠和車間的氧氣管道、乙炔管道、油料儲運設(shè)備、通風(fēng)裝置、空氣管道等必須連成一個整體，并予以接地。地上或管溝敷設(shè)管線的始端、末端、分支處以及直線段，每隔lOOm應(yīng)設(shè)置防靜電接地裝置，接地電阻不宜大于30Ω，接地點宜設(shè)在固定管墩(架)處。
8、設(shè)置防火防爆安全裝置
在容易發(fā)生超壓爆炸的管道上需設(shè)置安全閥等防爆卸壓裝置；在容易造成火焰?zhèn)鞑サ墓艿郎闲柙O(shè)置水封、砂封、阻火器或防火閥。在高壓和低壓系統(tǒng)之間的接點處和容易發(fā)生倒流的管道上、需設(shè)置止回閥和切斷閥。在泵和閥門的進(jìn)口裝設(shè)管道過濾器，防止由于雜質(zhì)或夾雜物造成事故。
具有著火爆炸危險的輸送管道，應(yīng)配備惰性介質(zhì)管線保護(hù)。可燃?xì)怏w的尾氣排放管線應(yīng)用氮氣封或設(shè)置阻火器等防止火勢蔓延的裝置?；馂?zāi)危險性較大的密集管網(wǎng)系統(tǒng)可設(shè)置可燃?xì)怏w濃度檢測報警裝置，以及時發(fā)現(xiàn)火險隱患，亦可設(shè)置水噴淋等滅火設(shè)施，以便及時撲救初起火災(zāi)。

來源：VOCs減排工作站