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1.1 氧氣的特性

氧氣本身不能燃燒，但它是一種化學(xué)性質(zhì)十分活潑的助燃?xì)怏w，是一種強(qiáng)氧化劑。氧氣與其他物質(zhì)結(jié)合生成氧化物，氧化反應(yīng)一直在進(jìn)行，與氫氣、乙炔、甲烷、煤氣、天然氣等可燃?xì)怏w按一定比例混合時(shí)，極易發(fā)生爆炸。其化學(xué)反應(yīng)能力隨氧氣壓力和溫度的升高而明顯增強(qiáng)。氧氣純度越高，壓力越高，危險(xiǎn)性也就越大。各類油脂與高壓氧氣接觸，都會(huì)發(fā)生激烈的氧化反應(yīng)，很快燃燒甚至爆炸。所以氧氣不僅是一種助燃?xì)怏w，而且能促使某些可燃物質(zhì)自燃。

1.2 氧氣爆炸

a.物理爆炸。

沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也沒(méi)有明顯的溫度升高，一般在常溫下，壓力容器或管道爆裂是因?yàn)闅鈮撼^(guò)屈服極限，甚至超過(guò)強(qiáng)度極限。如果氧氣瓶使用時(shí)間長(zhǎng)了，腐蝕嚴(yán)重，瓶壁變薄又沒(méi)有檢查，以致充氣時(shí)或充氣后發(fā)生物理超壓爆炸。

b.化學(xué)爆炸。

有化學(xué)反應(yīng)，高溫高壓，瞬間爆炸，如果氫氣和氧氣混合在瓶子里，遇火就會(huì)爆炸。

c.氧氣爆炸。

爆炸必須有可燃物、氧化劑、激發(fā)能量三者同時(shí)存在，氧氣和液氧都是強(qiáng)氧化劑，當(dāng)可燃物與氧氣混合，有激發(fā)能量源存在時(shí)，雖然會(huì)發(fā)生燃燒，但不會(huì)爆炸。只有當(dāng)氧氣與可燃?xì)怏w混合均勻，且體積分?jǐn)?shù)在爆炸極限以內(nèi)時(shí)，遇到激發(fā)能量才會(huì)引發(fā)爆炸。這也是燃燒條件與爆炸條件的唯一區(qū)別。

1.3 氧氣管道爆炸的原因

氧氣管道發(fā)生過(guò)太多的燃燒爆炸事故，而大多數(shù)都是在控制閥門開(kāi)啟的時(shí)候發(fā)生的。氧氣管道是鋼鐵材質(zhì)，一旦在有氧狀態(tài)下鐵素體著火，溫度急劇上升，鋼管就會(huì)燒熔。分析原因，一定是突發(fā)的激振能量引起的，閥門內(nèi)肯定有油脂等可燃物質(zhì)。激振能量包括機(jī)械能，如沖擊、摩擦、絕熱壓縮等；熱能，如高溫氣體、火焰等；電能，如電火花、靜電等。

氧氣管道內(nèi)或閥門入口處摩擦產(chǎn)生的鐵銹、灰塵、焊渣等產(chǎn)生高溫而燃燒，與這些雜質(zhì)的種類、粒度、氣體流速有關(guān)。鐵粉易與氧氣發(fā)生燃燒，而且粒度越細(xì)，著火點(diǎn)越低，氧氣流速越快，越容易燃燒。

1.4 氧氣閥門起火的原因

氧氣閥門發(fā)生燃燒事故的必要條件是點(diǎn)火源，如果沒(méi)有點(diǎn)火源，氧氣閥門就不會(huì)燃燒。點(diǎn)火源中的火焰是氧氣管道起火爆炸的直接原因。產(chǎn)生火焰的原因很多，有粒子撞擊、絕熱壓縮、摩擦、靜電等。管道安裝時(shí)，如果接地不夠，氣流與管壁摩擦產(chǎn)生靜電，當(dāng)電位積累到一定值時(shí)，就可能產(chǎn)生電火花，導(dǎo)致管道內(nèi)的氧氣燃燒。

1.5 氧氣閥門運(yùn)行過(guò)程中的潛在危險(xiǎn)

當(dāng)氧氣管道內(nèi)存在300～400℃低燃點(diǎn)可燃物質(zhì)時(shí)，低燃點(diǎn)物質(zhì)能在氧氣中迅速燃燒，放出熱量，溫度達(dá)800～900℃，從而引起氧氣閥門燃燒。氧氣管道中的低燃點(diǎn)可燃物質(zhì)一般為鐵（Fe）及氧化鐵（FeO）固體顆粒或粉末，通常為鐵銹、焊渣等物質(zhì)。當(dāng)快速開(kāi)啟、關(guān)閉閥門時(shí)，管道內(nèi)氧氣流速帶動(dòng)固體顆粒與閥門入口或管壁發(fā)生碰撞、摩擦。閥門開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間越短，氧氣流速越大，摩擦產(chǎn)生的熱量越高。此時(shí)氧氣產(chǎn)生絕熱壓縮溫升，理論計(jì)算可達(dá)300～500℃溫升，管道內(nèi)的鐵銹、焊渣等低燃點(diǎn)物質(zhì)將發(fā)生燃燒。由于閥門開(kāi)啟速度過(guò)快，閥門出口處氧氣流速可能達(dá)到音速，形成6-7kV靜電，當(dāng)電位差達(dá)到2kV以上時(shí)就會(huì)產(chǎn)生火花放電。
綜上所述，煤化工空分裝置生產(chǎn)的氧氣純度在99.6%左右，管道內(nèi)氧氣輸送壓力高，閥門啟閉時(shí)間短是產(chǎn)生氧氣流速過(guò)快的主要因素。