王媛原
摘要:本文分析電爐法進(jìn)行黃磷生產(chǎn)的技術(shù)工藝,闡釋黃磷儲(chǔ)罐種類以及火災(zāi)事故的特征,且針對(duì)黃磷儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)的具體情況,探究撲救火災(zāi)的有效對(duì)策等。
關(guān)鍵詞:生產(chǎn)區(qū);黃磷儲(chǔ)罐;火災(zāi)撲救;有效對(duì)策
黃磷是一種化工原料,在化肥、軍工產(chǎn)品以及農(nóng)藥等的實(shí)際生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。當(dāng)前我國(guó)是黃磷產(chǎn)出口大國(guó),每年的產(chǎn)出量都非常多。黃磷屬于性質(zhì)極為活潑的一種化學(xué)物質(zhì),在空氣中會(huì)自燃,稍有不慎就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的火災(zāi)事故。黃磷火災(zāi)撲救難度高,危險(xiǎn)性大。通過(guò)分析生產(chǎn)區(qū)黃磷儲(chǔ)罐的火災(zāi)危險(xiǎn)性,探究火災(zāi)撲救的有效對(duì)策是十分必要的。
1 黃磷的生產(chǎn)工藝、黃磷儲(chǔ)罐類型以及危險(xiǎn)性
1.1生產(chǎn)工藝
黃磷的電爐法制作工藝流程為:配料—加料—電爐加熱1500℃制磷—爐氣除塵—磷氣冷凝—爐氣排放—粗磷精制70-80℃—精磷存儲(chǔ)灌裝[1]。
1.2黃磷儲(chǔ)罐的種類
在制造生產(chǎn)黃磷的整個(gè)工藝流程當(dāng)中,為了能夠滿足保溫、灌裝以及虹吸輸轉(zhuǎn)的需要,黃磷儲(chǔ)罐會(huì)被設(shè)計(jì)成為很多不同的種類。按照用途進(jìn)行劃分,可分為集磷槽、預(yù)沉槽、精制槽、成品槽、泥磷槽等。按照容量進(jìn)行劃分,可分為容量十幾噸的預(yù)沉槽、精制槽等,同時(shí)也有容量超幾千噸的成品儲(chǔ)罐等。按照儲(chǔ)罐外形進(jìn)行劃分,可分為圓柱罐、立式罐、臥式罐等,其中還包含架空設(shè)計(jì)并未安裝到鋼架之上的錐體罐,比如精磷罐與泥磷罐等。
1.3可燃物料
生產(chǎn)區(qū)當(dāng)中的黃磷儲(chǔ)罐可燃物料通常就是黃磷、泥磷。
1.3.1黃磷
常溫狀態(tài)之下黃磷是白、黃顏色的蠟狀固體,有濃郁的大蒜臭味,在水中不溶解,溶于CS2,其相對(duì)密度在20℃的時(shí)候?yàn)?.82,熔點(diǎn)是44.1℃,沸點(diǎn)是280℃,自燃點(diǎn)是34℃左右,一般都需要浸在水中進(jìn)行保存。其有劇毒,經(jīng)口的半數(shù)致死量是1mg/kg,在空氣當(dāng)中的最大容許濃度是0.03mg/m3。為了有助于黃磷的輸送,所有裝有黃磷的儲(chǔ)罐、輸送管道中都要設(shè)計(jì)成夾層結(jié)構(gòu)的,使用蒸汽、熱水加熱的方式進(jìn)行加熱處理,將溫度保持在70-80℃的范圍之內(nèi),黃磷則能夠一直處于液態(tài)。因?yàn)檫@個(gè)溫度會(huì)比其自燃點(diǎn)高出很多,因此如果儲(chǔ)罐當(dāng)中的液態(tài)黃磷產(chǎn)生滴、漏、冒、跑等情況,遇到空氣就會(huì)馬上自燃,當(dāng)泄漏量比較大的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生流淌火災(zāi)[2]。因?yàn)辄S磷的自燃點(diǎn)比較低,同時(shí)其燃燒速度比較快,因此火場(chǎng)當(dāng)中的黃磷無(wú)法變成磷蒸汽的爆炸性混合物,所以固態(tài)和液態(tài)的黃磷雖然會(huì)快速而猛烈的燃燒,但是并不會(huì)發(fā)生爆炸。
1.3.2泥磷
在生產(chǎn)黃磷的時(shí)候,磷爐氣當(dāng)中摻雜著很多雜質(zhì),比如礦塵以及焦炭等,在經(jīng)過(guò)洗氣塔水洗冷卻之后,會(huì)于收磷槽當(dāng)中和黃磷變成乳狀混合物,也就是泥磷。熔融狀態(tài)之下,泥磷在水層與磷層之間,但其同磷層并不存在明顯界面?;谒淳频姆绞剑屇嗔缀途啄軌?qū)崿F(xiàn)分離,泥磷就會(huì)被運(yùn)輸?shù)侥嗔撞郛?dāng)中儲(chǔ)存起來(lái)。通常來(lái)講,完成1t黃磷的生產(chǎn)就會(huì)產(chǎn)生350kg的泥磷。精制程度的不同會(huì)影響泥磷當(dāng)中的含磷量,通常含磷比為5%-40%,其中很多雜質(zhì),比如SiO2,CaO,C,F(xiàn)e2O3,Al2O3等多種成分。
1.4火災(zāi)特征
1.4.1倒塌
因?yàn)辄S磷儲(chǔ)罐屬于夾層結(jié)構(gòu),其基于底部架空而實(shí)現(xiàn)支撐,儲(chǔ)罐特別容易倒塌。為了能保溫會(huì)讓黃磷處在液體狀態(tài),黃磷儲(chǔ)罐都會(huì)被設(shè)計(jì)成為夾層結(jié)構(gòu),基于鋼管焊接把內(nèi)層與外層都隔開,夾層之間連接有蒸汽管,能夠進(jìn)沖入熱水實(shí)現(xiàn)保溫的目標(biāo)。為了有助于虹吸輸轉(zhuǎn)的便利性,黃磷儲(chǔ)罐通常會(huì)基于架空設(shè)計(jì),在鋼架的承重構(gòu)件上進(jìn)行安裝,管底和地面的落差一般要超過(guò)2m[3]。如果黃磷儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)卻沒有及時(shí)進(jìn)行冷卻,鋼架就會(huì)因?yàn)槭軣岫a(chǎn)生嚴(yán)重變形,失去原有的支撐力,致使罐體產(chǎn)生倒塌。
1.4.2堵漏困難
黃磷儲(chǔ)罐的管件連接非常多,進(jìn)行堵漏施救非常困難。為了能夠?yàn)橐后w黃磷的虹吸輸轉(zhuǎn)提供便利,很多企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中都會(huì)在儲(chǔ)罐的底部位置上安裝管道與閥門,以此對(duì)黃磷進(jìn)行輸送。黃磷儲(chǔ)罐的泄漏事故當(dāng)中,因?yàn)辄S磷、泥磷、熱水回流、排水管等存在阻攔的情況,堵漏工具無(wú)法靠近泄漏的位置,這也會(huì)導(dǎo)致堵漏施救的方式難以及時(shí)開展。
1.4.3施救困難
黃磷火災(zāi)一般都是流淌火,會(huì)產(chǎn)生立體形式的燃燒,滅火施救的難度非常大,黃磷在34℃的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生自燃,因此如果液體黃磷產(chǎn)生泄漏,遇到空氣之后就會(huì)立即著火,燃燒溫度至少在1000℃以上,著火的過(guò)程當(dāng)中還會(huì)產(chǎn)生有毒的濃煙,主要成分是P2O5。如果儲(chǔ)罐中的黃磷儲(chǔ)量比較多,會(huì)使黃磷泄漏量被動(dòng)增加。從泄漏位置噴射出來(lái)的黃磷,會(huì)在泄漏位置與地面間的空間持續(xù)泄漏,同時(shí)還會(huì)一邊滴落一邊燃燒,流到哪里就會(huì)在哪里燃燒,形成面積非常大的流淌火,這樣的情況會(huì)導(dǎo)致整個(gè)火場(chǎng)變成立體形式蔓延、燃燒的形式。
1.4.4危害施救人員
黃磷火災(zāi)屬于流淌火,且在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體,對(duì)施救人員的生命安全產(chǎn)生嚴(yán)重危害,黃磷燃燒時(shí)產(chǎn)生有毒的白色煙霧,主要成分是P2O5,會(huì)嚴(yán)重威脅滅火人員的生命安全,導(dǎo)致火災(zāi)撲救無(wú)法有序開展,更會(huì)將現(xiàn)場(chǎng)滅火救援隊(duì)員灼傷。如果被黃磷灼傷,其深度可達(dá)骨骼,血磷增高。有黃磷接觸史或其煙霧吸入史者,局部創(chuàng)面有大蒜樣臭氣的煙霧,于暗處可見有熒光出現(xiàn),燒傷創(chuàng)面呈棕褐色或黑色。伴有呼吸道損傷時(shí),血?dú)夥治鲇械脱跹Y、高碳酸血癥表現(xiàn)。
1.4.5污染環(huán)境
含磷廢水會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生污染,同時(shí)還會(huì)形成新的火點(diǎn),導(dǎo)致嚴(yán)重的人員燒傷。黃磷燃燒中如果遇到水會(huì)窒息而熄滅,但滅火過(guò)程當(dāng)中如果沒有對(duì)含磷廢水進(jìn)行及時(shí)收集,則會(huì)流淌到河流湖泊當(dāng)中,對(duì)水體產(chǎn)生極為嚴(yán)重的污染,導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染事故。如果生產(chǎn)區(qū)的器材裝備以及人員沾染到黃磷廢水,水分完全蒸發(fā)之后,暴露在空氣當(dāng)中的黃磷就會(huì)自燃而起火,產(chǎn)生新的起火點(diǎn),同時(shí)會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員產(chǎn)生灼傷。
2 撲救黃磷儲(chǔ)罐火災(zāi)事故的有效對(duì)策探討
2.1對(duì)流淌火進(jìn)行有效管控
在黃磷儲(chǔ)罐的火災(zāi)事故中,黃磷一般都是在持續(xù)泄漏、滴落、流淌和燃燒的,火場(chǎng)的燃燒面積會(huì)非常大。如果沒有對(duì)流淌火進(jìn)行及時(shí)有效的管控,流淌火不僅會(huì)對(duì)儲(chǔ)罐的支撐構(gòu)件進(jìn)行持續(xù)加熱,更會(huì)讓罐體有嚴(yán)重的坍塌危險(xiǎn)。在對(duì)黃磷儲(chǔ)罐的泄漏火災(zāi)進(jìn)行處理的時(shí)候,一定要在儲(chǔ)罐泄漏位置的下方進(jìn)行圍堰注水,對(duì)流淌火進(jìn)行有效管控,這樣才能夠?yàn)閾渚裙ぷ鞯拈_展奠定有效基礎(chǔ)。圍堰一般可以是砂袋、水泥、磚石以及泥土等諸多材料,圍堰的構(gòu)筑要求就是要有良好的強(qiáng)度與保水密封性,保證其不會(huì)產(chǎn)生潰堤垮壩的情況。
2.2冷卻保護(hù)
對(duì)于鋼骨架支撐的強(qiáng)度來(lái)講,溫度的影響是非常大的,當(dāng)溫度在400℃左右的時(shí)候,鋼鐵就會(huì)逐漸軟化,溫度達(dá)到700℃的時(shí)候,其就會(huì)喪失支撐力。生產(chǎn)區(qū)黃磷儲(chǔ)罐的火災(zāi)事故中,黃磷的持續(xù)燃燒就會(huì)產(chǎn)生高溫,會(huì)威脅儲(chǔ)罐承載系統(tǒng)。所以,在對(duì)黃磷火災(zāi)進(jìn)行撲救的時(shí)候,需要使用開花水流、噴霧水對(duì)儲(chǔ)罐的稱重鋼架實(shí)施持續(xù)不斷的冷卻保護(hù),以免鋼架出現(xiàn)倒塌[4]。
2.3對(duì)泄漏源進(jìn)行有效管控
黃磷儲(chǔ)罐停止泄漏才能夠把火災(zāi)事故完全撲滅,倘若未能對(duì)黃磷泄漏情況進(jìn)行有效處理,只是使用水、配合滅火器等進(jìn)行噴射,是不能將黃磷火災(zāi)完全撲滅的。所以在流淌火得以有效控制之后,要遵照黃磷儲(chǔ)罐的泄漏情況使用有效措施處理泄漏源。
2.3.1工藝堵漏
使用關(guān)閥、斷料、停止供熱和及時(shí)補(bǔ)水等方式,想法讓黃磷儲(chǔ)罐能夠不再泄漏和燃燒。
2.3.2黏土堵漏
當(dāng)泄漏點(diǎn)位置比較小,泄漏源靜壓也比較低的時(shí)候,可使用稀泥土等帶有黏性的物質(zhì)在泄漏位置進(jìn)行粘堵,讓黃磷儲(chǔ)罐不再滴漏著火。
2.3.3抽吸堵漏
泄漏位置距離黃磷液面非常近,就可以用吸管將黃磷抽走,轉(zhuǎn)移至其他容器當(dāng)中,使黃磷液面比泄漏口的位置低,實(shí)現(xiàn)止漏滅火的目標(biāo)。
2.3.4填埋窒息
針對(duì)距離地面較近的儲(chǔ)罐泄漏位置,當(dāng)儲(chǔ)量較大、泄漏口距離黃磷液面較遠(yuǎn),可使用砂石、土對(duì)泄漏位置進(jìn)行埋填,這樣黃磷泄漏會(huì)由于窒息而熄滅,使用抽吸的方式進(jìn)行后續(xù)處理。
2.3.5倒罐輸轉(zhuǎn)
如果黃磷儲(chǔ)罐泄漏事故不具備上述幾項(xiàng)操作的條件,要增加倒罐輸轉(zhuǎn)的處理力度,使用多臺(tái)黃磷抽吸設(shè)備,將產(chǎn)生泄漏的黃磷儲(chǔ)罐中剩余的黃磷及時(shí)輸轉(zhuǎn)至安全罐當(dāng)中,這樣也能夠?qū)崿F(xiàn)止漏、撲救火災(zāi)的目標(biāo),避免產(chǎn)生更為嚴(yán)重的安全事故。
2.4強(qiáng)化提升安全防護(hù)和急救意識(shí)
參加滅火救援的人員一定要聽從指揮,佩戴好防毒面具,穿防護(hù)服,同時(shí)不要接觸到含磷的廢水,以免被燒傷。提升施救人員的環(huán)境保護(hù)意識(shí),滅火過(guò)程當(dāng)中及時(shí)對(duì)廢水進(jìn)行收集與處理,以免產(chǎn)生環(huán)境污染事故。人員被燒傷時(shí), 應(yīng)立即滅火,脫去已污染的衣服,并用大量流動(dòng)清水沖洗創(chuàng)面。如口腔、眼部沾有磷時(shí),可用高錳酸鉀漱口或清洗。轉(zhuǎn)運(yùn)傷員時(shí),創(chuàng)面用蘇打水或清水濕敷料覆蓋,以隔絕空氣,切不可用油脂性敷料包扎。
3 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,生產(chǎn)區(qū)黃磷儲(chǔ)罐發(fā)生火災(zāi)是一種非常典型的危險(xiǎn)化學(xué)品安全事故,國(guó)際經(jīng)濟(jì)、科技的快速發(fā)展,更多新的技術(shù)工藝、材料等被廣泛應(yīng)用,危險(xiǎn)化學(xué)品事故發(fā)生的頻率也在不斷增加。危險(xiǎn)化學(xué)品事故的應(yīng)急救援要求具有良好的專業(yè)性,故對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品事故的應(yīng)急救援處置技術(shù)、方式等進(jìn)行深入探究與分析,有助于消防救援人員提升其危險(xiǎn)化學(xué)品事故的應(yīng)急處置能力和水平,確保國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。
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