氧气安全

第一部分 氧气安全基本知识

氧气为无色无臭气体，是助燃气体，常用于切割、焊接金属和冶金，还用于制造医药、染料、炸药等。

1、对人体的危害

氧气进入人体途径主要是通过呼吸。

常压下，当空气中的氧气浓度超过40％时，人就有可能发生氧中毒。吸入氧浓度在40％～60％时，人会感觉胸骨后不适，轻咳，进而胸闷，胸骨后有烧灼感，呼吸困难，咳嗽加剧，严重时可发生肺水肿，甚至出现呼吸窘迫综合征。

吸入氧浓度达到80％以上时，人会表现出面部肌肉抽动、面色苍白、眩晕、心动过速、虚脱，继而全身强直性抽搐、昏迷、呼吸衰竭，最终死亡。

长期处于氧气分压为60千帕至100千帕（相当于吸入氧浓度40％左右）的条件下会发生眼损害，严重者失明。

2、急救措施

吸入过量氧气时，要迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅。若呼吸停止，立即进行人工呼吸，必要时就医。

3、防护措施

生产和使用氧气过程中要密闭操作，并提供良好的自然通风条件。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。生产和使用时，应远离火种、热源，远离易燃、可燃物，避免与活性金属粉末接触。工作场所严禁吸烟，还要避免高浓度吸入。

个人一般不需要特别的防护，只需穿戴一般的工作服和手套即可。

4、消防措施

氧气是氧化剂，而氧化剂是火灾发生的三要素之一。

氧气能氧化大多数活性物质，能与易燃气体（如乙炔、甲烷等）形成爆炸性的混合物。

当氧气的容器或生产设备附近发生火灾，要用水保持其容器冷却，以防其受热爆炸并急剧助长火势。迅速切断气源，用水喷淋保护切断气源的人员。

5、泄漏应急处理

氧气泄漏时，要迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并对污染区进行隔离，切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，避免与可燃物或易燃物接触，尽可能切断泄漏源。同时，合理通风，加速扩散。

6、储运注意事项

氧气充装站的实瓶区与空瓶区之间必须设置防爆墙，其厚度不应于小120毫米，高度不应低于2000毫米，材料应为钢筋混凝土或其他不燃的、强度不低于钢筋混凝土的材料。

氧气应储存于阴凉、通风的库房，远离火种、热源，库温不宜超过30℃，与易燃物或可燃物、活性金属粉末等分开存放。储区应备有相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。搬运时要轻装轻卸，防止钢瓶及附件损坏。

氧气钢瓶不得沾污油脂。采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。

钢瓶一般平放，并应将瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超过车辆的防护拦板，并用三角木垫卡牢，防止滚动。严禁与易燃物或可燃物、活性金属粉末等混装混运。夏季应早晚运输，防止日光暴晒。

第二部分 氧气管道燃爆机理分析及氧气管道安全使用

1、氧气管道燃爆机理

从燃爆“三要素”的机理进行分析 , 氧气管道材质一般是碳素钢或不锈钢 , 因含碳 , 属可燃性材料 , 而且铁素体燃烧时放热量大 , 升温很快。氧气管道内输送的高纯、高压氧气 , 是极强的氧化剂 , 纯度愈高 , 压力愈高 , 氧化性愈强 , 愈危险。导致氧气管道燃烧爆炸的激发能源有多种:

(1) 阀门在高、低压段之间突然打开时 , 低压段氧气急剧压缩 , 由于速度很快 , 来不及散热 , 形成所谓的“绝热压缩”, 局部温度猛升 , 成为着火能源;

(2) 启闭阀门时 , 阀瓣与阀座的冲击、挤压及阀门部件之间的摩擦;

(3) 高速运动的物质微粒 (如铁锈、灰尘、焊渣和杂质等) 与管壁摩擦 , 相互冲击和在阀门、弯头、分岔头、变径管及焊瘤等处的冲击碰撞;

(4) 加热面、火焰、辐射热等外部高温;

(5) 静电感应;

(6) 油脂引燃;

(7) 铁锈、铁粉的触媒作用等。

在碳钢、不锈钢材质的氧气管道内输送高纯、高压氧气 , 这是工业生产的实际需要。为了杜绝或减少氧气管道燃爆事故 , 在设计、制造、安装、使用和管理等各个环节采取必要措施 , 以防止形成激发能源 , 这是氧气管道安全技术的关键。

2、氧气管道安全使用

(1) 氧气管道要经常检查维护。碳钢管宜 3～5 年除锈、刷漆 1 次 , 防止锈蚀。碳钢主干管宜 5年进行 1 次吹扫 , 防止铁锈增多聚集 , 引发火灾管壁厚度宜 5 年测量 1 次 , 主要测定弯头及调节阀后的管道 , 保证这些易冲刷、磨损部位的安全厚度。每年对安全接地装置进行 1 次检查。

(2) 氧气管道上的安全阀、压力表等安全装置要定期检验 , 1 年 1 次 , 要求灵敏、准确 , 防止超压 , 防止氧气泄漏。

(3) 氧气管道不得乱接乱用 , 严禁用氧吹风 ,用氧生炉子等。不得在运行中的氧气管道上打火引弧 , 避免引起火灾。

(4) 氧气管道动火作业前 , 应制定动火方案 ,其内容包括负责人、作业流程图、操作

方案、安全措施、人员分工、监护人和化验人等。方案需经安全主管部门批准 , 并办理动火许可手续。氧气处理干净 (放散或用氮气、无油空气置换) , 氧含量小于23 %时 , 方准动火。对动火作业不够重视 ,方案不完善 , 责任不落实 , 措施不严密 (尤其是与氧源堵盲板隔离等) , 化验监督不适时、不到位等造成的燃爆与人员伤亡事故已屡见不鲜 , 应特别注意。

(5) 氧气管道进行重大作业时 , 必须预先制定详细作业方案 (包括流程、方法、步骤、时间、部位、分工、范围、责任、监护和确认等) , 经有关主管部门批准、落实 , 方能实施。

(6) 手动氧气阀门的开启应缓慢进行 , 操作者应站在阀门侧面 , 以防出事伤人。开启带小旁通阀的氧气阀门时 , 应先开小旁通阀 , 使阀后低压段先缓慢充压 , 当主阀上、下游侧高、低压段压差 ≤013MPa时再开主阀。如果氧气阀门在高、低压段之间突然快速打开 , 低压段会急剧充氧压缩 , 由于速度快 , 来不及散热 , 形成绝热压缩 , 局部温度猛升 , 成为着火能源。

设氧气阀门突然打开前后氧气压力 (即绝热压缩前后氧气压力) 分别为 P1 (011MPa) 和 P21(113MPa) , 氧气阀门突然打开前后氧气温度 (即绝热压缩前后氧气温度) 分别为 T1 (30 ℃, 即303K) 和 T2 , 氧气绝热指数 K 为 1139 , 根据绝热压缩公式可求出绝热压缩后低压段的温度 T2为:

( k - 1)/ kT2 = T1 ( P2/ P1) =62213K (34913 ℃)

这个温度足以使管道内铁粉、铁锈或阀门有机填料物质着火。快速开启氧气阀门很危险 , 阀门前后压差愈大愈危险。

(7) 调节压力或流量的氧气阀门 , 由于负荷变化大 , 氧气流速大 , 是事故多发源。对这种阀门要求高 , 一般采用铜合金或不锈钢阀 , 气动摇控操作 , 避免发生事故并伤人。因而禁止将非调节阀门作调节使用。

(8) 由于氧气管道或阀门着火时是向上游侧蔓延 , 发生事故应立即切断上游侧气源 , 防止事故进一步扩大。

(9) 氧气阀门、阀杆丝扣的润滑严禁用普通油脂 , 要用不着火的合格硅油、硅脂或二硫化钼。

(10) 当氧气管道设有液氧汽化补充设施时 , 切忌使低温液氧进入常温氧气管道 , 以免冻裂普通碳钢管道或发生液氧剧烈汽化、体积猛烈膨胀 (为常压下的 800 倍) 、压力激增的超压恶性燃爆事故

(11) 管道氧气应采取干燥氧气输送 , 氧压机冷却器漏水要及时处理 , 防止氧气管道内壁生锈 ,引发燃爆事故。

(12) 氧气管道系统中的氧气过滤器 , 应定期清扫 , 清除铁锈与异物 , 杜绝燃爆事故。氧气管道系统在施工、检修后 送氧前必须检查清扫氧气过滤器， 确认内部无杂物后方准送氧， 防止铁锈、焊, ,渣等异物积聚， 成为事故隐患， 确保送氧安全。

(13) 氧气管道使用单位应负责本单位氧气管道的安全管理工作。贯彻执行有关安全法律、法规和氧气管道的技术规程、标准。建立、健全本单位的氧气管道安全管理规章制度。指定专职或兼职的专业技术人员负责氧气管道安全管理工作。建立氧气管道技术档案 , 制定氧气管道定期检验计划 , 安排附属仪器仪表、安全保护装置的定期检验和检修 进行氧

气管道系统隐患检查与整改 对氧气管道实施专业化管理。对氧气管道操作人员和检查人员要进行安全技术培训 经考试合格后持证上岗

氧(O)是一种无色、无嗅、无味的气体。分子量 32。密度 11429。熔点- 21814℃。沸点- 183℃。能被液化和固化。液氧呈天兰色。略溶于水。在常温时不很活泼, 对许多物质不易发生作用; 但在高温时则很活泼, 能与多种元素直接化合。助燃物质。

氧气系统的主要防火防爆措施

(1)氧气压缩机采用无油润滑;

(2)凡与压缩氧气接触的零部件, 装入前必须严格脱脂去油, 用四氯化碳清洗干净;

(3)采取各种措施, 防止压缩氧气接触油类;

(4)做好设备维护, 保持各密封装置运行可靠;

(5)防止铁锈、焊渣等杂物进入系统;

(6)控制氧气流速;

(7)灌装氧气时要认真检查, 凡沾有油脂、气瓶余压小于0.05M Pa 时, 不得灌装; 开启阀门要缓慢, 以减轻气流冲击和摩擦; 不得超压充装。

第三部分 氧气案例分析

1、1980 年 4 月 24 日 20 时 15分 , 在鞍钢氧气厂氧气干管上开启闸板阀时 , 突然 着火爆炸 , 当场炸死操作者 3 人 , 阀体上部爆破 ,碳钢管道 <426 ×9mm 烧掉 417m, <325 ×10 烧掉 411m, 邻近的管道及4 个阀门局部烧掉 , 管道燃烧持续15 分钟 , 直至切断氧气来源才熄火 。

2、1985 年 10 月 28 日 15 时 35分 , 在天津钢厂二炼钢 , 新扩建的 DN250mm氧气管道 , 在开启闸板阀送氧时 , 发生一起恶性燃爆事故 , 当场死亡9 人 , 闸阀下部及阀后4～5m阀前近1 米管道全部烧熔 , 切断氧气来源后才熄火

3、1988 年 1 月 7 日 , 在鞍钢氧气厂 , 30000m / h空分设备氧气调压阀组在通氧调压过程中 , 开进口阀时突然发生燃烧爆炸事故 , 将在场调试的4 人全部烧死 , 进口截止阀烧毁 , 调节阀体烧坏 , 出口阀体部分烧掉 , 邻近的一组调节阀及进口阀也局部烧坏。

4、1992 年 3 月 20 日 , 在四川威远钢铁厂 , 高炉富氧鼓风试验 , 开氧气管道阀门送氧时发生燃烧爆炸事故 , 造成 14 人死亡 , 9 人受伤 (3 人重伤 , 6 人轻伤) , 损失惨重 。

5、1993年, 首钢氧气厂30000m /h制氧机减压阀组发生燃爆事故 , 造成3 人死亡 。

6、2008 年 2 月 22 日 09: 00 , 某大型钢铁公司新建炼钢厂 2 300t 转炉氧气调压室的氧气调节阀及上游的氧气过滤器和管道发生燃烧爆炸 , 有火焰 , 属化学性燃爆。调节阀被烧出一个洞 , 过滤器毁损 , 设备损坏严重 , 幸未伤人。检查另一台转炉的氧气过滤器 , 发现大量铁锈、焊渣、焊条头。这些都是施工遗留物 , 投产前未吹扫干净 , 全堵塞在氧气过滤器前。这些异物在高纯、高压、高速的氧气流中与钢管摩擦、撞击 , 成为燃爆

的激发源。氧气过滤器未定期清扫 , 大量异物堵塞、摩擦 , 也是燃爆诱因。可见 , 未处理干净的氧气过滤器因而成为安全隐患。此次事故发生时 , 氧气管道及阀门、管件先被引燃 , 温度急剧上升 , 壁厚烧熔减薄 , 强度迅速下降 , 承受不了氧气压力而发生爆炸。

7、2008年 3 月 27 日 22: 00 左右 , 某钢铁公司氧气厂在氧气管网随主体厂配套改造后 , 向用户送氧开阀门时发生一起氧气阀门 (DN300mm 球阀) 及管道燃爆事故 , 2 名阀门操作工当场死亡。事故原因是: 氧气球阀在大压差下 (阀前压力为119MPa , 阀后压力为 0) 开启过快 (按规定应在013MPa 压差以下缓慢开启) , 而氧气管道内铁锈、焊渣等异物较多 , 因新老管道交错、工期紧 , 未吹扫干净 , 同时也没有制定妥善的送氧方案 , 开阀时高压纯氧气流夹带铁锈、焊渣高速撞击氧气阀门和管道或与其摩擦 , 将氧气阀门和管道引燃 , 发生爆炸。