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1、第六章 壓力容器安全壓力容器及壓力容器事故壓力容器設(shè)計(jì)與制造壓力容器的安裝、使用管理與修理改造壓力容器檢驗(yàn)第一節(jié) 壓力容器及壓力容器事故壓力容器事故壓力容器分類壓力容器的形狀與結(jié)構(gòu)壓力容器破壞壓力容器事故壓力容器是內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力、并對(duì)安全性有較高要求的密封容器。壓力容器會(huì)在壓力、介質(zhì)等作用下,發(fā)生破裂和實(shí)效破壞,進(jìn)而導(dǎo)致壓力容器的爆炸。壓力容器破裂時(shí),氣體泄出,瞬間膨脹釋放出大量的能量,這就是通常所說的物理爆炸現(xiàn)象。如果容器內(nèi)充裝的是可燃的液化氣體,在容器破裂后,它立即蒸發(fā)并與周圍的空氣形成爆炸性混合氣體,遇到明火、容器碎片撞擊設(shè)備產(chǎn)生的火花或高速氣流所產(chǎn)生的靜電作用,會(huì)立即發(fā)生

2、化學(xué)爆炸,即通常所說的二次爆炸。壓力容器分類按容器內(nèi)外壁承受壓力面,可分為內(nèi)壓容器與外壓容器。按安裝方式分類 :固定式壓力容器:有固定安裝和使用地點(diǎn),工藝條件和操作人員也較固定的壓力容器;移動(dòng)式壓力容器:使用時(shí)不僅承受內(nèi)壓或外壓載荷,搬運(yùn)過程中還會(huì)受到由于內(nèi)部介質(zhì)晃動(dòng)引起的沖擊力,以及運(yùn)輸過程帶來(lái)的外部撞擊和振動(dòng)載荷,因而在結(jié)構(gòu)、使用和安全方面均有其特殊的要求。按壓力等級(jí)、生產(chǎn)作用等,進(jìn)一步分類如下圖。 壓力容器分類按安全技術(shù)管理分類: 第三類壓力容器,具有下列情況之一的,為第三類壓力容器: 高壓容器; 中壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)); 中壓儲(chǔ)存容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害

3、介質(zhì),且pV乘積大于等于10MPam3 ); 中壓反應(yīng)容器(僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì),且pV乘積大于等于0.5Pam3); 低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì),且乘積大于等于0.2MPam3 );壓力容器分類高壓、中壓管殼式余熱鍋爐; 中壓搪玻璃壓力容器; 使用強(qiáng)度級(jí)別較高(指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中抗拉強(qiáng)度規(guī)定值下限大于等于540MPa)的材料制造的壓力容器; 移動(dòng)式壓力容器,包括鐵路罐車(介質(zhì)為液化氣體、低溫液體)、罐式汽車液化氣體運(yùn)輸(半掛)車、低溫液體運(yùn)輸(半掛)車、永久氣體運(yùn)輸(半掛)車和罐式集裝箱(介質(zhì)為液化氣體、低溫液體)等; 球形儲(chǔ)罐(容積大于等于50m3);低溫液體儲(chǔ)存容器

4、(容積大于5m3); 低溫液體儲(chǔ)存容器(容積大于5m3)。壓力容器分類第二類壓力容器,具有下列情況之一的,為第二類壓力容器: 中壓容器; 低壓容器(僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)); 低壓反應(yīng)容器和低壓儲(chǔ)存容器(僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)); 低壓管殼式余熱鍋爐; 低壓搪玻璃壓力容器。 第一類壓力容器 ,除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類壓力容器。 壓力容器的形狀與結(jié)構(gòu)壓力容器主要為圓筒形,少數(shù)為球形或其他形狀。圓筒形壓力容器通常由筒體、封頭、接管、法蘭等零件和部件組成,壓力容器工作壓力越高,筒體的壁就應(yīng)越厚。 球形容器的本體就是一個(gè)圓形殼,由于直徑比較大,難以整體或半球體壓制成形,

5、所以大多是由許多塊按一定尺寸預(yù)先壓制成形的球面板組焊而成。板的曲面半徑和板厚一般都是一樣的,只有一些特大型液化氣體貯罐下部球殼板厚比上部的稍大些。壓力容器的形狀與結(jié)構(gòu)圓筒形容器是使用最為普遍的一種壓力容器,雖然從受力情況看,圓筒體不如球體,但由于比球形容器易于制造,又便于在內(nèi)部裝設(shè)工藝附加裝置和便于相互作用的兩種工作介質(zhì)在內(nèi)部相對(duì)流動(dòng),因此被廣泛用作反應(yīng)、換熱和分離容器。圓筒形容器由一個(gè)圓筒體和兩端的封頭(封蓋)組成。常用的低壓圓筒容器如下圖。壓力容器的形狀與結(jié)構(gòu)壓力容器結(jié)構(gòu)的基本要求:壓力容器的結(jié)構(gòu)是否合理,對(duì)容器的安全性有重大影響,不合理的結(jié)構(gòu)會(huì)使容器局部產(chǎn)生過高的應(yīng)力而破壞。為了減少局部

6、應(yīng)力,壓力容器的結(jié)構(gòu)應(yīng)該符合如下基本要求:承壓殼體的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)該連續(xù)和圓滑過渡,避免因幾何形狀的突變或結(jié)構(gòu)上的不連續(xù)產(chǎn)生較高的應(yīng)力。把器壁開孔、焊縫或轉(zhuǎn)角等產(chǎn)生應(yīng)力集中或降低部件強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)相互錯(cuò)開,防止局部應(yīng)力疊加。避免采用剛性大的結(jié)構(gòu)。剛性結(jié)構(gòu)使焊接時(shí)的自由脹縮受到約束,產(chǎn)生較大的焊接內(nèi)應(yīng)力;也會(huì)限制承壓殼體受壓力或溫度變化引起的伸縮變形,產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力或正應(yīng)力。壓力容器的形狀與結(jié)構(gòu)壓力容器常見的制造缺陷:焊接缺陷。焊接質(zhì)量不好,如沒焊透、氣孔、夾渣、焊縫咬邊和焊縫裂紋等,不僅降低容器強(qiáng)度,而且還會(huì)在這些缺陷周圍產(chǎn)生較大的局部應(yīng)力,使容器易于產(chǎn)生裂紋。殘余應(yīng)力。焊接時(shí)焊縫內(nèi)的金屬呈熔融狀態(tài)

7、,當(dāng)焊縫冷卻時(shí),焊縫內(nèi)的金屬收縮受到剛性焊件的限制,在焊縫周圍產(chǎn)生拉應(yīng)力,稱為焊接殘余應(yīng)力。較大的殘余應(yīng)力會(huì)使容器的承壓能力降低,產(chǎn)生局部裂紋,并且能加劇應(yīng)力腐蝕破壞及疲勞破壞。經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚?,可以消除殘余?yīng)力。幾何形狀不連續(xù)。壓力容器的殼體的幾何形狀,如橢圓度等不符合要求,焊縫接頭不平整,或表面粗燥等問題,會(huì)造成局部應(yīng)力集中和應(yīng)力腐蝕,最終導(dǎo)致容器破壞。壓力容器破壞延性破壞:壓力容器在內(nèi)部的壓力作用下,器壁上產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到材料的強(qiáng)度極限而發(fā)生的。壓力容器延性破裂屬金屬材料的韌性斷裂。當(dāng)容器內(nèi)的壓力升高至使器壁的平均應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限時(shí),器壁將產(chǎn)生明顯的塑性變形(plastic defo

8、rmation ),容器容積迅速擴(kuò)大。容器在超過屈服壓力以后,如果壓力繼續(xù)升高,達(dá)到材料的斷裂強(qiáng)度時(shí),容器即發(fā)生韌性斷裂。脆性破裂:從以往發(fā)生的壓力容器破裂事故的情況看,并不是所有破裂的容器都是經(jīng)過顯著的塑性變形的。有些容器破裂后經(jīng)檢查并沒有發(fā)現(xiàn)可見的變形現(xiàn)象;根據(jù)破裂時(shí)的壓力進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算,器壁的平均應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極限,有的甚至還低于屈服極限。這種破裂現(xiàn)象和脆性材料的破裂很相似,稱為脆性破裂;又因?yàn)樗窃谳^低應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的,故又叫作低應(yīng)力破裂。壓力容器破壞疲勞破裂:承受交變載荷的金屬構(gòu)件,盡管載荷對(duì)構(gòu)件引起的最大應(yīng)力并不高,有時(shí)還低于材料的屈服極限,但如果長(zhǎng)期在這種載荷作用下也會(huì)突然

9、發(fā)生斷裂,且無(wú)明顯的塑性變形,此種現(xiàn)象稱之為金屬疲勞。壓力容器在反復(fù)的加壓和卸壓過程中,殼體材料長(zhǎng)期受到交變載荷的作用出現(xiàn)金屬疲勞,從而產(chǎn)生疲勞破裂。腐蝕破裂:壓力容器的腐蝕破裂是指容器因受到腐蝕介質(zhì)的腐蝕而產(chǎn)生的一種破裂形式。如:鋼制容器的氫脆;鍋爐和容器的堿脆;硫化氫引起的應(yīng)力腐蝕;氯離子引起的不銹鋼容器應(yīng)力腐蝕;一氧化碳應(yīng)力腐蝕。壓力容器破壞蠕變失效:壓力容器所用金屬材料長(zhǎng)時(shí)間在應(yīng)力和高溫作用下會(huì)產(chǎn)生緩慢而連續(xù)的塑性變形,甚至發(fā)生斷裂,稱為蠕變失效。蠕變失效是材料性能退化或“老化”產(chǎn)生的。材料性能的退化是材料在使用過程中性能下降,根本原因是材料組織、結(jié)構(gòu)熱力學(xué)上的不穩(wěn)定。材料在外界條件下

10、(環(huán)境、應(yīng)力等)作用下,組織、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,向更加穩(wěn)定即自由能減小的方向發(fā)展,導(dǎo)致材料性能變化。第二節(jié) 壓力容器設(shè)計(jì)與制造圓筒形薄壁容器的應(yīng)力分析壓力容器設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本參數(shù)圓筒形薄壁容器壁厚設(shè)計(jì)壓力容器焊接安全裝置圓筒形薄壁容器的應(yīng)力分析圓筒形薄壁容器的應(yīng)力分析壓力容器在工作過程中承受許多種載荷,這些載荷產(chǎn)生許多種應(yīng)力,例如,容器內(nèi)部的壓力引起的應(yīng)力;由容器本身、附屬設(shè)備、介質(zhì)等的重力引起的應(yīng)力;由于焊接或局部受熱引起的殘余應(yīng)力;由于溫度變化引起的溫度應(yīng)力;其他臨時(shí)載荷(如風(fēng)、地震等)引起的應(yīng)力等。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),僅考慮其中主要的應(yīng)力,同時(shí)在結(jié)構(gòu)上采取措施,消除或降低那些次要的應(yīng)力。圓筒形薄壁容

11、器的應(yīng)力分析軸向應(yīng)力環(huán)向應(yīng)力tpDx4tpD2式中 D圓筒的平均直徑,m; t圓筒壁厚,mm。圓筒形薄壁容器的應(yīng)力分析薄壁圓筒承受內(nèi)壓時(shí),其環(huán)向應(yīng)力是軸向應(yīng)力的2倍。因此,因此筒體的縱焊縫較環(huán)焊縫受力大得多,在制造和檢驗(yàn)方面都有特殊的要求。另外,如果需要在筒體上開孔,應(yīng)該盡量開成其短軸平行于筒體軸線的橢圓形孔。壓力容器設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本參數(shù)設(shè)計(jì)壓力:是指在設(shè)計(jì)的工作溫度一定時(shí),用以確定殼壁計(jì)算厚度及其他零部件尺寸的壓力。一般情況下,取壓力容器的最高工作壓力作為設(shè)計(jì)壓力,這是因?yàn)椋瑝毫θ萜鬟\(yùn)行時(shí)不得超過最高工作壓力,安全裝置的調(diào)整也以最高工作壓力為準(zhǔn)。設(shè)計(jì)溫度:設(shè)計(jì)溫度是指容器在正常工作過程中,在相

12、應(yīng)的設(shè)計(jì)壓力下,殼體或金屬元件可能達(dá)到的最高溫度或最低溫度。當(dāng)設(shè)計(jì)溫度不超過20時(shí),屬低溫容器;當(dāng)設(shè)計(jì)溫度高于45時(shí),屬高溫容器。壓力容器設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本參數(shù)許用應(yīng)力:材料的許用應(yīng)力是以材料的極限應(yīng)力為基礎(chǔ),并選用合理的安全系數(shù)得到的,即:目前,在確定材料的許用應(yīng)力時(shí),同時(shí)考慮強(qiáng)度極限b和屈服極限s,取b/nb和s/ns中較小者為許用應(yīng)力。常溫下,取安全系數(shù)nb=3,ns=16。 n安全系數(shù)極限應(yīng)力壓力容器設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本參數(shù)焊縫系數(shù):對(duì)于焊接的容器,由于焊縫可能存在缺陷,或者由于焊接過程的熱作用,可能消弱材料的強(qiáng)度,所以在確定容器的壁厚時(shí)要考慮焊縫的影響。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),用數(shù)值上等于焊縫強(qiáng)度與原材

13、料強(qiáng)度比值的焊縫系數(shù)來(lái)表示這種影響。壁厚附加量:為了補(bǔ)償鋼板的負(fù)偏差、加工引起的減薄及腐蝕造成的減薄,設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)要考慮壁厚附加量。圓筒形薄壁容器壁厚設(shè)計(jì)圓筒壁厚式中 焊縫系數(shù); c壁厚附加量,mm; Di平均直徑,mm。按下式進(jìn)行強(qiáng)度校核:cppDti2 )(2)(ctctDpi圓筒形薄壁容器壁厚設(shè)計(jì)按下式校核壓力容器的最高使用壓力橢圓形封頭壁厚ctDctpi2 cppDti5 . 02壓力容器焊接壓力容器基本上采用焊接成形,焊接質(zhì)量對(duì)壓力容器的安全可靠性有直接影響,國(guó)內(nèi)外大量壓力容器事故幾乎都起源于焊接缺陷特別是焊接裂縫。壓力容器焊接幾乎全部采用熔化焊,即利用局部加熱使連接處的金屬熔化,再加

14、入(或不加入)填充金屬,使兩部分結(jié)構(gòu)形成永久聯(lián)結(jié)的方法壓力容器焊接焊接接頭經(jīng)常出現(xiàn)的焊接缺陷主要包括:外觀缺陷,即咬邊、凹坑、燒穿、錯(cuò)邊、變形、扭曲等;氣孔和夾渣,氣孔是焊接是熔池中的氣體未能在金屬凝固前溢出而殘存在寒風(fēng)中形成的孔穴,夾渣是指熔渣殘存在焊縫中;裂紋,焊縫中原子結(jié)合受到破壞,形成新的界面而產(chǎn)生縫隙。安全裝置 為了使壓力容器能安全運(yùn)行,通常在壓力容器上裝設(shè)一些附屬機(jī)構(gòu),按其適用性能和用途可分為以下四類:連鎖裝置,指為了防止誤操作及在緊急狀態(tài)下能自動(dòng)停車而設(shè)置的控制機(jī)構(gòu),如連鎖開關(guān)、聯(lián)動(dòng)閥等。警報(bào)裝置,指容器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)不正常、不安全因素,使容器處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)能自動(dòng)發(fā)出音響或其他

15、警報(bào)信號(hào)的儀器,如壓力、液位、溫度檢測(cè)報(bào)警器等。安全計(jì)量裝置,指能夠自動(dòng)顯示容器中與安全有關(guān)的工藝參數(shù)的器具,如壓力表、溫度計(jì)等。泄壓裝置,指容器超壓時(shí)能自動(dòng)泄放壓力的裝置。泄壓裝置泄壓裝置是防止壓力容器超壓的一種器具,當(dāng)容器在正常的工作壓力下運(yùn)行時(shí),保證嚴(yán)密不泄漏;若容器內(nèi)壓力超過規(guī)定值,則能自動(dòng)地、迅速地泄放出器內(nèi)介質(zhì),防止容器因超壓發(fā)生事故。泄壓裝置按其工作原理和結(jié)構(gòu)形式可分為閥型、斷裂型、熔化型和組合型幾種。閥型泄壓裝置,即常用的安全閥。斷裂型泄壓裝置。常用的有爆破片和爆破帽型。熔化型泄壓裝置,即易熔塞。組合型泄壓裝置。由兩種型式的泄壓裝置組合而成。壓力容器的安全泄放量壓力容器的安全泄

16、放量是指壓力容器超壓時(shí)為保證壓力不會(huì)再升高而在單位時(shí)間內(nèi)所必須泄放的氣體。壓力容器的安全泄放量應(yīng)該是,容器在單位時(shí)間內(nèi)由產(chǎn)生氣體壓力的設(shè)備(如壓縮機(jī)、蒸汽鍋爐等)所能輸入的最大氣量;或容器受熱時(shí),單位時(shí)間內(nèi)器內(nèi)所能蒸發(fā)、分解出最大氣量;或容器內(nèi)部的工作介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在單位時(shí)間內(nèi)所能產(chǎn)生的最大氣量。安全閥安全閥由閥座、閥芯和加載機(jī)構(gòu)三部分組成。安全閥類型:安全閥有重錘杠桿式和彈簧式。安全閥基本要求:安全閥在工作壓力下應(yīng)嚴(yán)密;閥門靈敏可靠,在開啟壓力下能自動(dòng)開啟,使氣體順利排出;在排放壓力下閥門能完全打開,并達(dá)到額定排氣量;閥門開啟穩(wěn)定,無(wú)振動(dòng)現(xiàn)象;閥門自行關(guān)閉后仍保持嚴(yán)密等。安全使用:為了使

17、安全閥能確保壓力容器的安全運(yùn)行,需要從選用、安裝、試驗(yàn)及維護(hù)幾個(gè)方面采取措施。第三節(jié) 壓力容器的安裝、使用管理與修理改造壓力容器的的安裝壓力容器的使用壓力容器的修理改造壓力容器的安裝依據(jù)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程,從事壓力容器安裝的單位必須是已取得相應(yīng)的制造資格的單位或者是經(jīng)安裝單位所在地的省級(jí)安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的安裝單位。從事壓力容器安裝監(jiān)理的監(jiān)理工程師應(yīng)具備壓力容器專業(yè)知識(shí),并通過國(guó)家安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)認(rèn)可的培訓(xùn)和考核,持證上崗。 壓力容器的使用使用壓力容器單位的安全管理工作主要包括:貫徹執(zhí)行本規(guī)程和有關(guān)的壓力容器安全技術(shù)規(guī)范規(guī)章。制定壓力容器的安全管理規(guī)章制度。參加壓力容器訂購(gòu)、設(shè)備進(jìn)廠、安裝驗(yàn)收

18、及試車。檢查壓力容器的運(yùn)行、維修和安全附件校驗(yàn)情況。壓力容器的檢驗(yàn)、修理、改造和報(bào)廢等技術(shù)審查。編制壓力容器的年度定期檢驗(yàn)計(jì)劃,并負(fù)責(zé)組織實(shí)施。向主管部門和當(dāng)?shù)匕踩O(jiān)察機(jī)構(gòu)報(bào)送當(dāng)年壓力容器數(shù)量和變動(dòng)情況的統(tǒng)計(jì)報(bào)表,壓力容器定期檢驗(yàn)計(jì)劃的實(shí)施情況,存在的主要問題及處理情況等。壓力容器事故的搶救、報(bào)告、協(xié)助調(diào)查和善后處理。檢驗(yàn)、焊接和操作人員的安全技術(shù)培訓(xùn)管理。壓力容器使用登記及技術(shù)資料的管理。壓力容器的修理改造從事壓力容器修理和技術(shù)改造的單位必須是已取得相應(yīng)的制造資格的單位或是經(jīng)省級(jí)安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)審查批準(zhǔn)的單位。壓力容器的重大的修理或改造方案應(yīng)經(jīng)原設(shè)計(jì)單位或具備相應(yīng)資格的設(shè)計(jì)單位同意并報(bào)施工所在地

19、的地、市級(jí)安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)審查備案。修理或改造單位應(yīng)向使用單位提供修理或改造后的圖樣、施工質(zhì)量證明文件等技術(shù)資料。 第四節(jié) 壓力容器的檢驗(yàn)壓力容器的檢驗(yàn)包括產(chǎn)品檢驗(yàn)、運(yùn)行前投產(chǎn)檢驗(yàn)、運(yùn)行時(shí)的定期檢驗(yàn)或臨時(shí)檢驗(yàn)。壓力容器檢驗(yàn)通常分為外部檢查、內(nèi)外部檢驗(yàn)、壓力試驗(yàn)和氣密試驗(yàn)。外部檢查包括:壓力容器本體、接口部位、焊接接頭等的裂紋、過熱、變形、基礎(chǔ)的完好狀況等。檢查方法:以直觀檢查為主,采用目視檢查、燈光檢查、錘擊檢查等。內(nèi)外部檢查包括:結(jié)構(gòu)檢查、幾何尺寸檢查、表面缺陷檢查、壁厚測(cè)定、材質(zhì)檢查、安全附件檢查、緊固件檢查。檢查方法:直觀檢查及量具測(cè)定,必要時(shí)還可采用表面探傷、射線探傷、超聲波探傷硬度測(cè)定、

20、金相檢驗(yàn)等。耐壓試驗(yàn)壓力容器耐壓試驗(yàn)可采用水壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)。它是一種綜合性檢驗(yàn),不僅是產(chǎn)品驗(yàn)收時(shí)必須進(jìn)行的項(xiàng)目,也是定期檢驗(yàn)項(xiàng)目中的重要檢驗(yàn)項(xiàng)目。耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)容器受壓部件的強(qiáng)度,驗(yàn)證其是否具有在設(shè)計(jì)壓力下安全運(yùn)行所需的承載能力,同時(shí)可檢查容器各連接處有無(wú)滲漏。耐壓試驗(yàn)原則上以水壓為主,這是因?yàn)槟蛪涸囼?yàn)主要是為了檢驗(yàn)壓力容器的強(qiáng)度,試驗(yàn)時(shí)的壓力要比容器的最高工作壓力還高,所以在耐壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生破裂的事件很多。為了減輕容器在耐壓試驗(yàn)時(shí)破裂造成的危害,應(yīng)選用破裂時(shí)爆炸能量低的物質(zhì)作為試驗(yàn)介質(zhì),由于水的爆炸能量遠(yuǎn)小于氣體的爆炸能量,所以通常均采用水作為耐壓試驗(yàn)介質(zhì)。氣密性試驗(yàn)氣密性試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)壓

21、力容器的嚴(yán)密性。對(duì)介質(zhì)毒性為高度危害以上或設(shè)計(jì)上不允許有微量泄漏的壓力容器,除進(jìn)行水壓試驗(yàn)外,還應(yīng)在整體全部裝配結(jié)束后進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。氣密性試驗(yàn)壓力通常為容器的設(shè)計(jì)壓力,試驗(yàn)時(shí)氣體溫度不應(yīng)低于5。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)緩慢通氣,當(dāng)壓力達(dá)到試驗(yàn)壓力的10%時(shí),停氣保壓,對(duì)連接密封部位及焊縫等進(jìn)行檢查,若無(wú)泄漏或異常再繼續(xù)升壓,升壓按每級(jí)為試驗(yàn)壓力的10%20%逐級(jí)升高,每級(jí)之間適當(dāng)保壓,以觀察有無(wú)異常。壓力達(dá)到試驗(yàn)壓力后,應(yīng)保壓1030min,檢查各連接部位及焊縫有無(wú)泄漏,確認(rèn)無(wú)泄漏即為合格。無(wú)損探傷無(wú)損探傷是不破壞、損傷構(gòu)件而對(duì)構(gòu)件進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的方法。壓力容器檢驗(yàn)中常用的方法有射線照相、超聲波探傷、磁粉探傷

22、、滲透探傷等。練習(xí)題壓力容器結(jié)構(gòu)的基本要求有哪些?壓力容器破壞的主要形式及特點(diǎn)。壓力容器爆炸的原因、危害和控制措施。壓力容器的基本參數(shù)及要求。壓力容器安全裝置的類型及作用。使用壓力容器單位的安全管理工作主要包括哪些?簡(jiǎn)述壓力容器檢驗(yàn)的主要項(xiàng)目及內(nèi)容。第七章 防火與防爆火災(zāi)及其危害建筑物火災(zāi)及其預(yù)防火災(zāi)的撲滅爆炸及其預(yù)防第一節(jié) 火災(zāi)及其危害燃燒機(jī)理火災(zāi)對(duì)人的危害燃燒機(jī)理燃燒是一種放熱、發(fā)光的氧化反應(yīng)。在燃燒過程中,物質(zhì)會(huì)改變?cè)械男再|(zhì)而生成新物質(zhì)。燃燒反應(yīng)在本質(zhì)上屬于氧化還原反應(yīng),參加燃燒反應(yīng)的反應(yīng)物包含有氧化劑和還原劑,即通常所說的助燃物和可燃物。燃燒反應(yīng)是一種進(jìn)行速度較快、放熱較多的反應(yīng),由

23、于在短時(shí)間內(nèi)放出大量的熱,提高了燃燒產(chǎn)物的溫度,并引起產(chǎn)物分子內(nèi)電子的躍遷,放出各種波長(zhǎng)的光。放熱、發(fā)光、生成新物質(zhì)是燃燒反應(yīng)具有的三個(gè)基本特征,也是區(qū)分燃燒和非燃燒現(xiàn)象的依據(jù)。燃燒機(jī)理燃燒發(fā)生必須具有三個(gè)基本要素:可燃物;助燃物;引火源??扇嘉铮悍彩悄芘c空氣、氧氣和其他氧化劑發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)的物質(zhì),都稱為可燃物。助燃物:凡是具有較強(qiáng)的氧化性能,能與可燃物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并引起燃燒的物質(zhì)稱為助燃物或氧化劑。引火源:凡是能引起可燃物質(zhì)燃燒的熱能源都叫引火源。燃燒機(jī)理具備一定數(shù)量、濃度的可燃物、助燃物,同時(shí)還需具備一定強(qiáng)度的引發(fā)能源,以及不受抑制的鏈鎖反應(yīng)是引起燃燒的充要條件。燃燒機(jī)理發(fā)火按其發(fā)生原

24、因可分為自然發(fā)火和引燃。自然發(fā)火:指可燃物質(zhì)在沒有引火源的情況下自行發(fā)火燃燒的現(xiàn)象。能使可燃物質(zhì)自然發(fā)火的最低溫度稱作自燃點(diǎn)。自燃點(diǎn)越低,自然發(fā)火的可能性越大。根據(jù)熱量的來(lái)源不同,自然發(fā)火又分為自熱自燃和受熱自燃。引燃:指當(dāng)存在滿足能量條件的引火源時(shí)開始燃燒的現(xiàn)象??扇嘉镔|(zhì)遇引火源時(shí)開始燃燒所必要的最低溫度稱作燃點(diǎn)。燃點(diǎn)越低則越容易被引燃,火災(zāi)的危險(xiǎn)性也越大。導(dǎo)致火災(zāi)的引火源種類和形式很多,一般有明火、高溫表面、沖擊摩擦、電火花等?;馂?zāi)煙氣產(chǎn)生及其危害火災(zāi)是物質(zhì)燃燒所生成的可見及不可見氣體、水蒸氣及固體微粒等混合物統(tǒng)稱為煙氣?;馂?zāi)發(fā)生的各階段,由于其燃燒條件不同,生成的煙氣成分各異。煙氣的成分

25、取決于可燃物的化學(xué)組成和燃燒條件?;馂?zāi)煙氣產(chǎn)生及其危害火災(zāi)時(shí)煙氣的危害包括:對(duì)人體本身的危害,在疏散及撲救過程中遮擋人的視線,濃煙造成的心理恐慌等。其中對(duì)人身的危害可歸結(jié)為以下幾點(diǎn):一氧化碳中毒。一氧化碳吸入人體后,會(huì)和血液中的血紅蛋白結(jié)合,從而使血紅蛋白失去攜帶氧的功能,致使身體缺氧失去知覺乃至死亡。其他有毒氣體。建筑可燃材料在燃燒時(shí)可產(chǎn)生大量有毒有害的氣體。如甲醛、乙醛、氫氯化物等。缺氧。火災(zāi)過程中大量有毒氣體和燃燒消耗的大量氧氣,會(huì)使空氣中的氧含量大大降低?;馂?zāi)對(duì)人的危害火災(zāi)的輻射熱火災(zāi)煙氣產(chǎn)生及其危害火災(zāi)的輻射熱火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的熱能以熱射線的方式傳播,而熱射線在均勻介質(zhì)中是以電磁波的形式向

26、四周傳播的。輻射熱量的物體,其單位表面上發(fā)射出的熱量與媒介質(zhì)的狀態(tài)無(wú)關(guān),而是與物體的絕對(duì)溫度和面積成正比,即燃燒物體的溫度越高、面積越大,輻射強(qiáng)度及輻射熱越大。而接受輻射熱的物體,其受熱量和兩者間距離的平方成反比,即距離越近,受熱量越多;距離越遠(yuǎn),受熱越少。在火災(zāi)發(fā)生時(shí),放射物表面(火焰)的溫度通常都在1000以上。第二節(jié) 建筑物火災(zāi)及其預(yù)防建筑物室內(nèi)火災(zāi)建筑物防火建筑物室內(nèi)火災(zāi)初起期成長(zhǎng)期最盛期衰減期建筑物防火建筑物的耐火性能 建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的耐火能力,其目的有兩方面:一是給疏散和撲救提供足夠的時(shí)間和通道;二是使建筑物在火災(zāi)后基本保持完整,經(jīng)維修加固后能重新使用。 按燃燒性能分為:非燃燒

27、體、難燃燒體、燃燒體。建筑物的防火間距 為保證火災(zāi)時(shí)周圍建筑物安全及方便撲救所規(guī)定的建筑物間的最小間距?;馂?zāi)的檢測(cè)第三節(jié) 火災(zāi)的撲滅滅火方法及滅火劑特殊火災(zāi)的撲滅火災(zāi)時(shí)的應(yīng)急措施滅火方法及滅火劑滅火方法:冷卻法:它是最常用的滅火方法,通過向火區(qū)噴灑冷卻劑來(lái)降低著火物質(zhì)的溫度,使之降到燃點(diǎn)以下,消除著火源,使燃燒減緩直至停止。隔離法:將正在燃燒的物質(zhì)與未燃物質(zhì)隔開,移去可燃物,中斷可燃物的供給,使火源獨(dú)立,火勢(shì)不致蔓延,直至使火熄滅。窒息法:隔絕空氣,使可燃物無(wú)法獲得氧氣而停止燃燒?;瘜W(xué)抑制法:將滅火劑噴入燃燒區(qū),滅火劑參與到燃燒反應(yīng)中,通過抑制反應(yīng),中斷燃燒鏈的正常傳遞,從而使反應(yīng)停止。滅火方

28、法及滅火劑滅火劑:水泡沫惰性氣體化學(xué)干粉和固態(tài)滅火劑特殊火災(zāi)的撲滅電氣火災(zāi)的撲滅油類火災(zāi)的撲滅地下工程火災(zāi)的撲滅電氣火災(zāi)的撲滅電氣火災(zāi)發(fā)生,最好先切斷電源,帶電撲救時(shí),要注意以下幾點(diǎn):針對(duì)帶電火災(zāi),不能使用可導(dǎo)電的滅火劑(如水、泡沫等),應(yīng)使用二氧化碳、干粉等不導(dǎo)電的滅火劑。消防人員在帶電滅火時(shí),除穿好消防服外,還應(yīng)穿戴好絕緣手套和絕緣鞋,站在上風(fēng)側(cè)盡可能靠近火源位置。操作時(shí)要小心謹(jǐn)慎,防止使用的消防器材或身體直接與帶電部分接觸,造成觸電事故。電氣火災(zāi)的撲滅在撲救有油的電氣設(shè)備如變壓器、油開關(guān)等的火災(zāi)時(shí),應(yīng)使用干燥黃砂蓋住火焰,使其熄滅。如果儲(chǔ)油的容器外面局部著火,而設(shè)備沒有損壞時(shí),可用二氧化

29、碳、干粉撲救;如果火勢(shì)較大,對(duì)附近電氣設(shè)備有威脅時(shí),應(yīng)切斷電源,用噴霧水槍撲救。若設(shè)備受到破壞,其中的油開時(shí)燃燒時(shí),也應(yīng)切斷電源,用大量泡沫撲救,使噴逸出的油流入事故儲(chǔ)油池,或用隔油的設(shè)施阻止油料流淌蔓延,要防止著火油料流入電纜溝。針對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)備的火災(zāi),為防止設(shè)備變形,可用噴霧水撲救,使其均勻冷卻;也可用二氧化碳和干粉撲救。但不能用黃砂滅火,因黃砂會(huì)落入設(shè)備內(nèi)而使其損壞。油類火災(zāi)的撲滅由于油作為液體具有流動(dòng)性,對(duì)大量流散的油品,要采取筑堤堵截等方法,防止“流動(dòng)火勢(shì)”的蔓延。比水輕的油類能夠浮在水面上燃燒,并隨水流蔓延而擴(kuò)大,因此在撲滅此類火災(zāi)時(shí)不能直接用水。針對(duì)儲(chǔ)油池的火災(zāi),多采用空氣泡沫或

30、干粉進(jìn)行滅火。對(duì)原油、殘?jiān)突驗(yàn)r青等油池火災(zāi),也可用噴霧水或直流水進(jìn)行撲救。操作應(yīng)在油池的上風(fēng)向進(jìn)行,同時(shí)要做好防護(hù)工作,消防人員一般應(yīng)穿防火隔熱服,必要時(shí)對(duì)接近火源的管槍手和水槍手用噴霧水進(jìn)行掩護(hù)。撲救油桶堆垛火災(zāi)時(shí),要特別注意冷卻桶垛,防止油桶爆炸,并根據(jù)桶垛及火勢(shì)情況,邊滅火邊疏散油桶。撲救時(shí),采用水冷卻和泡沫、干粉滅火方法。地下工程火災(zāi)的撲滅和地面建筑相比,地下工程的火災(zāi)危險(xiǎn)性及消防難度更大,其具有如下特點(diǎn):地面人員很難準(zhǔn)確掌握地下火災(zāi)的地點(diǎn)及規(guī)模,決策者也就很難對(duì)火災(zāi)狀況作出正確判斷和采取恰當(dāng)?shù)南来胧5叵驴臻g充滿濃煙及熱氣,增加消防人員活動(dòng)的困難性。有時(shí)濃煙及熱氣自與地表的通路排

31、出,阻止消防人員進(jìn)入。受通路尺寸、結(jié)構(gòu)的限制,有時(shí)無(wú)法把消防設(shè)備運(yùn)到地下,或者與逃出的人群相遇而受阻,延誤滅火時(shí)機(jī)。地下工程火災(zāi)的撲滅地下工程火災(zāi)撲救的方法:直接撲救法:通常采用水、滅火器、沙土、空氣泡沫等在火源附近直接撲滅,或者將火源移走。隔離封閉法:采取防火墻、水幕或防火卷簾門等措施,進(jìn)行必要的防火防煙分隔或封閉,阻止空氣的流入,使火災(zāi)因缺氧而熄滅。一般情況下,當(dāng)不能用直接滅火法或用其無(wú)效時(shí)采用該方法。惰性氣體法:當(dāng)?shù)叵禄馂?zāi)不能用上述方法撲救時(shí),可用此法,即往火區(qū)中注入惰性氣體(二氧化碳、氮?dú)?、水蒸氣等),排擠出火區(qū)的空氣,降低空氣中的氧含量,冷卻火源,增加密閉區(qū)內(nèi)的氣壓以減少漏風(fēng),使火災(zāi)

32、由于缺氧而熄滅?;馂?zāi)時(shí)的應(yīng)急措施迅速報(bào)告有關(guān)部門、消防隊(duì),并通知火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)人員。普通人員應(yīng)盡快離開危險(xiǎn)區(qū),逃離火場(chǎng)要選擇簡(jiǎn)便、安全的通道,撤離時(shí)不能相互擁擠。在火場(chǎng)充滿煙霧、呼吸困難的情況下,可使用濕毛巾、濕衣服等捂住鼻子,并將身體盡量貼近地面或爬行逃離火場(chǎng)。消防人員和負(fù)責(zé)人員應(yīng)組織搶救險(xiǎn)情,力爭(zhēng)把火撲滅,并注意查找起火原因?;馂?zāi)時(shí)的應(yīng)急措施樓房發(fā)生火災(zāi)時(shí),受困人員切不可跳樓逃生,可將被單、窗簾、桌布或其他可以利用的繩物或繩索系牢后,抓住繩索往下滑到安全地點(diǎn)。當(dāng)大火封鎖所有通道,不能逃離火場(chǎng)時(shí),可以建造臨時(shí)的避難場(chǎng)所,求得生存。首先應(yīng)關(guān)緊房間內(nèi)迎火的門窗,打開背火的門窗;如果門窗縫隙或其他孔洞有

33、煙進(jìn)來(lái)時(shí),要用濕毛巾、濕衣服等物品堵住,或掛上濕棉被、濕毛毯等,并不斷地向迎火的門窗及遮擋物上灑水;同時(shí)應(yīng)呼救待援。第四節(jié) 爆炸及其預(yù)防爆炸及其危害氣體爆炸粉塵爆炸爆炸及其危害爆炸是指大量能量由于意外原因在瞬間迅速釋放或者積聚轉(zhuǎn)化為功績(jī)其他形式的能量,如光、熱等形式的現(xiàn)象。爆炸具有一些明顯的特征,如爆炸過程在瞬間完成;爆炸點(diǎn)附近壓力急劇升高,并伴有溫度升高;發(fā)出聲響;周圍介質(zhì)發(fā)生震動(dòng)或鄰近物質(zhì)遭到破壞等。按爆炸的過程,可將其分為核爆炸、物理爆炸和化學(xué)爆炸三類。爆炸及其危害物理爆炸是以物理變化為主的爆炸,如高壓容器的破裂、減壓時(shí)引起的槽罐破損及蒸氣的爆炸等;若爆炸現(xiàn)場(chǎng)或容器內(nèi)有大量的可燃?xì)怏w時(shí),

34、還常常引發(fā)化學(xué)爆炸?;瘜W(xué)爆炸指與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的爆炸,如爆燃、聚合、分解及反應(yīng)迅猛等引起的爆炸,化學(xué)爆炸通常引發(fā)火災(zāi)?;瘜W(xué)爆炸按照沖擊波傳播的速度,可分為輕爆、爆轟。當(dāng)傳播速度為每秒數(shù)十厘米到米時(shí),稱為輕爆;當(dāng)傳播速度為每秒數(shù)十米到百米時(shí),稱為爆炸;當(dāng)傳播速度為每秒數(shù)千米到七千米時(shí),稱為爆轟。氣體爆炸氣體爆炸按其爆炸的機(jī)理和過程可分為分解爆炸性氣體爆炸和爆炸性混合氣體爆炸。分解爆炸性氣體爆炸或稱分解爆炸是指即使在沒有氧氣的條件下,也可由于其自身的分解而放出熱量產(chǎn)生的爆炸。通常分解熱是爆炸的內(nèi)因。爆炸性混合氣體爆炸通常指可燃或可爆性氣體與助燃?xì)怏w已預(yù)先混合為一定濃度,遇火源而發(fā)生的爆炸。當(dāng)預(yù)混合氣

35、體在大氣中遇火源時(shí),因氣體能自由膨脹,有時(shí)不產(chǎn)生壓力及爆炸聲響,表現(xiàn)為速度較慢的預(yù)混合燃燒。當(dāng)火焰速度很快時(shí)會(huì)變?yōu)楸忌踔帘Z。氣體爆炸可燃?xì)怏w與空氣混合物并不是在任何濃度下遇到火源都能爆炸,而必須在一定的濃度范圍內(nèi),遇火源才能爆炸。這個(gè)遇火源能夠發(fā)生爆炸的濃度范圍叫爆炸界限。通常用可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵在空氣中的體積百分?jǐn)?shù)表示,該濃度范圍的低值稱為爆炸下限,高值稱為爆炸上限。氣體爆炸爆炸界限不是固定的數(shù)值,而是受一系列因素的影響:初始溫度:混合氣體的初始溫度越高,爆炸范圍越大。初始?jí)毫Γ簤毫υ龈?,范圍越大。氧含量:一般情況下,混合氣中氧含量增加對(duì)爆炸下限的影響不大,但使爆炸上限顯著增高,使爆炸

36、范圍擴(kuò)大。氣體爆炸惰性氣體含量:加入惰性氣體,可以使可燃?xì)夥肿雍脱醴肿痈綦x,從而使其爆炸范圍縮小。當(dāng)惰性氣體增加到一定濃度時(shí),可以使上、下限濃度重合;若惰性氣體含量大于此濃度,混合氣體不再發(fā)生爆炸。容器形式:容器的材質(zhì)及尺寸對(duì)爆炸界限有影響。若容器材質(zhì)的傳熱性能好,尺寸較小,則由于容器壁的熱損失大,混合氣體的熱量難于積累,而導(dǎo)致爆炸范圍變小。當(dāng)容器尺寸小到一定程度時(shí),此效應(yīng)更加明顯,甚至?xí)话l(fā)生爆炸,阻火器即依據(jù)此原理制成的。粉塵爆炸粉塵爆炸是浮游在空氣中的可燃性固體的微粒,從任何著火源得到能量后引起的爆炸。粉塵爆炸一旦發(fā)生,因其單位體積的發(fā)熱量很大,所以具有很大的、往往超過氣體爆炸的力學(xué)破壞

37、效果。另外,由于粉塵爆炸的燃燒不完全,所以產(chǎn)生的一氧化碳等有毒物相當(dāng)多。粉塵爆炸是由粉塵粒子表面與氧產(chǎn)生反應(yīng)所引起的,爆炸發(fā)生有四個(gè)條件,即物質(zhì)可燃;呈微粒狀態(tài);在助燃?xì)怏w(空氣)中被攪動(dòng)與流動(dòng);點(diǎn)火源的存在。粉塵爆炸粉塵爆炸過程:粉塵在空氣中均勻分布并達(dá)到一定濃度,有外界能量時(shí),供給粉塵粒子表面以熱能,使其溫度上升;粒子表面的分子由于熱分解或干餾的作用,而變?yōu)闅怏w分布在粒子周圍;這種可燃性的氣體與空氣混合而生成爆炸性混合氣體,進(jìn)而發(fā)火產(chǎn)生火焰;由于這些火焰產(chǎn)生的熱,加速了粉塵的分解,如此循環(huán)往復(fù)地放出大量的可燃性氣體與空氣混合,繼續(xù)發(fā)火傳播和爆炸。粉塵爆炸影響粉塵爆炸的主要因素:化學(xué)性質(zhì)。粉

38、塵化學(xué)結(jié)構(gòu)及反應(yīng)特性對(duì)爆炸有很大影響,發(fā)熱量大,爆炸性也大。粒度及形狀。粉塵爆炸的起始反應(yīng)是在粒子表面進(jìn)行的,當(dāng)粒子比表面積增大時(shí),熱的生成速度超過其擴(kuò)散的速度使其能集聚起來(lái)。因此粒子直徑小,其比表面積就大,爆炸性也大;另外,由于粒子的形狀影響著比表面積,也就影響著粉塵的爆炸性。粉塵爆炸揮發(fā)分。粉塵的揮發(fā)分含量愈多,產(chǎn)生碳?xì)浠衔锏乃俣扔?,爆炸危險(xiǎn)性愈大。灰分?;曳质欠蹓m中的不可燃部分,其含量越高,爆炸性越小。水分。粉塵中的水分在揮發(fā)時(shí)變成水蒸氣,有減弱和阻礙爆炸的性能,同時(shí)可以抑制粉塵的浮游性,降低了粉塵爆炸的危險(xiǎn)性。粉塵爆炸粉塵的爆炸極限:粉塵與空氣的混合物,當(dāng)其濃度在爆炸上限和下限之間

39、的范圍內(nèi),溫度達(dá)到燃燒點(diǎn)時(shí)便可燃燒,引起爆炸。練習(xí)題燃燒發(fā)生應(yīng)具備哪些基本條件?何為自然發(fā)火和引燃?火災(zāi)煙氣對(duì)人危害的主要方式?滅火方法的主要類型及其原理。撲滅電氣火災(zāi)應(yīng)注意的事項(xiàng)。何為爆炸、物理爆炸、化學(xué)爆炸、分解爆炸性氣體爆炸、爆炸性混合氣體爆炸、粉塵爆炸。第八章 職業(yè)危害與防護(hù)工業(yè)有害物質(zhì)的產(chǎn)生及危害工業(yè)有害物質(zhì)的控制控制有害物質(zhì)的通風(fēng)與凈化技術(shù)勞動(dòng)環(huán)境第一節(jié) 工業(yè)有害物質(zhì)的產(chǎn)生及危害粉塵的產(chǎn)生、性質(zhì)及危害有害氣體的來(lái)源及危害粉塵的產(chǎn)生、性質(zhì)及危害粉塵的產(chǎn)生:固體物料的加工過程,如采礦、選礦過程中的礦石開采、破碎、研磨及耐火材料的加工等。粉狀物料的搬運(yùn)、配料、分級(jí),如礦粉、水泥、面粉的裝

40、卸、運(yùn)輸、篩分等生產(chǎn)過程。物質(zhì)燃燒、氧化和凝結(jié)過程,如煤燃燒、礦石燃燒、金屬冶煉過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵。某些有害氣體如鉛、鋅蒸氣在空氣中冷卻后變?yōu)檠趸U、氧化鋅微粒。固體或液體微粒分散在空氣介質(zhì)中形成氣溶膠粒子,一般以灰塵、煙、煙霧和霧的形式在大氣中處于浮游狀態(tài)。粒徑大于10m的塵粒在短時(shí)間內(nèi)可降落地面,稱為“降塵”;粒徑小于10m的塵粒可在空氣中漂浮,稱為“漂塵”。粉塵的產(chǎn)生、性質(zhì)及危害粉塵的性質(zhì):粉塵成分:固體物料被粉碎后,其化學(xué)成分基本上無(wú)變化。但有些微細(xì)顆粒含有有毒物質(zhì)、放射性物質(zhì)和游離二氧化硅,如石英巖、花崗巖等含有大量的二氧化硅。粉塵的粒徑與粒徑分布:粉塵的粒徑是代表粉塵大小的尺度

41、。由于粉塵的形狀、大小不規(guī)則,通常用其“當(dāng)量粒徑”來(lái)表示。按粒徑大小可分為粗塵(40m)、細(xì)塵(1040m)、微塵(0.2510m)、超微塵(0.25m)。粉塵的粒徑分布又稱粉塵的分散度,是指在粉塵集合體中,各種粒徑或粒徑區(qū)間的塵粒所占的比例,其表示方法有兩種:數(shù)量分散度,指各粒徑區(qū)間塵粒的顆粒數(shù)占總顆粒數(shù)的百分比。質(zhì)量分散度,指各粒徑區(qū)間塵粒的質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比。 粉塵的產(chǎn)生、性質(zhì)及危害粉塵的密度:?jiǎn)挝惑w積粉塵的質(zhì)量稱為粉塵的密度,分為真密度和容積密度。真密度指排除顆粒之間和顆粒內(nèi)部的空氣后,粉塵在密實(shí)狀態(tài)下的單位體積的質(zhì)量;容積密度指粉塵在松散狀態(tài)下的單位體積的質(zhì)量。濕潤(rùn)性:指粉塵與液體

42、接觸時(shí),能否相互附著或附著強(qiáng)弱的特性。根據(jù)其性質(zhì)將粉塵分為親水性和疏水性兩類。濕潤(rùn)性強(qiáng)的粉塵有利于濕式除塵。比表面積:?jiǎn)挝毁|(zhì)量粉塵的總表面積稱為比表面積。比表面積與粒徑成反比,粒徑愈小,比表面積愈大。由于比表面積的增加,粉塵的表面活性大為增強(qiáng),從而對(duì)粉塵的濕潤(rùn)、凝聚、附著、燃燒和爆炸等性質(zhì)都有明顯影響 粉塵的產(chǎn)生、性質(zhì)及危害粉塵的荷電性:懸浮于空氣中的粉塵,通常帶有電荷,是由天然輻射、破碎時(shí)的摩擦、粒子間的撞擊、外界離子或電子附著和放射性照射等原因產(chǎn)生的。電除塵器就是利用粉塵的荷電性進(jìn)行除塵的。粉塵的爆炸性:粉塵在空氣中達(dá)到一定濃度并在一定溫度下完全和氧接觸會(huì)發(fā)生爆炸。有些粉塵在爆炸的同時(shí)還會(huì)

43、產(chǎn)生大量有毒、有害氣體,應(yīng)注意采取預(yù)防措施。粉塵的產(chǎn)生、性質(zhì)及危害粉塵的危害:粉塵的危害是多方面的,如爆炸性危害,有些毒性強(qiáng)的金屬粉塵(鉛、鋅、錳、鉻、鎘、鎳等)進(jìn)入人體后會(huì)引起中毒和死亡,具有放射性的粉塵進(jìn)入肺部后產(chǎn)生內(nèi)照射,但最普遍且嚴(yán)重的危害是能引起各種塵肺病。塵肺病是由于長(zhǎng)期大量吸入粉塵而引起的以肺組織纖維化為主的職業(yè)病,如矽(硅)肺病、煤肺病、煤矽肺病等,其中以矽肺病最為普遍。影響矽肺病發(fā)生與發(fā)展的主要因素有:粉塵化學(xué)成分(游離二氧化硅)和性質(zhì)、粒徑與分散度、濃度、接觸時(shí)間、勞動(dòng)強(qiáng)度等。有害氣體的來(lái)源及危害有害氣體來(lái)源:有害氣體主要來(lái)源于金屬冶煉、化工、造紙、電鍍、噴漆、印染與漂白等

44、生產(chǎn)過程。例如鉛、鋅在冶煉過程中會(huì)產(chǎn)生大量的鉛、鋅蒸氣,在焦?fàn)t煤氣和溶劑的生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的苯蒸氣,在煤和石油等燃料的燃燒、化工電鍍等生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等有害氣體。有害氣體的來(lái)源及危害有害氣體對(duì)人體的危害:汞蒸氣:汞在常溫下是一種白色的液態(tài)金屬,極易蒸發(fā)而隨氣流流動(dòng),易于粘附在設(shè)備、工作臺(tái)、衣服、地板等物體上,長(zhǎng)期存在并不斷蒸發(fā)。汞是一種劇毒物質(zhì),隨呼吸道和胃、腸進(jìn)入人體會(huì)產(chǎn)生中毒反應(yīng),急性中毒表現(xiàn)在消化器官和腎臟,慢性中毒會(huì)使人出現(xiàn)易怒、頭疼、記憶力減退、營(yíng)養(yǎng)不良和貧血等癥狀。鉛:鉛是質(zhì)軟、強(qiáng)度不高的金屬。在高溫下變?yōu)榇罅裤U蒸氣并迅速氧化和凝集成氧化鉛微粒。

45、鉛及其氧化物通過呼吸道、消化道、皮膚進(jìn)入人體內(nèi)并蓄積,會(huì)破壞消化系統(tǒng)、造血器官和神經(jīng)系統(tǒng),使人惡心、胃痛、食欲不振和神經(jīng)衰弱,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)中毒性腦癥。 有害氣體的來(lái)源及危害有害物質(zhì)對(duì)生產(chǎn)和大氣的影響:粉塵對(duì)生產(chǎn)的影響:產(chǎn)品和儀器設(shè)備受到粉塵的污染后,會(huì)使其質(zhì)量、精度降低,如集成電路、精密儀器、感光膠片和化學(xué)試劑等產(chǎn)品的質(zhì)量會(huì)明顯降低。某些旋轉(zhuǎn)部件,因受粉塵沾污而迅速磨損,甚至報(bào)廢。作業(yè)環(huán)境空氣中的粉塵還會(huì)使光照度和能見度降低,影響操作者的作業(yè)視線,是造成生產(chǎn)事故發(fā)生的不安全因素。有些粉塵如面粉、谷物微粒、煤塵、礦塵和金屬微粒在一定濃度和溫度下會(huì)發(fā)生爆炸,造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。 有害氣體的來(lái)源

46、及危害有害氣體對(duì)生產(chǎn)的影響:大氣中有害氣體濃度高時(shí),會(huì)使植物葉表面產(chǎn)生傷斑或使植物枯萎;大氣中有害氣體濃度雖然不高,但植物長(zhǎng)期受到污染,也會(huì)使植物生理機(jī)能受到破壞,造成葉片變黃,產(chǎn)量下降,品質(zhì)變壞。 有害氣體對(duì)大氣的影響:有害氣體對(duì)大氣的影響。根據(jù)燃燒性質(zhì)和排入大氣中的污染物的成分可分為“煤煙型”污染,主要污染物是煙塵、粉塵和二氧化碳;“石油型”污染,主要污染物是氮氧化物、烯烴等碳?xì)浠衔?;“?fù)合型”污染,主要污染物是二氧化硫、含重金屬的漂塵、硫酸煙霧、光化學(xué)煙霧等共同作用的產(chǎn)物。 第二節(jié) 工業(yè)有害物質(zhì)的控制工業(yè)有害物質(zhì)的衛(wèi)生與排放標(biāo)準(zhǔn)有害物質(zhì)綜合控制方法工業(yè)有害物質(zhì)的衛(wèi)生與排放標(biāo)準(zhǔn)有害物質(zhì)濃

47、度:質(zhì)量濃度:指每立方米空氣中所含有害物質(zhì)的毫克數(shù),即mg/m3。體積濃度:指每立方米空氣中所含有害物質(zhì)的毫升數(shù),即ml/m3。顆粒濃度:指每立方米空氣中所含有害物質(zhì)的顆粒數(shù),即N/m3 。有害物質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。有害物質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)。 有害物質(zhì)綜合控制方法改進(jìn)生產(chǎn)工藝,減少有害物質(zhì)產(chǎn)生;加強(qiáng)通風(fēng),降低有害物質(zhì)濃度;實(shí)行個(gè)體防護(hù),防止人身受到傷害;進(jìn)行科學(xué)管理,建立健全規(guī)章制度。第三節(jié) 控制有害物質(zhì)的通風(fēng)與凈化技術(shù)通風(fēng)方法通風(fēng)技術(shù)粉塵凈化技術(shù)有害氣體凈化技術(shù)通風(fēng)方法通風(fēng)的目的是排出或稀釋車間內(nèi)所產(chǎn)生的粉塵、有毒和有害氣體,使其不擴(kuò)散到車間內(nèi)或濃度符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),以改善車間內(nèi)的作業(yè)環(huán)境,保護(hù)工人身體健康。把

48、污濁空氣排出室外稱為排風(fēng),把新鮮空氣或經(jīng)過凈化且符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的空氣送入室內(nèi)稱為送風(fēng)或進(jìn)風(fēng)。按通風(fēng)方式分為局部通風(fēng)和全面通風(fēng)。前者是將產(chǎn)塵、產(chǎn)毒地點(diǎn)的有害物質(zhì)直接捕集起來(lái),進(jìn)行凈化達(dá)標(biāo)后排出室外;或利用局部循環(huán)方法,將凈化后的新鮮空氣再次使用,可大大節(jié)省能耗。按通風(fēng)動(dòng)力分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。自然通風(fēng)是利用車間內(nèi)外空氣溫差所造成的自然風(fēng)壓迫使空氣流動(dòng),或者利用車間外部的風(fēng)力造成風(fēng)流流動(dòng)。機(jī)械通風(fēng)是利用風(fēng)機(jī)的動(dòng)力作用造成空氣流動(dòng)。 局部通風(fēng)局部排風(fēng)系統(tǒng):局部排風(fēng)系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)、風(fēng)管、排塵或排毒罩和凈化設(shè)備等。風(fēng)機(jī)提供使風(fēng)流運(yùn)動(dòng)所需要的動(dòng)力;風(fēng)管力求直、路線短、阻力小、管內(nèi)風(fēng)流速度合理;密閉罩要求阻力

49、小,密閉嚴(yán);凈化設(shè)備要求阻力小、處理風(fēng)量大、效率高。局部送風(fēng)系統(tǒng):對(duì)于車間內(nèi)局部產(chǎn)生高溫、高濕的地點(diǎn),通常采取局部送風(fēng)系統(tǒng),即空氣經(jīng)集中凈化后送入局部作業(yè)地點(diǎn),達(dá)到降溫、降濕的目的。 全面通風(fēng) 對(duì)于生產(chǎn)有害物質(zhì)量大、分布面大、濃度高的車間,一般采用全面通風(fēng)系統(tǒng),即用新鮮空氣將車間內(nèi)的有害物進(jìn)行稀釋,同時(shí)將污濁空氣排出室外,使整個(gè)車間內(nèi)有害物質(zhì)的濃度降低到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)所允許的濃度。 全面通風(fēng)系統(tǒng)與通風(fēng)所需風(fēng)量、風(fēng)量分配、風(fēng)流速度、風(fēng)流分布等因素有關(guān)。為提高通風(fēng)效果,應(yīng)注意下面事項(xiàng):排風(fēng)口應(yīng)距產(chǎn)生有害物質(zhì)的地點(diǎn)最近,以便將其迅速排出室外;送風(fēng)口應(yīng)將新鮮空氣直接送至作業(yè)區(qū),然后將污濁空氣排出室外;全面通

50、風(fēng)送風(fēng)風(fēng)流應(yīng)均勻分布,減少產(chǎn)生渦流現(xiàn)象,避免有害物質(zhì)積聚,以防局部區(qū)域超標(biāo);對(duì)于高溫、高濕和有害氣體同時(shí)排放的車間,可采用上部或上、下部同時(shí)排風(fēng);對(duì)于比空氣密度大的粉塵和有害氣體,可采用上部送新風(fēng)、下部排污風(fēng)的通風(fēng)方式;根據(jù)有害蒸氣對(duì)空氣密度的大小和車間內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)狀態(tài),可按所需風(fēng)量的比例從房間上、下部同時(shí)排風(fēng)。 通風(fēng)技術(shù)管道內(nèi)風(fēng)流運(yùn)動(dòng)的阻力:摩擦阻力。由于空氣具有粘性,當(dāng)它沿通風(fēng)管道流動(dòng)時(shí),就要受到管壁對(duì)它所呈現(xiàn)的摩擦阻力作用,從而導(dǎo)致風(fēng)量本身機(jī)械能的損失。用于克服摩擦阻力而造成的沿程能量損失,稱為摩擦阻力或沿程阻力。對(duì)于圓形管道,摩擦阻力可按下式計(jì)算: 式中沿程阻力系數(shù); L通風(fēng)管道長(zhǎng)度,

51、m; D通風(fēng)管道直徑,m; 空氣的密度,kg/m3; 管道內(nèi)風(fēng)流平均速度,m/s。a2,2DLhf通風(fēng)技術(shù)局部阻力。在風(fēng)流沿通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中,當(dāng)風(fēng)流邊界狀況急劇改變?nèi)缌鹘?jīng)變徑管、三通、彎頭、進(jìn)出口等時(shí),其速度大小和方向發(fā)生變化以及產(chǎn)生渦流,從而引起的能量損失稱為局部阻力或局部損失。局部阻力按下式計(jì)算: 式中局部阻力系數(shù),其他符號(hào)同前。a,22h通風(fēng)技術(shù)通風(fēng)管道的水力計(jì)算:通風(fēng)管道水力計(jì)算的目的是確定通風(fēng)系統(tǒng)中各管段的阻力、管徑的斷面尺寸、風(fēng)流速度和風(fēng)量等參數(shù),最后根據(jù)系統(tǒng)的總阻力和所需風(fēng)量選擇合適的風(fēng)機(jī)。通風(fēng)管段水力計(jì)算的方法很多,目前常采用假定流速法,即先設(shè)定通風(fēng)管段的流速,計(jì)算出風(fēng)量,然

52、后確定管道斷面尺寸和計(jì)算阻力。其計(jì)算步驟如下: 通風(fēng)技術(shù)繪制通風(fēng)系統(tǒng)示意圖,對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào),并注明管段的長(zhǎng)度和流經(jīng)的風(fēng)量;確定各管段合理的氣流速度;根據(jù)氣流速度和風(fēng)量確定各管段的斷面尺寸,并計(jì)算摩擦阻力和局部阻力;調(diào)節(jié)并聯(lián)支管的管徑或風(fēng)量,使其阻力保持平衡;計(jì)算通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力;根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)總阻力和風(fēng)量,選擇相應(yīng)的風(fēng)機(jī)。 通風(fēng)技術(shù)通風(fēng)系統(tǒng)的測(cè)定:風(fēng)速、風(fēng)量的測(cè)定。進(jìn)行風(fēng)速、風(fēng)量測(cè)定時(shí),首先應(yīng)正確使用儀表,合理選擇測(cè)定斷面和布置測(cè)點(diǎn)。由于同一斷面上風(fēng)流速度的分布不均勻性,壓力分布也是不均勻的。因此要采取多點(diǎn)測(cè)量的方法,然后求其斷面上的平均值。 通風(fēng)技術(shù)對(duì)于矩形斷面,將其劃分為若干等面積的小矩形

53、,測(cè)定小矩形中心點(diǎn)的風(fēng)流動(dòng)壓或速度。對(duì)于圓形管道,將斷面劃分成若干個(gè)等面積的同心圓環(huán),同心圓環(huán)上各測(cè)定點(diǎn)距中心點(diǎn)的距離可按下式計(jì)算:式中 Ri第i個(gè)測(cè)點(diǎn)圓環(huán)的半徑,m; R通風(fēng)管道半徑,m; i通風(fēng)管道中心算起圓環(huán)的序號(hào); N測(cè)點(diǎn)圓環(huán)數(shù)。 niRRi212通風(fēng)技術(shù)根據(jù)測(cè)點(diǎn)的動(dòng)壓,可求出管道全斷面的平均動(dòng)壓,計(jì)算式為:管道全斷面的平均風(fēng)速為:式中 h管道全斷面上的平均動(dòng)壓,Pa; hi斷面上某測(cè)點(diǎn)的動(dòng)壓,Pa; m測(cè)點(diǎn)數(shù); 一測(cè)點(diǎn)空氣密度,kg/m3。根據(jù)管道斷面的平均風(fēng)速和面積,計(jì)算出該測(cè)定斷面的流量,即: mhhhhhmi2122smh/,2ssQm/,3通風(fēng)技術(shù)管內(nèi)空氣壓力測(cè)定。通風(fēng)管道內(nèi)

54、空氣的壓力有靜壓、動(dòng)壓和全壓,可用皮托管、膠皮管和壓差計(jì)相配合測(cè)得。壓力的單位為Pa(N/m2)??諝忪o壓:空氣的靜壓是氣體分子間的壓力或氣體分子對(duì)容器壁所施加的壓力,其特點(diǎn)是在各個(gè)方向上壓力均相等??諝忪o壓分為絕對(duì)靜壓和相對(duì)靜壓。前者是以真空狀態(tài)絕對(duì)零壓為比較基準(zhǔn)的靜壓,恒為正值,例如大氣壓力即為絕對(duì)靜壓;后者是以當(dāng)?shù)卮髿鈮毫楸容^基準(zhǔn)的靜壓,即絕對(duì)靜壓與大氣壓力之差,如果管道中某點(diǎn)的絕對(duì)靜壓大于大氣壓則稱為正壓,反之稱為負(fù)壓??諝鈩?dòng)壓:動(dòng)壓是因空氣運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的,其特點(diǎn)是恒為正值并具有方向性。通風(fēng)技術(shù)空氣全壓:空氣的全壓是該點(diǎn)靜壓和動(dòng)壓的疊加。絕對(duì)全壓pt等于絕對(duì)靜壓ps與動(dòng)壓Hv相加,即:

55、 pt=ps+Hv 相對(duì)全壓Ht等于相對(duì)靜壓Hs與動(dòng)壓Hv的代數(shù)和,即: Ht=Hs+Hv 壓入式、抽出式通風(fēng)管道中某點(diǎn)的靜壓、動(dòng)壓、全壓的測(cè)定結(jié)果如圖所示。圖a為壓入式通風(fēng),三種壓力的關(guān)系為Ht=Hs+Hv;圖b為抽出式通風(fēng),三種壓力的關(guān)系為 Ht = Hs - Hv 。粉塵凈化技術(shù)粉塵凈化方式:重力:氣流中的塵粒在重力作用下,自然沉降并從氣流中分離。離心力:含塵氣流做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),在離心力的作用下,塵??繎T性從氣流中分離。慣性碰撞:含塵氣流在運(yùn)動(dòng)過程中遇到水滴、纖維等物體時(shí),由于氣流方向發(fā)生變化,塵粒與物體相碰撞。截留:含塵氣流繞過水滴、纖維等物體表面時(shí),塵粒與物體表面接觸而被截留。擴(kuò)散:微

56、小粉塵粒子隨氣體分子一起做布朗運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過程中與物體表面相接觸,從氣流中分離。凝聚:塵粒通過超聲波、加濕等凝并作用,使微小的塵粒凝并增大。靜電力:帶有電荷的塵粒,在靜電力的作用下從氣流中分離。 粉塵凈化技術(shù)除塵器類型:機(jī)械除塵器:包括重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等,此類除塵器效率較低,常用作多極除塵系統(tǒng)的前級(jí)。過濾除塵器:包括袋式除塵器、纖維層除塵器、顆粒層除塵器等,其原理是利用慣性碰撞、截留和擴(kuò)散等作用捕集粉塵。此類除塵器效率高,但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。濕式除塵器:包括泡沫除塵器、濕式旋風(fēng)除塵器、濕式纖維除塵器和金屬絲除塵器及文氏管除塵器等。此類除塵器主要以水為介質(zhì),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,除塵效率高。靜

57、電除塵器:包括干式與濕式靜電除塵器,是利用塵粒荷電后,在靜電力作用下分離的原理捕集粉塵,此類除塵器效率高,成本也高。 粉塵凈化技術(shù)除塵器性能除塵效率:包括總效率和分級(jí)效率。前者是指除塵器所捕集下來(lái)的粉塵量占進(jìn)入除塵器的總粉塵量的百分比。后者是指除塵器對(duì)某一粒徑或粒徑區(qū)間的粉塵的除塵效率。在除塵器運(yùn)行中,通常測(cè)定其入口風(fēng)量與粉塵濃度和排出口風(fēng)量與粉塵濃度。在入、排口風(fēng)量相等的情況下,除塵效率計(jì)算式為: %100112cc粉塵凈化技術(shù)式中 C1除塵器入口風(fēng)流中的粉塵濃 度, mg/m3; C2除塵器出口風(fēng)流中的粉塵濃度, mg/m3。多極串聯(lián)時(shí),除塵器的總效率為:式中1、2每一級(jí)除塵器的除塵效率。

58、%10011121 粉塵凈化技術(shù)處理風(fēng)量:指能滿足凈化系統(tǒng)所需風(fēng)量的要求,各類不同規(guī)格、型號(hào)的除塵器都有適宜的處理風(fēng)量范圍,可作為選用的依據(jù)。阻力:指除塵器的入口與出口間的壓力損失,主要決定于除塵器的結(jié)構(gòu)型式,通常由下式計(jì)算:式中 除塵器阻力系數(shù),由實(shí)驗(yàn)確定; 與相對(duì)應(yīng)的風(fēng)速,m/s; 空氣密度,kg/m3。經(jīng)濟(jì)性:指除塵器設(shè)備費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、輔助設(shè)備費(fèi)、維修費(fèi)以及占地面積等。 a,22h粉塵凈化技術(shù)車間粉塵濃度測(cè)定:目前我國(guó)以質(zhì)量濃度為標(biāo)準(zhǔn),采用濾膜測(cè)定方法。主要器材:包括濾膜、采樣頭、流量計(jì)、抽氣裝置、天平、干燥器等。濃度計(jì)算:在抽氣機(jī)作用下,使一定流量的含塵氣流通過濾膜,塵粒被阻留于濾膜上。

59、測(cè)塵系統(tǒng)如圖所示。粉塵濃度用下式計(jì)算:式中m1采樣前濾膜的質(zhì)量,mg;m2采樣后濾膜的質(zhì)量,mg;Q采樣流量,L/min;t采樣時(shí)間,min。 mmmmgQtC312/,1000粉塵凈化技術(shù)粉塵采樣時(shí)應(yīng)注意下列事項(xiàng):采樣位置應(yīng)在工人呼吸帶,距地面高1.5m左右;采樣頭入口迎向風(fēng)流,只有特殊情況下可垂直于風(fēng)流;采樣時(shí)間在連續(xù)產(chǎn)塵作業(yè)20min后開始,一般不少于10min;采樣流量為1540L/min;濾膜采樣量不大于20mg,增重不小于1mg。有害氣體凈化技術(shù)燃燒法 燃燒法是通過氧化反應(yīng)將有害氣體中的烴類成分轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水,其他成分也可轉(zhuǎn)化為易于回收或允許向大氣中排放的物質(zhì)。對(duì)于有機(jī)溶劑蒸氣

60、和碳氧化合物常采用燃燒法進(jìn)行凈化處理。燃燒法分為熱力燃燒和催化燃燒兩類,前者主要利用鍋爐燃燒室或生產(chǎn)用的加熱爐實(shí)現(xiàn);后者是利用催化劑在低溫下實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的完全氧化。冷凝法 對(duì)于濃度高、冷凝溫度高的有害蒸氣如電鍍時(shí)產(chǎn)生的鉻酸蒸氣,可采用冷凝法使其從廢氣中分離。 有害氣體凈化技術(shù)吸收法 吸收法的原理是用一定比例的液體與混合氣體接觸,通過分子擴(kuò)散作用使吸收質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相的質(zhì)量傳遞過程。此種方法廣泛應(yīng)用于有害氣體的凈化,如硫氧化物、氮氧化物、氯化氫和硫化氫等。常用的吸收裝置有噴淋塔、填料塔、湍流塔、篩板塔和文丘里吸收塔等。 有害氣體凈化技術(shù)對(duì)吸收裝置有以下基本要求: (1)氣液之間接觸面積大、時(shí)間

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