高压氧气管道的燃烧事故及防止措施

高压氧气管道的燃烧事故及防止措施

高压氧气管道的燃烧事故原因

高压氧气管道一般都采用钢管。但是在阀门的操作过程中，屡次发生过管道本身的燃烧引起高压氧气喷出的事故。还有在高压氧气瓶充装工厂中见到的高压氧气管道的燃烧弓[起的喷出事故，瓶阀飞出伤人等等。因案例较多，在此不再一一列举，事故案例可参见《深冷技术》。这种事故不是单纯的气体喷出事故，而是输送高压氧气的钢管或阀门，由于在里面的高压氧介质中被点火燃烧，使管壁穿孑L，喷出高压气体的事故。其直接原因是基于铁和氧之间的化学反应，是一种金属火灾。

在氧气中铁的燃烧反应

在氧气介质中，如果要燃烧金属，先把金属加热到一定燃点温度以上。在常压氧气下，不锈钢的燃点为1380~C，钢的燃点为1290℃，约10g的铁块燃点却降到930℃，约200目的铁粉为315℃。不管这样，在常压下氧气中的铁的燃点呈粉状时比较低，呈块状时燃点高，即铁粉颗粒越细，燃点温度越低。如果把氧气压力提高到3MPa时，氧气中的燃点约为842℃。所以在压力氧的条件下，燃点温度还要降低几十度乃至100℃左右。

铁在氧气中一旦被燃起来，它的燃烧热是非常大的。因此急剧升高温度呈现灼热状态，能生成氧化铁在熔化后被气流冲击。在连续不断地供给氧气的条件下，可使燃烧持续下去。氧和铁的化学反应及其燃烧热可由下式表示

Fe+

(3／4)02→(1/2)Fe2O3+408.3kJ/mal

每克铁的发热量为：

408．3／55．85=7.31kJ／g

燃烧每克铁所需氧气

(3/4)×22.4/55.85=0.3L/G

即在常温常压下燃烧每克铁时所需氧气量大约300mL。因此，铁如果继续燃烧时，需要的氧气比铁的体积多2360倍。由于这个原因，在氧气管上发生燃烧事故时，管路的燃烧方向是向着提供氧气的方向烧去。也就是向着与氧气流相反的方向传播。因此只要关闭管路的阀门，切断氧气的供应，就很容易消灭铁的燃烧。

氧气管路的点火原理

氧气管路自行燃烧，首先把管壁至少加热到块状燃点温度800~900℃以上。其次是否有可能把氧气管路加热到这样高的燃点温度。

1．氧气流中锈垢的摩擦

氧气在管道中高速流动，锈垢颗粒也随着一起流动，与管壁摩擦后产生热量。由于锈垢颗粒质量小，致使热量也很小。但管壁是无穷大，因此管壁的摩擦热量很快消失，故在管壁本身的温度上升并不明显。由于这个原因可认定管壁不可能被加热到燃点以上的温度。