水廠臭氧發(fā)生間的爆炸危險(xiǎn)性及設(shè)置要求

摘要：隨著人們對(duì)臭氧使用和認(rèn)識(shí)的加深，臭氧作為殺菌和氧化作用得到越來越多的應(yīng)用，在日常生產(chǎn)中，由于對(duì)臭氧發(fā)生間的爆炸危險(xiǎn)性的定性存在著爭議，臭氧發(fā)生間是否按照防爆危險(xiǎn)性設(shè)計(jì)還存在較大的爭議。本文從臭氧的特性、臭氧發(fā)生器的機(jī)理及規(guī)范的相關(guān)要求等角度對(duì)臭氧發(fā)生間的爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行分析，為臭氧發(fā)生間的設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：臭氧;臭氧發(fā)生間;爆炸危險(xiǎn)性

臭氧是氧氣的同素異構(gòu)體，化學(xué)式為O3，有魚腥氣味，為淡藍(lán)色氣體，具有強(qiáng)氧化性?？捎米飨練⒕鷦?、強(qiáng)氧化劑、空氣凈化劑及飲用水的消毒脫臭等。隨著工業(yè)企業(yè)環(huán)保監(jiān)管要求越來越嚴(yán)，對(duì)工業(yè)污水的出廠水質(zhì)的要求越來越高，臭氧作為污水深度處理在日常的污水處理中得到越來越多的應(yīng)用。

1.臭氧的特性

臭氧，別名超氧，分子量47.998，CAS登錄號(hào)：10028-15-6，EIECS登錄號(hào)233-069-2，沸點(diǎn)-111℃，熔點(diǎn)-192℃，密度2.14g/L（0℃，0.1MPa），外觀常溫下為藍(lán)色氣體，可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、殺菌等領(lǐng)域。具有強(qiáng)氧化性，是比氧氣更強(qiáng)的氧化劑，可在較低溫度下發(fā)生氧化反應(yīng)，如能將銀氧化成過氧化銀，將硫化鉛氧化成硫酸鉛、跟碘化鉀反應(yīng)生成碘。松節(jié)油、煤氣等在臭氧中能自燃。有水存在時(shí)臭氧是一種強(qiáng)力漂白劑。跟不飽和有機(jī)化合物在低溫下也容易生成臭氧化物。用作強(qiáng)氧化劑，漂白劑、皮毛脫臭劑、空氣凈化劑，消毒殺菌劑，飲用水的消毒脫臭。在化工生產(chǎn)中可用臭氧代替許多催化氧化或高溫氧化，簡化生產(chǎn)工藝并提高生產(chǎn)率。

2.臭氧發(fā)生器的工作機(jī)理

臭氧發(fā)生器是利用高壓放電原理，將氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧的過程，即將高壓交流電加在中間隔有絕緣體并有一定間隙的高壓電極上，讓經(jīng)過的干燥凈化空氣或氧氣通過，當(dāng)高壓交流電達(dá)到10-15kV時(shí)，產(chǎn)生藍(lán)色輝光放電（電暈），電暈中的自由高能離子離解為O2分子，經(jīng)碰撞聚合為O3分子，臭氧的產(chǎn)量、濃度隨所加的電源電壓、電流等變化。

3.臭氧制備爆炸危險(xiǎn)性分析

臭氧發(fā)生器由臭氧發(fā)生室、臭氧電源、冷卻裝置、控制裝置與儀表等組成，臭氧發(fā)生器的核心部件是放電管，氧氣流過放電管時(shí)，在周圍電場電暈放電的作用下產(chǎn)生臭氧。臭氧發(fā)生器在產(chǎn)生臭氧的過程中，會(huì)產(chǎn)生熱量，使機(jī)器內(nèi)部的溫度升高，臭氧發(fā)生器常用的冷卻方式為水冷方式，如果水冷中斷，可能會(huì)發(fā)生機(jī)器過熱產(chǎn)生物理爆炸。

臭氧發(fā)生器的進(jìn)氣中如果含有烴類、腐蝕性氣體和任何其他能在氧/臭氧/電暈環(huán)境內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)臭氧發(fā)生器產(chǎn)生損害，可能引起物理爆炸甚至化學(xué)爆炸等安全事故，由于現(xiàn)在進(jìn)氣系統(tǒng)大部分采用液氧形式進(jìn)氣，進(jìn)氣中幾乎不含烴類、腐蝕性氣體等成分，這種發(fā)生爆炸的可能性幾乎不存在。

按照爆炸形式，可分為物理爆炸、化學(xué)爆炸和核爆炸，臭氧發(fā)生器不涉及核爆炸。物理爆炸是物理變化引起的，在爆炸的過程中，物質(zhì)的性質(zhì)和化學(xué)成分不發(fā)生變化?；瘜W(xué)爆炸需要具備三個(gè)必要條件：①存在可燃物;②到達(dá)物質(zhì)爆炸極限;③存在點(diǎn)火源。臭氧制備過程中壓力、體積不會(huì)發(fā)生劇烈的變化，發(fā)生物理爆炸的可能性極小。臭氧發(fā)生器在電離氧氣產(chǎn)生臭氧過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，當(dāng)其臭氧含量達(dá)到25%以上時(shí)，可能發(fā)生爆炸，在一般的工業(yè)中，臭氧濃度≤15%，濃度達(dá)不到爆炸極限范圍，發(fā)生化學(xué)爆炸的可能性極小。

4.規(guī)范相關(guān)規(guī)定

根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50013-2018）第9.10.19條，臭氧發(fā)生間的電氣開關(guān)設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）臭氧發(fā)生間應(yīng)設(shè)置每小時(shí)換氣8次-12次的機(jī)械通風(fēng)設(shè)備，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置高位新鮮空氣進(jìn)口和低位室內(nèi)空氣排至室外高出的排放口;（2）應(yīng)設(shè)置臭氧泄漏低、高檢測極限的檢測儀和報(bào)警設(shè)施;（3）車間入口處的室外應(yīng)放置防護(hù)器具、搶救設(shè)施及工具箱，并應(yīng)設(shè)置室內(nèi)照明和通風(fēng)設(shè)備的室外開關(guān)。此規(guī)范對(duì)臭氧發(fā)生間電氣設(shè)備未進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)要求。而對(duì)照《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50013-2018）修改之前的版本，《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50013-2006）第9.9.19條中曾規(guī)定在設(shè)有臭氧發(fā)生器的建筑內(nèi)，用電設(shè)備必須采用防爆型。該條受到質(zhì)疑后，室外給水排水規(guī)范國家標(biāo)準(zhǔn)管理組發(fā)布了關(guān)于第9.9.19條的條文解釋說明：“第9.9.19條文規(guī)定的在設(shè)有臭氧發(fā)生器的建筑內(nèi)，用電設(shè)備必須采用防爆型，系指采用氧氣源的設(shè)有臭氧發(fā)生器的建筑內(nèi)的照明、起吊（如有）和通風(fēng)等設(shè)備必須采用防爆型，而臭氧發(fā)生器及其附帶的所有系統(tǒng)設(shè)備（包括供電單元、空壓機(jī)機(jī)和冷卻系統(tǒng)以及各種電驅(qū)動(dòng)閥和儀器儀表等）不必采用防爆型”。根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50013-2018），徹底刪除了第9.9.19條文的相關(guān)描述，因此，現(xiàn)行規(guī)范已沒有規(guī)定臭氧發(fā)生間需要采用防爆型設(shè)備的要求。

5.臭氧制備間設(shè)置要求

根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50013-2018）規(guī)定，臭氧氧化系統(tǒng)中必須設(shè)施臭氧尾氣消除裝置;臭氧尾氣消除裝置應(yīng)有備用。接觸臭氧的部件應(yīng)使用耐臭氧材料，保證在臭氧環(huán)境中可長期穩(wěn)定工作?，F(xiàn)場需要設(shè)置臭氧和氧氣泄漏和探測報(bào)警裝置（臭氧泄漏低、高檢測極限的檢測儀和報(bào)警設(shè)施）。臭氧制備間的環(huán)境溫度宜控制在30℃以內(nèi)，必要時(shí)，設(shè)置空調(diào)。臭氧制備間需要設(shè)置每小時(shí)換氣8-12次的機(jī)械通風(fēng)設(shè)施，車間入口處的室外應(yīng)放置防護(hù)器具、搶救設(shè)施及工具箱，并應(yīng)設(shè)置室內(nèi)照明和通風(fēng)設(shè)備的室外開關(guān)。

6.結(jié)語

隨著人們對(duì)臭氧使用和認(rèn)識(shí)的加深，臭氧作為殺菌和氧化作用得到越來越多的應(yīng)用，在日常生產(chǎn)中，對(duì)臭氧發(fā)生間的爆炸危險(xiǎn)性的定性存在著爭議，實(shí)際上是對(duì)現(xiàn)行規(guī)范理解不到位造成的，《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》已刪除對(duì)臭氧發(fā)生間需采用防爆型設(shè)備的要求，隨著《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，臭氧發(fā)生間的爆炸危險(xiǎn)性已不存在爭議，臭氧發(fā)生間不需要進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)。

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【作者簡介】張中偉（1983.05-），男，漢族，安徽省合肥市人，碩士研究生學(xué)歷，安徽省交通科學(xué)研究院注冊(cè)安全工程師，主要研究方向：安全技術(shù)、安全評(píng)價(jià)。