【專業(yè)知識(shí)】壓縮純氧及其危險(xiǎn)性分析(20210128223932)

1、本文極具參考價(jià)值，如若有用請(qǐng)打賞支持我們！不勝感激!【專業(yè)知識(shí)】壓縮純氧及其危險(xiǎn)性分析【學(xué)員問題】壓縮純氧及其危險(xiǎn)性分析？【解答】在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氧氣是一種無色、無味、無臭的活性氣體，其分子式為02密度為1.43kg/m3，比空氣稍重（空氣密度為 1.29k8/m3）;在-183C時(shí)，氧變成淡 藍(lán)色的液體；在-219C時(shí)，就凝成淡藍(lán)色雪狀的固體。國內(nèi)經(jīng)常發(fā)生輸氧管道著火事故，其燃燒多始于管路或管件內(nèi)部，尤其是減壓閥、 截止閥、彎頭、三通或四通、法蘭連接等管件處。當(dāng)其因某種原因被引燃后，首先 管壁的某處被高熱的火焰燒穿，高壓氧氣流夾帶火舌從孔口噴出，引起管道呈白熱 狀態(tài)的更熾熱的燃燒。同時(shí)，常在氧

2、氣流噴出之際，發(fā)生爆炸似的響聲，此響聲常 被誤認(rèn)為發(fā)生爆炸。其實(shí)只不過是伴隨金屬火災(zāi)而產(chǎn)生的管道破裂，并在壓力下氣 體噴出的燃燒現(xiàn)象。氧氣只是助燃物質(zhì)，本身是不燃燒的，管道材質(zhì)為碳鋼也是難燃的，那為什么會(huì)發(fā) 生輸送管道火災(zāi)呢？（1）氧氣流中夾帶的可燃固體顆粒是造成輸氧管道火災(zāi)的能源之一。當(dāng)管道中殘存有鐵銹垢，或氧氣流中因某種原因混入固體顆粒，而被高速流動(dòng)的氧 氣流席卷流動(dòng)時(shí)，盡管固體小顆粒經(jīng)摩擦所攜帶的熱量很小。但顆粒間被熱導(dǎo)率很 低的氧氣流所包圍，就存在蓄熱可能。如該顆粒是砂子、Fe3O4等難燃物質(zhì)，是不會(huì)引燃管壁而著火；若為焦炭粒子（積炭）、煤粒子、鐵粉（FeO Fe2O3等可燃粒子， 因

3、其著火溫度遠(yuǎn)低于鐵的著火溫度，在常壓氧氣中約300400C，而在高壓氧氣流 中還要低數(shù)十?dāng)z氏度。因此鐵粉，在氧氣中流中流動(dòng)時(shí)與管壁摩擦很容易達(dá)到著火 溫度而自燃引起受熱燃燒。鐵粉燃燒放熱量大(7285J/g)，而且又被熱導(dǎo)率很低的 氧氣流包圍，熱的傳遞受阻，故鐵粉在高壓氧氣流中燃燒熱的蓄積會(huì)使自身成為高 熱(多為10002000C)的熾熱粒子，其溫度足以把管道內(nèi)的可燃物點(diǎn)燃，特別是燃燒反應(yīng)的鐵粒子表面，具有中間生成物的活性氧使燃燒反應(yīng)更為 劇烈。在鐵銹垢中，主要是未完全氧化的 FeO Fe2O3和Fe3O4鐵銹垢的顆粒度為10目 50目、100目時(shí)，瞬間引燃溫度為312315C。比鐵粉著火溫度

4、還低。由此可見， 輸送潮濕氧氣的管道，如再改輸干燥氧氣時(shí)，因其內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生鐵銹，則有發(fā)生輸氧 管道火災(zāi)的極大危險(xiǎn)。(2) 輸氧管道中存在著可燃物，必定會(huì)造成輸氧管道著火。任何可燃物質(zhì)在氧氣流中的燃點(diǎn)要比在空氣中為低，而氧的濃度和純度越高，燃點(diǎn)越低，壓力越大，燃點(diǎn)越低。又如，工業(yè)礦物油脂與30atm (3039750Pa以上的氧氣接觸，會(huì)立即發(fā)生強(qiáng)烈的化 學(xué)反應(yīng)而自燃，并且這些可燃物一旦燃燒起來，燃燒速度比空氣中快得多。這樣強(qiáng) 烈的燃燒是以誘發(fā)法蘭盤、管道等金屬材料的燃燒，而且當(dāng)可燃材料的燃燒熱越大， 引燃金屬材料的可能性越大。特別是當(dāng)管道的法蘭、閥門、三通等處的密封元件為 橡膠、石棉板、塑料等高

5、分子材質(zhì)時(shí)，燃燒軟化后會(huì)被帶壓的氧氣流吹走，進(jìn)而造 成噴氧災(zāi)害。(3) 絕熱壓縮產(chǎn)生的熱量可以釀成管道火災(zāi)的火源。在管道內(nèi)，當(dāng)處于高壓狀態(tài)的氧氣急劇降至低壓狀態(tài)，可產(chǎn)生近于絕熱狀態(tài)的壓縮 過程。由于壓縮熱量產(chǎn)生的速度快，而且難于在瞬間傳遞出去，故會(huì)使壓縮系統(tǒng)急劇升溫。其溫升與壓力變化幅度的函數(shù)關(guān)系為 式中Y氣體的比熱容比（Cp, Cv）。當(dāng)p2=150atm（ 15198750P3時(shí)絕熱壓縮后的氣體溫度為 953C，足以引起管壁與氧 之間的燃燒反應(yīng)發(fā)生。當(dāng)其中存有鐵垢（312315C）、鐵粉（300400C）、潤滑 油、纖維、橡膠聚乙烯（300500C）等可燃物時(shí)，15atm （1519875

6、Pa的氧氣急 劇壓縮就可引起可燃物質(zhì)著火。因此，絕熱壓縮發(fā)生在輸氧管道內(nèi)是不可忽視的火 源之一。（4）熔敷在內(nèi)壁上的赤熱鐵粉會(huì)燒穿管壁。根據(jù)資料記載；鐵粉自燃點(diǎn)為316C，粉碎下限為120g/m3,最小點(diǎn)火能量為100mJ. 這樣，堅(jiān)硬固體顆?；驓饬鳑_刷管壁，而摩擦損耗脫離的鐵粉，在摩擦熱的作用下， 是很容易發(fā)生自燃。處于自燃狀態(tài)的赤熱鐵粉在高速氧氣流中高速運(yùn)動(dòng)，而流到急 變的直轉(zhuǎn)彎部位（如T形管處），便以極大的動(dòng)量撞擊管內(nèi)壁，耗去大部分動(dòng)能后， 沿管壁沉積下來，造成赤熱鐵粉的蓄積，其在燃燒中會(huì)逐步熔化而黏附在管內(nèi)壁上。熔敷處的管壁在此高溫下，可發(fā)生鐵與氧的燃燒反應(yīng)，造成管壁切割穿孔，發(fā)生噴 氧災(zāi)害。因此，輸氧管道選用不銹鋼管材。密封墊選難燃或不燃材料。潤滑油選用蒸氣冷儲(chǔ)液。安裝檢修完后要認(rèn)真脫脂，并用干燥氮?dú)獯祾?、試壓。以上?nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請(qǐng)及時(shí)溝 通、指正。結(jié)語：借用拿破侖的一句名言：播下一個(gè)行動(dòng)，你將收獲一種習(xí)慣；播下一種習(xí)慣， 你將收獲一種性格；播下一種性格，你將收獲一種