第一節(jié) 制冷與空調(diào)作業(yè)事故及特點
第二節(jié) 制冷與空調(diào)作業(yè)事故原因分析
第三節(jié) 制冷作業(yè)的爆炸危害分析
第四節(jié) 制冷空調(diào)循環(huán)水水質(zhì)對制冷系統(tǒng)安全的影響
第一節(jié)制冷與空調(diào)作業(yè)事故及特點
制冷作業(yè)的事故歸納起來主要為爆炸、中毒、窒息、冷灼傷及火災(zāi)等。
一、制冷與空調(diào)作業(yè)事故種類
(一)制冷與空調(diào)作業(yè)爆炸事故
制冷作業(yè)發(fā)生的爆炸事故有兩種:一種為化學(xué)爆炸事故,一種為物理性爆炸事故。
1 化學(xué)爆炸事故
(1) 氨氣遇明火發(fā)生的爆炸事故
(2) 用氧氣對制冷系統(tǒng)試壓時發(fā)生的爆炸事故
(3) 焊接氨制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的爆炸事故
(4) 直燃式溴化鋰吸收式制冷機組火災(zāi)爆炸事故
2 物理性爆炸
(1) 制冷設(shè)備中的制冷劑具有較大的可壓縮性,受壓后體積收縮積聚能量,當(dāng)容器的容積較大時,一旦遇到意外情況,容器或系統(tǒng)管道爆破,制冷劑就會瞬間急劇膨脹,釋放出巨大的能量,形成物理性的爆炸,如制冷系統(tǒng)中制冷劑液體管路以及制冷劑的鋼瓶等受熱發(fā)生的爆炸事故均屬此類,也成液爆。
(2) 違章操作導(dǎo)致的設(shè)備超壓爆炸事故。制冷空調(diào)系統(tǒng)運行中,操作人員違反安全操作規(guī)程,違章作業(yè)導(dǎo)致設(shè)備系統(tǒng)超壓,若安全裝置失靈,其壓力超過設(shè)備強度,造成設(shè)備系統(tǒng)爆炸。
(二)火災(zāi)事故
氨制冷劑具有可燃性,遇到明火會燃燒,氨的自然溫度是630℃,空氣中的氨的含量達(dá)11%—14%時,即可點燃,產(chǎn)生爆炸和火災(zāi)事故。
(三)制冷劑的中毒、凍傷事故
1 氨泄漏造成的中毒事故
氨時一種有毒的刺激性氣體,能嚴(yán)重地刺激口、鼻和肺黏膜。氯氣不僅通過呼吸道和皮膚等造成人員的中毒事故,而且氨強烈的刺激性還造成對人眼睛的傷害,嚴(yán)重者造成眼睛失明。制冷作業(yè)中,曾發(fā)生多起 氨的泄漏造成的人員中毒事故。
2 氟利昂的窒息中毒(略)
3 制冷劑的凍傷事故
液體制冷劑濺到人的皮膚上會造成凍傷事故。液體制冷劑與皮膚接觸,造成皮膚和表面肌肉組織的損傷,特別是氨制冷劑,它不僅會凍壞肌肉組織,還腐蝕皮膚。這種腐蝕作業(yè)的癥狀與燒傷的癥狀相似,也稱為冷灼傷。
二、制冷空調(diào)作業(yè)事故特點
總結(jié)制冷空調(diào)作業(yè)所發(fā)生的事故,其事故的特務(wù)可以歸納為如下幾點:
(1) 群死群傷
(2) 財產(chǎn)損失大
(3) 社會影響大
(4) 操作人員違章操作造成的事故在制冷空調(diào)事故中所占比例較大
第二節(jié) 制冷與空調(diào)作業(yè)事故原因分析
制冷與空調(diào)作業(yè)發(fā)生的事故,其原因主要與以下因素有關(guān):
(1) 制冷系統(tǒng)的壓力
(2) 制冷系統(tǒng)的溫度
(3) 制冷劑的理化性質(zhì)
(4) 違章操作
一、由于制冷系統(tǒng)超壓而引起的危險
(一)冷凝壓力超高
冷凝壓力超高是制冷空調(diào)系統(tǒng)壓力超高的主要原因之一,設(shè)備超壓直接威脅制冷設(shè)備的安全運行。制冷設(shè)備冷凝壓力超高的主要原因是冷凝效果嚴(yán)重下降。
1 制冷空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)若出現(xiàn)以下故障將會導(dǎo)致冷凝壓力趨高。
(1) 冷卻水泵出現(xiàn)故障,導(dǎo)致冷卻水不足。
(2) 冷卻塔風(fēng)機故障,如風(fēng)扇電機皮帶折斷或松動導(dǎo)致風(fēng)機轉(zhuǎn)速減慢;水分布水眼堵塞,導(dǎo)致水流噴淋分布不均勻而造成冷卻塔換熱效果不好,冷凝器冷卻水進口溫度過高。
(3) 冷卻水進出管道閥門或過濾器堵塞,導(dǎo)致水流不足或中斷。
(4) 冷缺水管道內(nèi)有空氣,水泵出水壓力不穩(wěn)定。
(5) 冷凝器冷卻水管道結(jié)垢,導(dǎo)致冷凝器換熱率下降。
2 冷凝器有空氣等不凝性氣體,制冷空調(diào)系統(tǒng)在檢修過程中由于抽空不徹底,系統(tǒng)會殘留少量空氣,另外在充裝制冷劑或加油過程中操作不當(dāng),也會帶入少量空氣,這些空氣聚集在冷凝器中占據(jù)冷凝器的氣體空間,造成冷凝壓力升高。
3 冷凝器中制冷劑液體過多,過多的制冷劑液體覆蓋傳熱管,減少制冷劑氣體與冷卻水管的換熱面積,導(dǎo)致冷凝效果降低,制冷劑的氣體不能很好的冷凝成液體,而使制冷劑氣體壓力超高。
4 冷凝器中潤滑油積聚,也會降低熱交換效率,導(dǎo)致冷凝器冷凝壓力上升,產(chǎn)生超壓危險。
(二)制冷系統(tǒng)飽和蒸氣壓力增大
由于不正常的外部熱量的干擾,引起制冷系統(tǒng)飽和蒸氣壓力增大,如用熱氨或水對低溫蒸發(fā)系統(tǒng)融霜或在高溫環(huán)境下停機以及周圍環(huán)境期貨時,均會引起制冷系統(tǒng)內(nèi)飽和壓力增高,產(chǎn)生超壓危險。
(三)液體制冷劑充滿封閉空間所產(chǎn)生的危險
充滿制冷劑液體的管道和容器,由于環(huán)境溫度升高而引起制冷劑體積急劇膨脹,壓力驟升。因此,將充滿液體制冷劑管道兩端的閥門關(guān)閉,或在容器和鋼瓶中超量充裝液體制冷劑都是非常危險的。制冷系統(tǒng)運行中,可能發(fā)生液爆的部位應(yīng)特別注意,這些部位有:
(1) 冷凝器與儲液器之間的管道;
(2) 高壓儲液器至膨脹閥之間的管道;
(3) 二端有截止閥門的液體管道;
(4) 高壓設(shè)備的液位計;
(5) 在氨容器之間的液體平衡管;
(6) 液體分配站;
(7) 氣液分離器器出口閥至蒸發(fā)器(或排管)見的管路;
(8) 循環(huán)儲液器出口閥至氨泵吸入端的管路;
(9) 氨泵供液管道;
(10) 容器至緊急匯氨器之間的液體管道。
經(jīng)試驗證明,充滿液氨的鋼瓶,放在日光照射的場地上,半個小時就能爆炸,爆炸率百分之百。
(四)起火時制冷系統(tǒng)的超壓危險
制冷空調(diào)系統(tǒng)周圍環(huán)境或機房起火時十分危險的,而相當(dāng)多的制冷空調(diào)機房,即使是在制冷空調(diào)系統(tǒng)停止運行時,因為制冷劑尚在制冷系統(tǒng)里,起火時的溫度會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的液體制冷劑急劇膨脹,壓力驟升,造成超壓爆炸和制冷劑大量泄漏的危險。
另外,許多設(shè)置在地下室的制冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備,其容器上的安全閥排放口設(shè)在室內(nèi),一旦設(shè)備超壓,安全閥大量釋放制冷劑,卉對現(xiàn)場作業(yè)人員造成窒息中毒的危險。
二、直接由溫度引起的危險
(一)金屬在低溫下的脆性破壞
制冷設(shè)備在低溫的情況下應(yīng)有足夠的韌性,否則會因脆性破壞導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此,在低溫條件下,冷風(fēng)機應(yīng)采用耐腐蝕耐低溫和潮濕的低溫剛才,并具備足夠的韌性,讓鋼材脆性轉(zhuǎn)變溫度低于冷風(fēng)機的工作溫度,防止材質(zhì)脆性破壞。
(二)在封閉空間里載冷劑(水、鹽水等)的凍結(jié)
在制冷空調(diào)系統(tǒng)運行中,載冷劑的凍結(jié)是常見事故,如冷水機組冷媒水(也稱冷凍水)因水流不足或中斷時,導(dǎo)致蒸發(fā)器內(nèi)冷凍水溫急劇下降至零度以下,冷凍水管路結(jié)冰即凍結(jié),造成水管凍裂的設(shè)備事故。
(三)熱應(yīng)力產(chǎn)生的危險
制冷系統(tǒng)在運行操作過程中由于溫度的變化,會產(chǎn)生熱應(yīng)力的影響,系統(tǒng)溫度的突然變化,會使受熱器件產(chǎn)生較大的熱脹冷縮,特別是設(shè)備在低溫狀態(tài)下,遇到溫度的突然升高,如熱氨融霜作業(yè)等,加之設(shè)備材質(zhì)和安裝的質(zhì)量等問題往往使設(shè)備承受不了如此大溫差變化,故在設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)如接口或焊接部位等處發(fā)生破裂,造成制冷劑泄漏事故。
(四)設(shè)備下面地基凍脹而損壞建筑
在制冷系統(tǒng)中,因低溫設(shè)備的溫度較低,會將凍量傳給地基,造成地基凍結(jié)而膨脹變形,如此反復(fù),必定影響建筑物。在冷庫建設(shè)中,因為沒有做好地面的防凍處理,導(dǎo)致冷庫內(nèi)的水分滲入地面,因低溫造成地面凍結(jié)而膨脹隆起,使建筑的結(jié)構(gòu)強度受到影響。
(五)低溫對人的傷害
作業(yè)人員在低溫環(huán)境下工作,所處的條件與其他工作的環(huán)境大不相同。尤其在冷庫凍結(jié)間及冷藏間里工作就更為艱苦。在低溫下工作,人的動作不是活,往往會感到手指和腳趾麻木,不穿防寒衣服,身體就會散失大量熱量,從而降低和減緩新陳代謝的速率,使熱量的損失和熱量的產(chǎn)生更不平衡,進一步影響人體正常的新陳代謝,引起人體自身的御寒體系紊亂。
三、制冷劑的危害
(一)制冷劑對人生理的影響
首先是對人體和設(shè)備的直接危害,其次是對環(huán)境的破壞。
間接的危害人類。
直接危害表現(xiàn)在制冷劑自身所具有的毒性、燃燒爆炸性和對材料的腐蝕性。
對環(huán)境的破壞表現(xiàn)在是大氣臭氧層急劇縮小,地球溫室效應(yīng)增加。
表4-3 各種制冷劑的毒性比較表
(二)氨的危害
1 氨中毒的元兇分析
(1)氨中毒主要為急性中毒事故,制冷系統(tǒng)設(shè)備突然的破裂導(dǎo)致氨大量泄漏是致人中毒的主要原因。制冷設(shè)備發(fā)生破裂的原因,除了由于系統(tǒng)級環(huán)境溫度升高導(dǎo)致的液爆造成氨的泄漏等原因外,還與以下原因有關(guān):
①振動破壞
②充氨作業(yè)由于膠管質(zhì)量問題、老化,或管接頭管卡不牢造成脫落、破裂導(dǎo)致的氨泄漏。
③在對制冷系統(tǒng)進行修理前,對修理部位降壓抽空不徹底,造成帶壓拆卸系統(tǒng)設(shè)備、部件等導(dǎo)致氨泄漏。
④閥門閥蓋與閥體之間密封不嚴(yán),操作失誤造成泄漏。
⑤壓縮機液擊產(chǎn)生的設(shè)備破裂。
2 急性氨中毒
氨時具有特殊臭味的刺激性氣體,常溫常壓下為氣體,氨通過呼吸道和皮膚侵入人體。氨易溶于水,常作用于眼結(jié)膜、上呼吸道及其他暴露于空氣中的粘膜組織,附著粘膜后,成為堿性物質(zhì),對粘膜產(chǎn)生強烈的刺激作用。
3 慢性氨中毒
慢性氨中毒暢引起慢性氣管炎、肺氣腫等呼吸系統(tǒng)疾病。
4 化學(xué)燒傷
氨屬生堿性物質(zhì),當(dāng)堿性物質(zhì)與肌體蛋白結(jié)合后,形成可溶性堿性蛋白,并溶解脂肪組織,隨著堿性物質(zhì)不地滲入深部組織,其剖面不斷加深。燒傷的程度分為燒傷的面積和深度。
5 化學(xué)凍傷
氨液如果濺到人體上,將吸收人體表面的熱量氣化,熱量失去過多則造成肢體的凍傷?;瘜W(xué)凍傷同時伴有化學(xué)燒傷?;瘜W(xué)凍傷的癥狀是先有寒冷感和針刺樣疼痛,皮膚蒼白,繼之逐漸出現(xiàn)麻木或喪失知覺,腫脹一般不明顯,而在復(fù)溫后才會迅速出現(xiàn)。
(二)氟利昂制冷劑的危害(略)
第三節(jié) 制冷作業(yè)的爆炸危害分析
制冷設(shè)備爆炸造成的危害是多方面的,而且十分嚴(yán)重,主要表現(xiàn)在:
一、碎片的破壞作用
設(shè)備、器件破裂爆炸時,氣體高度噴出的反作用 力固然可以把整個殼體向反向推動,造成危害,同時,有的殼體可能裂成大小不等的碎塊向四周飛散。這些具有較高速或較大質(zhì)量的殼體,碎塊在飛出過程具有較大的動能,對人體、廠房有殺傷和破壞力。
二、沖擊波的破壞作用
據(jù)估計,設(shè)備破裂爆炸所釋放出來的能量,約有3%-15%消耗于將設(shè)備進一步撕裂和將設(shè)備或碎片拋起,其余的能量產(chǎn)生沖擊波。
沖擊波產(chǎn)生時,空氣壓力會發(fā)生迅速且懸殊的變化,危害最大的是壓力突然升高,產(chǎn)生一個很大正壓力,即所謂超壓△P在爆炸中心,沖擊波超壓△P可以達(dá)到及格甚至十幾個大氣壓力,足以摧毀廠房、設(shè)備等。
三、氨的二次危害
制冷系統(tǒng)中如果使用氨作為制冷劑,當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備爆炸時,氨必定向四周散發(fā)。而氨散發(fā)于大氣時呈氣態(tài)存在,對人體的器官有強烈的刺激,甚至中毒窒息,稱為二次毒害。
同時,氨在空氣中的含量為16%-25%,便成為極易爆燃的混合氣體。此時,只要遇到火源(如明火、鋼鐵零件碰擊產(chǎn)生的火花),就會立刻發(fā)生燃燒性的爆炸,其爆炸能量往往比設(shè)備物理性的爆炸的能量更大。而且,這種燃燒性的爆炸,還可能引起火災(zāi),危害更為嚴(yán)重。此現(xiàn)象稱為二次爆炸。
第四節(jié) 制冷空調(diào)循環(huán)水水質(zhì)對制冷系統(tǒng)安全的影響
對循環(huán)冷卻水系統(tǒng),特別是敞開式循環(huán)水系統(tǒng),冷卻水在不斷循環(huán)使用過程中,由于水的溫度升高,水流速度的變化,水的蒸發(fā),各種無機離子相有機物的濃縮,冷卻塔和冷水池在室外受到陽光照射、風(fēng)吹雨淋、灰塵雜物的飄落,以及設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料等多種因素的綜合作用,會產(chǎn)生嚴(yán)重的水垢附著、設(shè)備腐蝕和細(xì)菌藻類微生物的大量滋生,以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等危害,這些危害會威脅和破壞設(shè)備長周期地安全生產(chǎn),造成經(jīng)濟損失。
一、水垢附著
天然水中溶有各種礦物和鹽類,水源不同,水質(zhì)也不同,如海水與淡水,地表水與地下水,長江水與珠江水的水質(zhì)都不同。就是同一水系,上游和下游的水質(zhì)也有變化。除含高鉀、鈉的軟水外,一般天然水中都溶解有重碳酸鹽,這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成分。水垢附著的危害,不僅降低換熱器的傳熱效率,降低制冷量,而且導(dǎo)致冷凝壓力超高、壓縮機功耗增加、耗能增大,危及安全運行,甚至被迫停產(chǎn)。
二、設(shè)備腐蝕
1 冷卻水申溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕,敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,水與空氣能充分的接觸,因此水中溶解氧可達(dá)飽和狀態(tài),當(dāng)碳鋼與溶有氧氣的冷卻水接觸時,由于金屬表面的不均勻性和冷卻水的導(dǎo)電性,在碳鋼表面會形成許多微電池,微電池的陰、陽極上分別發(fā)生氧化還原的共軛反應(yīng)。這些反應(yīng),促使微電池上的陽極金屬不斷溶解而被腐蝕。
2 有害離子引起的腐蝕
循環(huán)冷卻水在濃縮中,除重碳酸鹽濃度隨濃度倍數(shù)增長而增加外,其他鹽類如氯化物、硫酸鹽等的濃度也會增加,容易引起氯離子點蝕。對于不銹鋼制的換熱器,氯離子引起應(yīng)力腐蝕的主要原因,一般氯離子的含量不超過50——100PPM。
3 微生物引起的腐蝕
循環(huán)冷卻水中最常見的并能造成危害的微生物大致有細(xì)菌、真菌和藻類等三類。
冷卻水中滋生的微生物會直接參與腐蝕反應(yīng),除了這些微生物排出的氨鹽、硝酸鹽、有機物、硫化物和碳酸鹽等代謝物使水質(zhì)組成發(fā)生變化而引起腐蝕,最主要的是由于鐵細(xì)菌和厭氧的硫酸鹽還原菌的存在引起的腐蝕。
三、微生物的滋生和粘泥污垢
冷卻水中的微生物,一般是指細(xì)菌和藻類。
在新鮮水中,一般來說細(xì)菌和藻類都較少,但在循環(huán)冷卻水中,由于養(yǎng)分的濃縮,水溫的升高和日光照射,給細(xì)菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件。大量細(xì)菌分泌出的粘液,像粘合劑一樣,能使水中的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等粘附在一起,形成黏糊糊的污染,他們粘附在換熱器的傳熱表面上,這種污染有人稱為生物粘泥,也有人把它叫做軟垢。
軟垢積附在換熱器管壁上,除了會形成氧的濃差電池引起腐蝕外,它們還會使冷卻水的流量減少,從而降低換熱器的冷卻效率,嚴(yán)重時,這些生物粘泥會將管子堵死。在制冷空調(diào)機組中冷凝器冷缺水管道堵塞會造成冷凝器換熱效率下降,冷凝壓力超高,壓縮機耗能嚴(yán)重,制冷效率下降等問題。
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