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纯碱生产中带压不置换动火安全技术的探讨

文档作者：李长君文档来源：大连化学工业公司碱广安全科		点击数：	更新时间： 2021年09月10日
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纯碱生产中带压不置换动火
安全技术的探讨
大连化学工业公司碱广安全科 李长君
摘要：丰 带压不置换动火补焊可燃性气体容器和管道的安全技术分 下 十方面进行了探讨：理
论依据；发生爆炸火灾的原因；茄爆痞’藏井针对纯碱生产具体情配．提出了动火点周围空气中可燃气体含
量取可燃物爆炸下限的 作为动火分析台椿标准的现点．
爆炸火灾事故往往带来生产设施的重大
破坏和人员的伤亡， 是化工企业各类事故中
危害最大的一种。在纯碱生产中， 由于生产
系统的某些环节存在氨，氢、一氧化碳、硫
化氢等可燃性气体，而且在焊接作业中往往
要接触到这些可燃性气体的容器或管道的焊
补，若不采取可靠的安全措施，就有可能发
生爆炸火灾事故。
可燃性气体容器或管道的焊补， 目前主
要有置换动火和带压不置换动火两种方法。
置换动火，是将容器或管道内的可燃性气体
甩蒸汽或氮气等惰性气体置换掉，经取样分
析达到动火标准后方能动火。由于置换动火
需要停车，这样就会造成生产波动，影响产量
和质量。例如，·450kt，a纯碱的氨碱厂，碳
化废气总管漏需焊补。若置换动火，停车、
放空、置换、堵盲板就需7小时，焊补需I
小时，抽盲扳开车恢复正常生产需5小时，
合计停产时间为13z]~时，影响产量约6)OOto
若带压不置换动火，就可以保持生产连续进
行，也就不会影响产量和质量。因此，本文
仅对纯碱生产中带压不置换动火焊补可燃性
气体容器或管道的安全技术进行探讨。
一
、理论依据
可燃性气体的容器或管道动火时发生的
爆炸，一般属化学性爆炸。这类爆炸需同时
具备三个条件：
1． 存在可燃物，
2． 可燃物与空气形成爆炸性混台物并
达到爆炸范围，
3． 在火源的作用下。
其中条件I和条件3是生产条件下焊补
作业无法避免的，而浦豫条件2，则是焊补
动火时防爆技术的理论依据。
可燃性气体与空气混合遇明火能发生爆
炸是有极限的，这个极限就是它在空气中的
浓度范围。例如，氮的爆炸极限：下限为15
， 上限为28％。这就是说，氧在空气中能
发生爆炸的浓度范围是15~28 。当浓度低
于爆炸下限，遇明火不会爆炸，当浓度高于
爆炸上限，遇明火虽然不会爆炸，但接触空
气却能燃烧。煤气、乙炔气、氮气等，由于
它们在容器或管道中的浓度大大超过爆炸上
限，所以带压焊补时，引燃可燃气体，并以
稳定的条件保持这个燃烧系统就不会发生爆
炸事故。纯碱生产中的窑气、炉气，以及碳
化系统的下段， 中段，中和、废气等，这些气
体中的可燃性气体含量大都小于爆炸上限，
在空气中不能点燃。所以，这些气体的容器
或管道不能用点燃的方法带压焊补。那么，
是否可以带压动火焊补呢?这还要．从可燃气
体的爆炸极限， 即在空气中爆炸的浓度范围
所需相应的氧含量范围来说明。例如，氢的
纯碱工业
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爆炸下限是I ，上限是75 。这意味着当氢
为 争6时，空气占96 ，氧含量为2O．t6％ ， 当
氢为75 时，空气占2； ，氧含量为5．25 。
这就是说， 氢在空气中的爆炸范围4～75
所需相应的氧含量范围是5．25~20．I6 同
理，氨在空气中的爆炸范围15~28 所需相
应的氧含量范围是15．t2～17．85 ， 一氧化
碳在空气中的爆炸范围12．5～74 所需相应
的氧含量范围是5．46~18．38： ，硫化氢在空
气中的爆炸范围 ．3～ 所需相应的氧含
量范围是11．6～20．1 。从以上数据可以看
出，纯碱生产中的可燃性气体在空气中爆炸
所需最低氧含量是5．25 ，丽且是爆炸上限
对应所需的氧含量。在纯碱生产中，可燃性
气体在容器或管道内的浓度远远小于爆炸上
限，这就是说发生爆炸所需相应的氧含量必
须大于最低的氧含量，否则就不会发生爆炸
事故。据此道理，笔者认为在纯碱生产中，
只要控制容器或管道内混台气中的氧含量小
于5 ，带压动火是不会发生爆炸的。
二、发生爆炸火灾的原因
根据带压不置换动火作业的特点，可以
哉出发生爆炸火灾的主要原因如下；
1_焊补动火前，对昝器或管道内外气
体的取样分析不准确，或取样部位不适当，
结果在容器或管道内或动火点周围存在着爆
炸性混合气。
可燃气体中氧含量不超过t ，作为安全标
准 例如，煤气 乙炔气、氨气的容器或管道
带压动火 根据生产实践经验， 在纯碱生产
中，除了氨的容器或管道外，其他含可燃性
气体的容器或管道动火，混台气中的氧含量
可以放宽到不超过5 作为安全标准。在焊
补操作过程中，必须始终保证容器或管道内
氧含量在5 以下 这就要求前后工序统一
调度，平稳操作，并指定专人负责系统内的
气体分析，若氧含量超过5 ，应立即停止
焊补。
2． 保持正压操作
容器或管道连续保持稳定的正压．是带
压不置换动火安全程度的美健。一旦出现负
压，空气进入容器或管道，就难免会发生爆
炸。
压力的大小～般要求以不猛烈喷火或气
为宜。压力太大，气体流量流速也太， 因此
喷出的火焰或气很大很猛，焊条熔滴容易被
大气流吹走， 绘焊接操作造成困难。另外，
在火焰的高温作用下，穿孔部位的钢板易于
变形或裂成更大的孔， 从而喷出更太的火焰
或气，造成事故。压力太小，容易造成压力
波动，焊补时会使空气漏入容器或管道，形
成爆炸性混合气。因此，在选择压力对，要有
一个较大的安全系数， 一般为1．47kPa至0．8
MPa(表压)。
0．控制动火点周围空气中可燃气体舍
2． 在焊补操作过程中，动火条件发生 量
了变化。
3． 在危险未彻底消除的情况下就动火
焊补。
三、防爆安全措施
1． 控制氧含量
可燃性气体的容器或管道带压不置换动
火焊补，是严格控制氧的含量，使之不能形
成达到爆炸范围的一种方法。因此， 动火前
必须分析存器或管道内部的气体成份， 以保
证其中氧的含量不超过安全标准。一般规定
1 9 9 1年第1期
动火点周围空气中可燃气体含量若达到
爆炸范围，动火时即会发生爆炸。因此，要
严格控制动火点周围空气中可燃气体含量在
动火分析合格标准范围内。现行化工企业动
火分析合格的标准如下；爆炸下限<4 的
(容积百分比，以下同)，动火点空气中可燃
物含量4 的，
动火点空气中可燃物含量<0．5N为合格。经
过多年的实践证明，这个动火分析合格标准
太保守，而且又很难做到。笔者认为，就纯
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来说， 取可燃物爆炸下限的 作动火
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(联(碱(的(氨(耗(及
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杭州龙山化工厂沈均森
摘要：本文结台生产实际．进行简单计算． 对联碱的氨耗及口值控制提出了讨论．
一
， 联碱的理论氨耗， ～ 向都以碳化塔
内的总反应方程式来计算：
NaC1+NH3+CO2+H20=NaHCO a+
NH,C1 (1)
2NaHCOa NaiCO}+H20+CO2
(2)
综合(1)、(2)式得。
2NaCI+2NH3+CO2+H20 =Natco。
+2NH‘CI (S)
按(3)式计算出的理论耗氨量为318～
8／0kg／t。实际生产中，碳化塔内的化学反
l应要髭杂耨多，碳化生成物重碱的组成也不
仅仅只是N~HCO。，其中还有NaC1、NatCO。，
NH．HCO。等，因此，按(3)式计算的癌沧
氨耗与实际生产过程中的必须消耗量之间存
在着相当的差别。纵观国内各联碱厂的氨
耗，最低的都在3,~0kg／t以土，它比理论耗
量已经高出20kg／t，然而这个数字对大多数
没有淡液中氨的回收装置的小联碱厂来说，
还是堑坐莫厦的。
必须消耗置是指生产过程中必须需要鞘
耗的数量，包括生成产品的反应物数量和目
前尚无法避免的一部分损失。比如产品中夹
带的非主含量物质就是不可避免的损耗。碳
化塔内的反应生成物除NaHCOa外，还有其
它一些物质，尤其是其中的NH．HCO,，除
分折台格标准也是安全可靠的。要达到动火
分析台格标准，必须在动九前用铅或石棉绳
等堵塞容器或管道的漏处，然后打卡于。应
掇据褴瓣处前部位，形状确定卡子板和胶垫
的形状厦厚度，保证焊补时无泄漏。
‘． 做好焊前准备工作
带压不置换动火的危险性很大，必须采
取可靠的安盒措施。首先要组织精明强干的
抡晦班子， 负责抢修工作。现场要准备足够
风基盼风机，．并要准备几套长管式防毒面具
和诮以器材。若是高处作业，还应搭好不燃
的脚手架或作业平台，跑道应符台安全标准，
以防万一情况下，保证作业人员能在短时
问内迅速撤离危险区。焊补前，应先测定焊
补处的鹫厚，最小壁厚应大于强度计算所确
定的最小壁厚，并能保证焊时不烧穿，否则
不准焊补。应根据壁厚，裂缝静位置、形
状，大小厦母材材质等，戢定焊补计划和方
案，以保证焊补成功。
5．焊补操作的安全要求
首先要挑选最台适的挣工从事带压焊补
操作。焊补操作时，必须有专人指挥和监护。
焊机电流要预先词节好， 以防电流过大熔穿
金属。遇到动火条件有变化，如压力急剧下
．
降，或氧含量超过允许值等，都要马上停
焊，待查明原因，采取相应对策后方可继续
焊补。 ’
综上所述，在纯碱生产过程中，一旦发
现莱气体容器或管道破漏，只要采取楣应曲
安全技术措地，是可以在不停产的情况下带
压动火焊补的。
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