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)和儲存場所的重大平安事故一般都伴隨著油氣爆炸，因此各國都特別重視油氣爆炸抑制技術(shù)的討論。近年來，隨著討論深度的不斷增加和討論范圍的日益擴展，在阻隔爆、抑爆和泄爆三個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，在油氣爆炸防治實踐中常常使用HAN阻隔防爆技術(shù)、阻火器等裝置來達(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、運油車、集裝罐、橇裝加油裝置、便攜儲罐等方面取

3、得了很好的應(yīng)用效果。需引起留意的是：這種技術(shù)無法俘獲發(fā)生在容器外有焰燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程中的游離基，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、消退可燃液體在運輸過程中的“浪涌”、抑制運輸過程中靜電的產(chǎn)生等作用，但都能采納其它廉價方法發(fā)揮這些作用，應(yīng)用時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、熱氣體快速穿過阻火器時，通過阻火元件的孔壁向外釋放熱量，火焰、熱氣體在完全穿過阻火器之前充分冷卻，實現(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，國內(nèi)外很多學(xué)者和專家從理論和結(jié)構(gòu)方面對其進(jìn)行了大量討論。例如，W.Payman等用混合氣體作了火焰通過小直徑管道時的淬熄討論，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會，同時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，會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，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)不能擴散到其它可燃組分分子上去，從而實現(xiàn)對燃燒反應(yīng)的抑制。抑爆技術(shù)中采納的抑爆劑除了氬氣、氮氣和二氧化碳等常見惰性氣體之外，還包括水蒸氣、鹵代烴氣體、化學(xué)干粉及礦巖粉等。從抑制作用機理上看，氬氣、氮氣、二氧化碳、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，燃燒反應(yīng)將停止，爆炸過程被中斷，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，其主要作用機制是使燃燒過程中的連鎖反應(yīng)中斷，從而使燃燒過程停止爆炸傳播，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)者和專家對此進(jìn)行了深化地討論。例如，陳思維等通過試驗?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)的工藝實施、系統(tǒng)設(shè)計和關(guān)鍵參數(shù)計算供應(yīng)了理論依據(jù)。徐斌對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)計了較為可行的航空煤油艙CO2抑爆系統(tǒng)。當(dāng)船舶在實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, 可開啟相應(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展時，實行使原來密閉的裝置臨時地或長久地往無危急方向放開的一切措施，也就是通過泄爆口將內(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)針對單個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行時，它保持嚴(yán)密不漏，而一旦容器內(nèi)壓力超過規(guī)定，它就能自動地、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, 斷裂型平安泄壓裝置中的爆破片平安泄放技術(shù)在國內(nèi)正漸漸完善,國內(nèi)引進(jìn)的成套化工裝置上的國外爆破片已基本上實現(xiàn)國產(chǎn)化，代表國內(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、國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。目前針對爆破片平安泄放技術(shù)國家已給出標(biāo)準(zhǔn)，但這個標(biāo)準(zhǔn)只給出化工設(shè)備內(nèi)介質(zhì)物理超壓時的平安泄放設(shè)計方法，而化學(xué)爆炸超壓時的平安設(shè)計還沒有統(tǒng)一的設(shè)計方法，有關(guān)泄放的討論還沒有形成全都的結(jié)論。為此，吳龍全等結(jié)合相關(guān)規(guī)范，依據(jù)氣體動力學(xué)及流體力學(xué)原理對爆破片裝置流體阻力系數(shù)測定和計算進(jìn)行了推導(dǎo)，給出了計算公式，并利用液體阻力系數(shù)法計算爆破片的泄放量。另外，為了增加平安閥的使用效能，畢明樹等針對當(dāng)前平安閥離線檢測技術(shù)在實際應(yīng)用中的不足之處,研制了新型平安閥在線檢測裝置。該技術(shù)和裝置集平安閥技術(shù)和計算機掌握技術(shù)的優(yōu)越性于一身，延長了平安閥的使用壽命，也解決了平安閥的泄漏問題，具有攜帶便

10、利、檢測結(jié)果精確、牢靠、檢測依據(jù)充分、記錄完整、檢測過程不影響裝置的正常運行等特點。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，對平安閥進(jìn)行在線檢測的方法。該方法具有壓力直接作用、檢測結(jié)果精確、操作簡潔、不排放有害介質(zhì)，且不易損壞平安閥的優(yōu)點，適用于粘性大及含有固體顆粒等介質(zhì)場合,有很好的推廣應(yīng)用價值。 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產(chǎn)損失具有重要的意義。但是，有些技術(shù)還停留在試驗階段，缺乏理論支持；有些技術(shù)只適合在特定的環(huán)境中運用，而對于一些簡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，今后開展油氣爆炸抑制技術(shù)討論將朝以下幾個方面進(jìn)展。 1）相關(guān)油氣爆炸抑制技術(shù)的理論討論。例如，開展對新型材料和結(jié)構(gòu)的阻火器、惰性氣體和水霧等對油氣爆炸抑制機理的分析，為這些技術(shù)盡快地投入到實際應(yīng)用中供應(yīng)理論基礎(chǔ)。 2）簡單條件下油氣爆炸抑制技術(shù)的討論。由于油氣爆炸過程的簡單性和隨機性，而現(xiàn)在大部分油氣爆炸抑制技術(shù)的討論是在較為簡潔的特定條件下進(jìn)行，難以適應(yīng)簡單的油