CN104482412B - 一种燃气火焰捕获与熄灭装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气火焰捕获与熄灭装置与方法，在易燃易爆气体输送管道上预先嵌放燃气火焰捕获与熄灭装置。当燃烧火焰传播至该装置，预设在该装置前端的火焰传感器传递火焰信号至控制系统，控制系统启动火焰捕获器内部的推动装置并带动传动杆立刻击穿爆破片，将火焰捕获器与燃气管路连通。由于火焰捕获器内部是超低负压且内部体积较大并且设置有抑爆粉尘，火焰有效被抑制并熄灭，大大地减少爆炸灾害造成的人员伤亡和财产损失。

Description

一种燃气火焰捕获与熄灭装置

技术领域

本发明涉及安全工程领域，特别是针对存在易燃易爆安全隐患的燃气输送管路。

背景技术

在油气工艺生产、储存和运输环节的重大安全事故一般都伴随着气体爆炸,因此各国都非常重视管道气体爆炸抑制技术的研究。管道输送燃气过程中，燃气爆炸抑制技术一般分为阻隔爆技术和泄爆技术两类。

阻隔爆技术是有效地减弱或控制爆炸灾害的重要手段,在管道气体爆炸防治实践中经常使用阻火器等装置来达到阻隔爆的功效。阻火器在1928年首先应用于石油工业，其作用是阻止在非正常条件下爆燃或爆轰火焰传播，并使火焰淬熄，从而防止发生燃气爆炸事故。其基本工作原理为淬熄，当火焰、热气体快速穿过阻火器时，通过阻火元件的孔壁向外释放热量，火焰、热气体在完全穿过阻火器之前充分冷却，实现阻火。

石油化工行业针对单个容器通常采用安全泄压装置作为泄爆的手段，这些安全泄压装置普遍具有如下性能：当容器在正常的工作压力下运行时，它保持严密不漏，而一旦容器内压力超过规定值，它就能自动、迅速、足够量地把容器内的气体排出，使容器内的压力始终保持在最高许可压力范围以内。安全泄压装置按其结构可以分为断裂型、阀型、熔化型和组合型等几种。

管道爆炸抑制技术在阻隔爆和泄爆方面取得了许多研究成果，对于有效地预防和控制油气爆炸事故的发生，降低事故中的人员伤亡和减少财产损失具有重要的意义。但是，有些技术只适合在特定的环境中运用，而对于一些复杂条件下的油气爆炸难以有效地进行控制；有些技术则没有考虑环保方面的要求，把有毒有害气体直接排放到大气中去。

其次，在熄灭管道气体爆炸燃烧火焰方法中，添加抑爆粉尘是一种轻便、高效，且易于实现的途径。

管道气体爆炸过程是易爆气体和空气组成的可爆混合气体在火源诱发下发生的一种剧烈的自由基氧化链式反应。从化学动力学角度，链式反应对惰性添加物较敏感，惰性添加物对链载体的消亡可以起到促进作用，严重影响链式反应的速率。因此链式反应的速度可以被抑制剂大大地减慢。

目前利用粉体抑爆的抑爆方法和装置可以分为被动抑爆装置和主动抑爆装置。虽然有一定的抑爆效果，但也存在诸多问题。被动抑爆方法是将抑爆剂放置在管路中，利用爆炸冲击波将抑爆剂吹散到管路气体中，但这种抑爆方法容易使抑爆剂受潮、结块、抑爆剂也不会均匀的分散到管道气体中，从而影响抑爆效果。主动抑爆方法是利用电动喷头依靠高压气体将抑爆剂喷入管道气体中，但抑爆剂容易堵塞电动喷头，且抑爆剂喷出的量也有限，影响抑爆效果。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种燃气火焰捕获与熄灭的装置与方法，用于解决现有的管道爆炸抑制技术存在抑爆效果差、环境污染大的技术问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种燃气火焰捕获与熄灭装置，包括过渡管路、火焰捕获器和控制系统；过渡管路的两端通过连接装置与燃气输送管道连通，过渡管路的管身与火焰捕获器连接；火焰捕获器内部设置有推进装置、传动杆和爆破片，所述爆破片设置在火焰捕获器与过渡管路的管身二者的连接处且完全隔断火焰捕获器与过渡管路，所述传动杆设置在推进装置和爆破片之间，火焰捕获器的内部空间大于过渡管路的管腔空间，火焰捕获器内部的压力低于过渡管路中的压力；所述控制系统包括控制器和火焰传感器，所述火焰传感器设置在过渡管路的端部，所述火焰传感器与控制器连接并将检测到的火焰信号传递给控制器，所述控制器与推进装置连接并控制推进装置向爆破片所在侧运动。

当燃烧火焰沿燃气输送管道传送到本装置时，火焰传感器检测到该火焰信号，然后火焰信号传递到控制器上，触发控制器对推进装置发出推进的指令，控制器选用PLC即可实现。推进装置可为任意可实现推动作用的结构，如气泵、弹簧等。在推进装置的作用下，传动杆向爆破片方向移动并立刻击穿爆破片，将火焰捕获器与过渡管路连通即与燃气输送管道连通。由于火焰捕获器内部压力低且体积大，便可大量吸收并捕获爆炸产生的膨胀气体、爆炸冲击波和爆炸火焰等；爆炸冲击波冲击火焰捕获器的底部，产生反射冲击波，形成对流，对流区域体积瞬间膨胀，温度下降，爆炸能量和活性自由基在对流过程中被消耗，从而熄灭爆炸火焰。

进一步的，在本发明中，所述火焰捕获器的内部设置有抑爆粉盒，所述抑爆粉盒内装有纳米抑爆粉尘。对流将火焰捕获器内部预留的纳米抑爆粉尘扬起，充满管道，从而可以吸收爆炸能量和活性自由基，熄灭爆炸火焰，避免爆炸灾害的进一步扩大，大大地减少爆炸灾害造成的人员伤亡和财产损失。

进一步的，在本发明中，所述火焰捕获器内部的压力设置为0～0.05MPa。火焰捕获器内部的压力与燃气输送管内或过渡管路内的压力相比为超低负压的状态，可以有效捕获爆炸产生的膨胀气体、爆炸冲击波和爆炸火焰。

进一步的，在本发明中，所述火焰捕获器的内部空间是过渡管路的管腔空间的1～3倍。空间大能容纳较多气体，捕获火焰的效果好。

进一步的，在本发明中，所述的过渡管路的长度为过渡管路的内径的8～12倍，火焰捕获器设置在过渡管路的中间位置。从过渡管路的两端的火焰传感器感知火焰信号到火焰捕获器完成击穿爆破片这段时间内，火焰恰好喷射到过渡管路的中间位置即恰好被火焰捕获器捕获，这样设置同时能够兼顾过渡管路两端可能出现的上述危险情况。

进一步的，在本发明中，还包括压力传感器和抽气机，所述压力传感器设置在火焰捕获器上并检测火焰捕获器的内部压力，所述压力传感器连接到控制器并将检测到的压力值传递给控制器，所述抽气机连接到捕获器的内部并受控于控制器。由于火焰捕获器内部的压力值较低，这有助于火焰的捕获，所以一旦压力高于预设值，压力传感器给控制器传递信号，控制器启动抽气机，将火焰捕获器内部多余气体吸出，达到设定值后停止抽气机工作，使得火焰捕获器的内部始终维持较低的压力，则熄灭火焰的能力能够持续。

进一步的，在本发明中，所述的火焰传感器的型号为三波段红外火焰传感器A710/IR3。通过红外感知火焰，检测速度快且灵敏度高。

有益效果：

将本发明装置安装在燃气传输的管道上，当气体爆炸发生后，火焰捕捉和熄灭过程完全由控制系统自动控制，操作简单，在燃烧没有完全发展起来之前熄灭火焰，减少伤害；

整个过程无需人为灭火，从而减少为扑灭火焰而造成的消防人员伤亡；

通过大量的管道实验验证，利用本发明装置，火焰熄灭效果及时、明显。

附图说明

图1是本发明的位置结构示意图；

图2是本发明的火焰捕获器位置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

一种燃气火焰捕获与熄灭装置，包括过渡管路5、火焰捕获器8和控制系统；过渡管路5通过两端设置的法兰盘1与燃气输送管道2、3连通，过渡管路5与燃气输送管道2、3内径相同，过渡管路5的管身的中间与火焰捕获器8连接；所述的过渡管路5的长度为过渡管路5的内径的10倍；火焰捕获器8内部设置有推进装置、传动杆12、爆破片7和抑爆粉盒4，所述爆破片7设置在火焰捕获器8与过渡管路5的管身二者的连接处且完全隔断火焰捕获器8与过渡管路5，所述传动杆12设置在气泵13和爆破片7之间，火焰捕获器8的内部空间约为过渡管路5的管腔空间的2倍，火焰捕获器8内部的压力相比于过渡管路5内部的压力为超低负压，设置在0～0.05MPa，显著低于过渡管路5中的压力，所述抑爆粉盒4内装有纳米抑爆粉尘；所述控制系统包括控制器11和火焰传感器6，控制器11为PLC，所述过渡管路5的两个端部均设置有火焰传感器6，图中仅画出一端示意，所述火焰传感器6与PLC连接并将检测到的火焰信号传递给PLC，所述PLC与推进装置连接并控制推进装置向爆破片7所在侧运动运动。为了控制火焰捕获器8的内部压力，设置了压力传感器9和抽气机10，所述压力传感器9设置在火焰捕获器8上并检测火焰捕获器8的内部压力，所述压力传感器9连接到PLC并将检测到的压力值传递给PLC，所述抽气机10连接到捕获器8的内部并受控于PLC。

上述各种组成部件中，火焰传感器6的型号为三波段红外火焰传感器A710/IR3；爆破片7型号为LFT100-0.5-120/B158AT；压力传感器9型号为MPX53；抽气机10型号为ZK-70；PLC的型号为CPM1A-40CDT-D-V1；气泵13型号为DSU1253。

本发明中，火焰传感器6作为首先感知火焰的部件，将信号发送给PLC，PLC立即响应作用与气泵13实现戳破爆破片的动作，由于火焰捕获器内部为低压大容量的环境，从而火焰很容易就被引入到火焰捕获器中，对流和纳米抑爆粉尘都对火焰捕获有良好的作用，二者结合，使得本装置的灭火能力较高。与此同时，压力传感器9承担对火焰捕获器8内部压力的监控作用，由于低压是引入火焰的至关重要的条件，所以及时对火焰传感器8进行泄压对维持火焰捕获能力是非常有效的措施。因此，在上述各个部件的巧妙配合下，本装置能够很好地实现对火焰的捕获和熄灭。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种燃气火焰捕获与熄灭装置，其特征在于：包括过渡管路(5)、火焰捕获器(8)和控制系统；所述的过渡管路(5)的长度为过渡管路(5)的内径的8～12倍，过渡管路(5)的两端通过连接装置与燃气输送管道(2、3)连通，过渡管路(5)的管身与火焰捕获器(8)连接，火焰捕获器(8)设置在过渡管路(5)的中间位置；所述火焰捕获器(8)内部的压力设置为0～0.05MPa，所述火焰捕获器(8)的内部空间是过渡管路(5)的管腔空间的1～3倍，火焰捕获器(8)内部设置有推进装置、传动杆(12)和爆破片(7)，所述爆破片(7)设置在火焰捕获器(8)与过渡管路(5)的管身二者的连接处且完全隔断火焰捕获器(8)与过渡管路(5)，所述传动杆(12)设置在推进装置和爆破片(7)之间，火焰捕获器(8)的内部空间大于过渡管路(5)的管腔空间，火焰捕获器(8)内部的压力低于过渡管路(5)中的压力；所述控制系统包括控制器(11)和火焰传感器(6)，所述火焰传感器(6)设置在过渡管路(5)的端部，所述火焰传感器(6)与控制器(11)连接并将检测到的火焰信号传递给控制器(11)，所述控制器(11)与推进装置连接并控制推进装置向爆破片(7)所在侧运动。

2.根据权利要求1所述的燃气火焰捕获与熄灭装置，其特征在于：所述火焰捕获器(8)的内部设置有抑爆粉盒(4)，所述抑爆粉盒(4)内装有纳米抑爆粉尘。

3.根据权利要求1所述的燃气火焰捕获与熄灭装置，其特征在于：所述推进装置为气泵(13)。

4.根据权利要求1所述的燃气火焰捕获与熄灭装置，其特征在于：还包括压力传感器(9)和抽气机(10)，所述压力传感器(9)设置在火焰捕获器(8)上并检测火焰捕获器(8)的内部压力，所述压力传感器(9)连接到控制器(11)并将检测到的压力值传递给控制器(11)，所述抽气机(10)连接到火焰捕获器(8)的内部并受控于控制器(11)。

5.根据权利要求1至4中任意一条所述的燃气火焰捕获与熄灭装置，其特征在于：所述控制器(11)为PLC。

6.根据权利要求1至4中任意一条所述的燃气火焰捕获与熄灭装置，其特征在于：过渡管路(5)的两端分别通过法兰盘(1)与燃气输送管道(2、3)连接。

7.根据权利要求1至4中任意一条所述的燃气火焰捕获与熄灭装置，其特征在于：所述的火焰传感器(6)的型号为三波段红外火焰传感器A710/IR3。