喷漆作业场所火灾预防技术探究

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摘要：通过对多起喷漆作业场所火灾现场的调研和火灾案例分析，从共性和个性角度明晰了其火灾特征和成因，并在此基础上得出预防该类火灾的关键所在。笔者探究了通过控制爆炸性蒸气云的形成、控制点火源的产生、防止火势扩大蔓延等有针对性的技术措施来切实有效的预防喷漆作业场所火灾。

关键词：爆炸性蒸气云、爆炸性气体、喷漆作业场所、点火源

1.概述

近二年来，我辖区的喷漆作业场所（如：各种制造企业的喷漆车间、汽修厂等修配行业的喷漆间）火灾频发，其不但造成了厂房建筑，生产设备的严重损毁，而且多有导致人员伤亡。

喷漆作业就是在各种工件、制成品或零部件的表面喷涂覆一层油漆（包括清漆、磁漆和涂料等）。通常采用的喷涂方法主要有：空气喷漆、高压电场喷漆、射流喷漆、浸漆、无空气喷涂、油漆灌注及刷涂、辊涂等。

喷漆作业场所是火灾危险性极大的部位，其主要由漆料的性质和喷涂方法所决定的。漆料中都含有50～80%浓度的易燃可燃溶剂（诸如：汽油、松节油、甲苯、苯、醇类等等），其在喷涂作业中会由于雾化和气化形成大量的溶剂蒸气和空气的混合物而带来极高的火灾危险性。

2.火灾特征

突发性强。突发性是喷漆作业场所火灾的显著特点，而且发生都是始于瞬间的爆炸。这是由于溶剂蒸气不可避免地与空气混合，当形成爆炸性蒸气云时，有点火源作用立即就会被引燃而引起爆炸。

综观十余起大小案例，爆炸的发生都未见有明显的征兆，而且是感觉到有火花产生的同时即发生了爆炸。瞬间突然发生的爆炸，使场所内的人员无法避及而受到伤害。同时，按照场所内易燃可燃物的多少及起源点空间方位呈现出：①爆炸—燃烧；②爆炸—燃烧—爆炸；③爆燃；④爆炸后来引起燃烧等形态。

爆炸威力大。综观该类场所火灾案例，多数爆炸产生的威力都较大。依据爆炸发生时得到预先混合的爆炸性气体达到的爆炸极限范围浓度，以及积聚的爆炸性气体数量级大小，可呈现出爆燃、爆炸、爆轰三种形态。实验证明，当爆炸性气体的浓度处于爆炸下限之上和上限之下的附近范围时，其火焰的燃烧速度较缓慢，而处于化学理论混合浓度区域附近时，燃烧速度增快；当浓度混合比达到化学理论值时，燃烧速度最快。燃烧速度越快，爆炸性蒸气云的数量级越高，扩散范围越广，爆炸就会以爆轰形态出现，其产生的冲击波又大大增强了爆炸威力。

3.火灾成因

3.1存在着形成爆炸性蒸气云的危险

当采用喷涂方式时，首先是漆料在压力下喷出形成含有漆料微细颗粒的气雾云团，在此过程中含有大量易燃可燃溶剂迅速蒸发并与空气混合。当混合物的浓度进入爆炸极限范围内时，就构成了爆炸性蒸气云团（也可称为爆炸性气体）。

当采用刷涂方式时，溶剂也会不断蒸发气化并与空气混合形成易燃可燃溶剂蒸气与空气的混合物。

另外，在被漆物件自然干燥，通风干燥、热气流干燥及其它烘干过程中，易燃可燃溶剂会连续地气化蒸发到场所内的空气中，形成边蒸发边与空气混合的预混型易燃可燃蒸气—空气混合物的蒸气云。如果通风不良等原因，蒸气不能及时有效地消散移出，蒸气云就会随着作业时间的推移而不断地积聚，增大其数量级，潜在更大的爆炸火灾危险。

3.2 存在着点火源引燃的危险

喷漆作业场所存在着各种各样的点火源，如果安全监管不利，安全技术措施不到位都有产生引起爆炸的点火源可能。经案例统计分析，主要点火源是：

人为点火源。人为点火源主要源于操作失误、动作不当。诸如：搬移物件，使用工具动作方法不当产生撞击、摩擦等机械火花；维修作业安管不利的明火，焊、割的火花；衣着，使用材料不当产生的静电火花等等。

设备故障点火源。电气设备安装、使用、维护不当极易产生电火花。据喷漆作业场所火灾案例统计，电火花成为点火源的爆炸几率最高（占85.8%）。主要是电器电路开关、电气配线的绝缘损坏、断线、接触不良等发生击穿、漏电、短路，以及照明灯具损坏等时产生的弧光放电电火花引起。

自燃点火源。喷漆作业会产生较多的废漆物，其残留于器壁墙体，地面和通风管道等处，如果没有得到及时的清理，造成蓄积，这些废漆物就会自燃引起猛烈燃烧。

高温表面点火源。喷漆作业场所内的各种电器设备、加热设备、烘干设备及采暖设备等的表面温度都较高，极易引燃爆炸性气体。

由于溶剂蒸气与空气形成的爆炸性气体的重度较空气重，因而多是沉积于空气流通不畅的死角或低洼区域，而点火源又多会产生于作业场所空间的下部部位，因此，引起爆炸火灾的机遇多，危险性大。

由此看出，控制爆炸性蒸气云的形成和避免点火源的作用就是预防该类火灾的关键所在。

4.火灾预防技术

4.1 控制爆炸性蒸气云的形成

4.1.1 保障通风系统安全可靠运行

控制喷漆作业蒸气云形成的根本方法就是采用安全有效的通风手段，将作业产生的大量易燃可燃蒸气迅速地排放转移到作业场所之外的安全空间并得以安全的净化回收处理。

为了切实保障通风排气效果，必须采用机械强制通风。不同的喷漆作业方法要求通风能力有所不同。例如：当采用雾化漆料喷涂法作业时，通风机抽吸排放气体的速度不可低于1.0m/s；当采用浸漆法和喷淋法时，在涂漆室端头洞孔处的抽吸空气速度应达到1.0～1.5m/s；当采用电喷漆法时，喷漆间开口处的空气流速要达到0.4～0.5m/s；要求来自喷漆间和直接来自油漆雾化区向抽气方向流动的空气速度达到0.2m/s以上0.5m/s以下。

对于在敞开式或半敞开式空间喷漆作业的场所，为加速蒸气云的扩散排出，应在通风橱或通风罩下的区域内进行。对于逸散在喷漆作业场所空间内的易燃可燃气体，要设置不同方位尽量避免存在死角的通风罩进行抽吸排放。

4.1.2采用不燃性漆料或安全的喷涂方法替代

随着科学发展，新型的火灾危险性小或无火灾危险性的漆料溶剂、成膜剂和清漆等不断涌现，喷漆作业场所的火灾危险性会得到降低改善，要积极获得采用。例如：尽可能采用不燃性的水溶性酚醛树脂漆，三氯乙烷及四氯化碳的不燃性溶剂，以及以乳化稀释剂（乳化剂和水一肥皂）代替干性油等等。

另外，对于大型物件最好采用无空气喷漆法作业。其它物件的喷漆也可选择火灾危险性较小的，设置有自动消防保护和作业流程自动化的射流喷漆方法。

4.1.3惰化抢险

当通风排气系统因操作不当或设备出现故障时，作业产生的易燃可燃蒸气就不能及时顺利排出，蒸气云的数量级迅速攀升而出现高危险级的蒸气云爆炸。此时，必须立即采取惰化（使助燃气体浓度下降至临界含氧量以下）的手段，将易燃可燃蒸气与空气混合物浓度调节至爆炸极限之下，就不会被引燃而发生爆炸。

喷漆作业场所可采用氮气、二氧化碳、水蒸气、烟道气和卤代烷等作为惰化剂。当出现前述危险时，迅即将惰化剂喷送入蒸气云带区域，实施稀释惰性化保护。

另外，对于日常聚积于低洼处，空气流通不良部位及涡风区域之处的残存易燃可燃蒸气—空气混合物，也要适时采用惰化剂进行驱赶，吹扫和稀释，使之快速消散和将其浓度降至爆炸下限之下，排除火灾危险。

4.2控制点火源的产生

4.2.1人为点火源的预防

喷漆作业场所出现的人为点火源，主要是靠严格的安全监督管理来控制。除要建立健全安全管理规章制度、安全操作规程和教育培训外，技术上也要研究具有针对性的避免人为点火源产生的措施。如：搬运物件要有避免发生撞击或摩擦的技术手段，使用的工具应为不产生火花的材料制造，操作时应垫包橡皮或织物或蘸有油、水等。

4.2.2 电气火花点火源的预防

喷漆作业场所的电气设备安装与验收，使用、维护，必须严格遵照“爆炸和火灾危险环境”电气装置安全的相关规范、规程、规定（如GB50257—96；GB50058—92等）执行。除此，场所内的金属外箱、框架、防护装置、机壳、导线管等等均应进行可靠接地，接地电阻应小于3Ω。

由于爆炸性蒸气云团易在地面附近区域形成，故各种电器控制装置须具备防爆性能，且宜尽量安装在较高的位置。自动控制接点、蓄电池等要设置于喷漆间之外部，并做好防爆、隔离或封闭保护。场所内严禁使用不具备防爆性能的电风扇、电话机、收录机、手机等电器设备。

4.2.3自燃点火源的预防

对于喷漆作业场所内残留的漆料废弃物和通风管道内沉积的漆料垢物要建立定期和适时清理的制度规定。每班或每次作业后，均要将环境内一切漆料废弃物彻底清理干净，不留残渣死角。根据通风管道的运行情况，定期进行扫残清渣。

对于浸漆法和喷淋法喷漆作业，为了尽量减少油漆粘附于喷漆间和隧道墙壁，宜采用至下而上喷漆作业方式，并使接漆槽的油漆尽快地排入收漆槽。喷漆间、接漆槽和空气管道的管壁要使用专用的溶剂清洗。清理出来的漆料废弃物，要集中存放于安全地点的收容器内，并定期进行回收处理或销毁。

4.2.4高温表面点火源的预防

对于喷漆作业场所内存在的高温表面（如电机、烘干机、干燥箱等），要采取绝热保温、冷却降温和封闭隔离等相应措施，防止其与爆炸性蒸气云接触。

4.3防止火势扩大蔓延的途径

4.3.1防止易燃可燃蒸气逸出

为了防止喷漆作业场所产生的易燃可燃蒸气通过功能孔洞、门、窗等通道向相邻厂房或不安全空间流动扩散，要求经过喷漆间各孔洞的空气流速必须大于溶剂蒸气向喷漆间外的扩散速度。即通过喷漆间的空气流量Q（m?/s）应达到下式的估算值：

Q=Fvα 式中：F—喷漆间开孔的总截面积（㎡）；V—喷漆间孔洞处气体流速（m/s），通常取1.0 m/s，对于有毒气体取1.3 m/s；α—经过喷漆间不严密处的渗透参数（取1.1-1.2）。

在保证上式估定的空气流量同时，还应尽量减少喷漆间、场所内的各种孔洞，将喷漆作业场所与生产车间的环境介质隔开，禁止喷漆间通风系统与其它空间的通风系统连通，而且喷漆作业场所的通风系统要独立设置。

4.3.2安全处理通风系统排出的气体

为了使通风系统排出的易燃可燃蒸气—空气混合物得到安全处理，通风系统末端要设置过滤器捕集漆雾或通过捕集器以喷雾水加以收集。最好是设置专用的完善的溶剂回收处理系统，这样即保证了生产安全又回收了溶剂，经济节能。

4.3.3防止火焰通过通风系统传播

为了阻止火焰沿通风管道传播，通风管道必须设置完善可靠的火焰隔断装置。例如：管道的进出口都要安装闸板阀；管道的各个接点处均要设置防火阀；进入溶剂回收系统之前的通风总管道上必须加装阻火装置（如砾石阻火器、水封阻火器等）。

另外，对于存在自燃的爆炸危险性较大的通风管道，要在其弯管处或直管上加装防爆膜进行泄压保护。

4.3.4设置气体浓度安全监测报警及联锁控制系统

喷漆作业场所的环境空间内，应依据产生爆炸性气体危险性，设置单点或多点能进行连续监测并发出声、光报警的可燃气体检测报警器。喷漆间内，通风管道系统均应安装可燃气体在线检测报警装置。 除此，还应采用便携式可燃气体检测报警器进行经常性巡回监测。

作业场所环境空间内的可燃气体检测报警器，应安装在空气流动不畅而易于积聚形成蒸气云的贴近地面、涡风处下部的部位，以及吸风口附近区域。

在较为密闭的喷漆间内（如浸漆法，浇淋法和喷淋法涂漆）设置的可燃气体检测报警装置应与其内装设的自动防火保护装置（如惰化保护）或固定灭火装置联锁。喷漆作业场所内的可燃气体检测装置要与通风机的运行、漆料的供给系统进行联动控制。保证通风机停转时，自动中断漆料的供给；喷漆间内的气体浓度进入爆炸极限范围或产生燃烧时，能自动启动稀释惰化或灭火装置进行应急处置。

对于电喷漆还要求能够按照通风设备和电气设备工况变化可自动调节油漆的进料状态。要求设置通风机启动后立即接通电气设备，通风机停转后立即切断电气设备的联锁装置，以及当喷漆间开门时，能立即切断高压电源盒停止盘式喷漆器转动的联锁装置。

参考文献

【1】 惠中玉主编，工业企业防火工程，警官教育出版社，1998.10；

【2】 王根堂主编，易燃易爆化学物品安全操作与管理，新华出版社，1999.1；

【3】 惠中玉主编，发电供电消防安全—供电分册，中国工人出版社，2003.10.