油氣爆炸抑制技術(shù)發(fā)展綜述

1、Word文檔 油氣爆炸抑制技術(shù)發(fā)展綜述 由于油氣的易燃易爆性，發(fā)生在油氣工藝生產(chǎn)和儲(chǔ)存場(chǎng)所的重大平安事故一般都伴隨著油氣爆炸，因此各國(guó)都特別重視油氣爆炸抑制技術(shù)的討論。近年來(lái)，隨著討論深度的不斷增加和討論范圍的日益擴(kuò)展，在阻隔爆、抑爆和泄爆三個(gè)方面取得了很多高水平的油氣爆炸抑制技術(shù)討論成果。 阻隔爆技術(shù)是將阻隔爆材料加入到儲(chǔ)存易燃易爆液體或氣體容器中，利用其具有良好的火焰受阻效應(yīng)、熱傳導(dǎo)效應(yīng)、自由基“器壁吸附”效應(yīng)以及降溫效應(yīng)，達(dá)到有效防止爆炸事故的目的。阻隔爆技術(shù)是有效地減弱或掌握爆炸災(zāi)難的重要手段，在油氣爆炸防治實(shí)踐中常常使用HAN阻隔防爆技術(shù)、阻火器等裝置來(lái)達(dá)到阻隔爆的功效。 HAN（H

2、ypostasis Anchor-hold No-explosion，本質(zhì)平安不爆炸）阻隔防爆技術(shù)是依據(jù)爆炸反應(yīng)的這種特性將盛裝汽油等危急物品的容器內(nèi)部空間采納合金的阻隔防爆材料制成或后期改造成網(wǎng)格狀蜂窩結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)格狀蜂窩結(jié)構(gòu)的阻隔防爆材料能夠阻隔火焰在容器內(nèi)部的傳播從而達(dá)到防爆的目的。HAN阻隔防爆技術(shù)使用的防爆材料按性質(zhì)可分為金屬類材料（如鈦合金、銅合金、鋁合金等）、非金屬類材料（如聚脂、聚醚等）和復(fù)合材料（如應(yīng)用納米技術(shù)、涂覆技術(shù)的材料）。這些材料能夠俘獲有焰燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過(guò)程中的游離基，從而中斷燃燒的傳播起到防爆作用。目前該技術(shù)在地埋油罐、運(yùn)油車、集裝罐、橇裝加油裝置、便攜儲(chǔ)罐等方面取

3、得了很好的應(yīng)用效果。需引起留意的是：這種技術(shù)無(wú)法俘獲發(fā)生在容器外有焰燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過(guò)程中的游離基，不能阻隔發(fā)生在容器外的燃燒反應(yīng)的傳播，假如其盛裝的可燃液體（或蒸氣）、可燃?xì)怏w發(fā)生了泄漏，這些可燃液體的蒸氣、可燃?xì)怏w仍能在容器外發(fā)生爆炸或燃燒，這給HAN 阻隔防爆技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了肯定的局限。另外，雖然 HAN 阻隔防爆材料還有能抑制容器內(nèi)可燃液體蒸發(fā)速度、消退可燃液體在運(yùn)輸過(guò)程中的“浪涌”、抑制運(yùn)輸過(guò)程中靜電的產(chǎn)生等作用，但都能采納其它廉價(jià)方法發(fā)揮這些作用，應(yīng)用時(shí)我們還是主要考慮它的阻隔防爆作用。 阻火器是1928年首先應(yīng)用于石油工業(yè)，其作用是阻擋在非正常條件下爆燃或爆轟火焰?zhèn)鞑ィ⑹够鹧娲阆ǎ?/p>

4、從而防止發(fā)生燃?xì)獗ㄊ鹿?。其基本工作原理為淬熄，?dāng)火焰、熱氣體快速穿過(guò)阻火器時(shí)，通過(guò)阻火元件的孔壁向外釋放熱量，火焰、熱氣體在完全穿過(guò)阻火器之前充分冷卻，實(shí)現(xiàn)阻火。阻火器由外殼、阻火芯及附屬配件組成。阻火器按阻火芯件的不同可分為金屬網(wǎng)型、波紋型、平行板型、多孔板型、焊接金屬蜂窩型、泡沫金屬型、充填型和水封型等結(jié)構(gòu)。為了增加阻火器的阻隔爆性能，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者和專家從理論和結(jié)構(gòu)方面對(duì)其進(jìn)行了大量討論。例如，W.Payman等用混合氣體作了火焰通過(guò)小直徑管道時(shí)的淬熄討論，結(jié)果表明火焰穿越小直徑管道的力量主要取決于火焰的傳播速度；喻健良等在內(nèi)徑 抑爆技術(shù)是在爆炸氣氛中加入抑爆劑，一方面可使爆炸氣氛中氧

5、組分被稀釋，削減可燃物質(zhì)分子和氧分子作用的機(jī)會(huì)，同時(shí)也能使可燃物組分同氧隔離，在它們之間形成一層不燃的屏障，當(dāng)活化分子碰撞抑爆劑時(shí)，會(huì)使活化分子失去活化能而不能反應(yīng)；另一方面，若燃燒反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生，加入抑爆劑后可使產(chǎn)生的游離基與抑爆劑發(fā)生作用，使其失去活性導(dǎo)致燃燒連鎖反應(yīng)中斷，同時(shí)，抑爆劑還大量汲取燃燒反應(yīng)放出的熱量，使熱量不能聚集，燃燒反應(yīng)不能擴(kuò)散到其它可燃組分分子上去，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒反應(yīng)的抑制。抑爆技術(shù)中采納的抑爆劑除了氬氣、氮?dú)夂投趸嫉瘸Ｒ?jiàn)惰性氣體之外，還包括水蒸氣、鹵代烴氣體、化學(xué)干粉及礦巖粉等。從抑制作用機(jī)理上看，氬氣、氮?dú)狻⒍趸?、水蒸氣、礦巖粉等屬于降溫緩燃型的物理抑爆劑。它

6、們不參加爆炸氣氛可燃物質(zhì)組分的燃燒反應(yīng)，而是通過(guò)奪走部分反應(yīng)熱使燃燒反應(yīng)速度減慢，燃燒反應(yīng)溫度急劇降低，當(dāng)溫度降低到維持燃燒反應(yīng)所需的極限溫度之下時(shí)，燃燒反應(yīng)將停止，爆炸過(guò)程被中斷，從而達(dá)到掌握爆炸的效果。諸如鹵代烴、化學(xué)干粉則屬于化學(xué)抑爆劑，其主要作用機(jī)制是使燃燒過(guò)程中的連鎖反應(yīng)中斷，從而使燃燒過(guò)程停止爆炸傳播，達(dá)到掌握爆炸的效果。 為了增加抑爆技術(shù)的牢靠性和有用性，很多學(xué)者和專家對(duì)此進(jìn)行了深化地討論。例如，陳思維等通過(guò)試驗(yàn)?zāi)M討論了惰性氣體抑制油氣爆炸的作用規(guī)律,為惰性氣體防爆抑爆技術(shù)的工藝實(shí)施、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算供應(yīng)了理論依據(jù)。徐斌對(duì)船舶航空煤油艙采納貯存二氧化碳作為抑爆介質(zhì)進(jìn)行了分

7、析和探討, 并設(shè)計(jì)了較為可行的航空煤油艙CO2抑爆系統(tǒng)。當(dāng)船舶在實(shí)際遇到危急并有可能危及航空煤油艙或可能引起航空煤油艙內(nèi)油氣爆炸或航煤燃燒時(shí), 可開(kāi)啟相應(yīng)油艙的填充閥，向航空煤油艙內(nèi)填充二氧化碳?xì)怏w，從而隔離油面與氧氣的接觸。胡傳東在分析了充填防爆泡沫、液氮(LNZ)惰化系統(tǒng)、海倫惰化系統(tǒng)等現(xiàn)行的飛機(jī)油箱主要防爆技術(shù)基礎(chǔ)上，介紹了基于空分技術(shù)的機(jī)載惰性氣體產(chǎn)生系統(tǒng)。它是以空氣為原料，直接產(chǎn)生大量的富氮空氣，惰化油箱，具有有效的抑爆作用。 泄爆技術(shù)是指在爆炸初始階段或爆炸擴(kuò)展時(shí)，實(shí)行使原來(lái)密閉的裝置臨時(shí)地或長(zhǎng)久地往無(wú)危急方向放開(kāi)的一切措施，也就是通過(guò)泄爆口將內(nèi)部高壓已燃和未燃混合油氣釋放到外部空

8、間中,使內(nèi)部壓力快速降低，以防爆炸。石油化工行業(yè)針對(duì)單個(gè)容器通常采納平安泄壓裝置作為泄爆的手段，這些平安泄壓裝置普遍具有如下性能。當(dāng)容器在正常的工作壓力下運(yùn)行時(shí)，它保持嚴(yán)密不漏，而一旦容器內(nèi)壓力超過(guò)規(guī)定，它就能自動(dòng)地、快速地、足夠量地把容器內(nèi)的氣體排出，使容器內(nèi)的壓力始終保持在最高許可壓力范圍以內(nèi)。平安泄壓裝置按其結(jié)構(gòu)可以分為斷裂型、閥型、熔化型和組合型等幾種。 近年來(lái), 斷裂型平安泄壓裝置中的爆破片平安泄放技術(shù)在國(guó)內(nèi)正漸漸完善,國(guó)內(nèi)引進(jìn)的成套化工裝置上的國(guó)外爆破片已基本上實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，代表國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的大連理工高校平安裝備廠可生產(chǎn)31200mm、10-3100MPa的各種型式爆破片，其精度接近

9、國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。目前針對(duì)爆破片平安泄放技術(shù)國(guó)家已給出標(biāo)準(zhǔn)，但這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)只給出化工設(shè)備內(nèi)介質(zhì)物理超壓時(shí)的平安泄放設(shè)計(jì)方法，而化學(xué)爆炸超壓時(shí)的平安設(shè)計(jì)還沒(méi)有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法，有關(guān)泄放的討論還沒(méi)有形成全都的結(jié)論。為此，吳龍全等結(jié)合相關(guān)規(guī)范，依據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)及流體力學(xué)原理對(duì)爆破片裝置流體阻力系數(shù)測(cè)定和計(jì)算進(jìn)行了推導(dǎo)，給出了計(jì)算公式，并利用液體阻力系數(shù)法計(jì)算爆破片的泄放量。另外，為了增加平安閥的使用效能，畢明樹(shù)等針對(duì)當(dāng)前平安閥離線檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的不足之處,研制了新型平安閥在線檢測(cè)裝置。該技術(shù)和裝置集平安閥技術(shù)和計(jì)算機(jī)掌握技術(shù)的優(yōu)越性于一身，延長(zhǎng)了平安閥的使用壽命，也解決了平安閥的泄漏問(wèn)題，具有攜帶便

10、利、檢測(cè)結(jié)果精確、牢靠、檢測(cè)依據(jù)充分、記錄完整、檢測(cè)過(guò)程不影響裝置的正常運(yùn)行等特點(diǎn)。劉錫光介紹了一種利用外接氣源，向平安閥瓣與爆破片形成的隔離腔內(nèi)直接充壓，對(duì)平安閥進(jìn)行在線檢測(cè)的方法。該方法具有壓力直接作用、檢測(cè)結(jié)果精確、操作簡(jiǎn)潔、不排放有害介質(zhì)，且不易損壞平安閥的優(yōu)點(diǎn)，適用于粘性大及含有固體顆粒等介質(zhì)場(chǎng)合,有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。 綜上所述，油氣爆炸抑制技術(shù)在阻隔爆、抑爆和泄爆方面取得了很多討論成果，對(duì)于有效地預(yù)防和掌握油氣爆炸事故的發(fā)生，降低事故中的人員傷亡和削減財(cái)產(chǎn)損失具有重要的意義。但是，有些技術(shù)還停留在試驗(yàn)階段，缺乏理論支持；有些技術(shù)只適合在特定的環(huán)境中運(yùn)用，而對(duì)于一些簡(jiǎn)單的條件下的油氣爆炸難以有效地進(jìn)行掌握；有些技術(shù)則沒(méi)有考慮環(huán)保方面的要求，把有毒有害氣體直接排放到大氣中去。 因此，今后開(kāi)展油氣爆炸抑制技術(shù)討論將朝以下幾個(gè)方面進(jìn)展。 1）相關(guān)油氣爆炸抑制技術(shù)的理論討論。例如，開(kāi)展對(duì)新型材料和結(jié)構(gòu)的阻火器、惰性氣體和水霧等對(duì)油氣爆炸抑制機(jī)理的分析，為這些技術(shù)盡快地投入到實(shí)際應(yīng)用中供應(yīng)理論基礎(chǔ)。 2）簡(jiǎn)單條件下油氣爆炸抑制技術(shù)的討論。由于油氣爆炸過(guò)程的簡(jiǎn)單性和隨機(jī)性，而現(xiàn)在大部分油氣爆炸抑制技術(shù)的討論是在較為簡(jiǎn)潔的特定條件下進(jìn)行，難以適應(yīng)簡(jiǎn)單的油