CN108980612A - 一种可燃气体泄爆惰化抑制方法及其装置 - Google Patents

一种可燃气体泄爆惰化抑制方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可燃气体泄爆惰化抑制方法及其装置，以解决现有技术冲击波和火焰的压力过大就会对临近容器和人员产生伤害的问题，本发明包括连接有惰化灭火泄爆管道的第一容器，所述第一容器内装有易燃易爆物品，所述第一容器与第二容器通过第一管道连接，所述第二管道的一端连接在第一容器的惰化灭火泄爆管道上，第二管道的另一端连接在第二容器上，第一管道和第二管道内分别都设有控制阀和单向阀，所述第二容器、第一管道和第二管道内分别都装有高压惰性气体。本发明的储罐与高压惰性气体的容器连接，能够有效的阻燃，针对不同的事故危害制定了不同的应对方法，只发生轻微事故的情况下只需要更换惰化灭火泄爆管道，提高经济利益。

Description

一种可燃气体泄爆惰化抑制方法及其装置
技术领域
本发明属于工业安全技术领域，具体提供一种可燃气体泄爆惰化抑制方法及其装置。
背景技术
在化工和石油行业中火灾爆炸是非常常见的一种危害，其可以对周围人员和环境造成不可估量的损害。不论是易燃易爆危险物质的储存还是运输，都是我们重点防护的对象，为了预防火灾爆炸的发生或降低其产生的危害，前人对此作了很多的研究，并发明很多抑爆和泄爆的方法，但是各个行业中火灾爆炸事故还是不可完全杜绝，悲惨的事故还是时有发生。因此，灭火抑爆和灭火泄爆方法研究具有很高的重要性。
据不完全统计，全国范围内大型的石油化工企业就有超过12万家，其中在江苏省内，就有大型石化企业约500多家。此外，在江苏省的周边地区、相邻省份，各大型石化企业数量也很多，而且近几年只增不减。由此可见对其危险性的防护的必要性和重要性，各种惰化灭火泄爆装置存在的必要性。
惰化是指某物质可使原反应速率降低，从而降低爆炸后所产生的危害，运用此种方法可以直接降低火灾爆炸的危害，比较简单且易于实现。
现有技术在易燃易爆气体存储的防爆措施中仅施在危险品储罐上安设泄爆阀以减少爆炸的危害程度，这种防爆的手段单一，无论事故的轻重都需要更换整个防爆部件，这对整个工业生产造成了很大的经济负担，然而这种方法不仅抑制爆炸程度有限，而且不能有效的进行灭火，不能把事故范围控制在一个较小的范围内，对于整个产业链而言都存在着事故隐患。
发明内容
本发明提供了一种可燃气体泄爆惰化抑制方法及其装置，其目的在于容器中储存的物料(如甲烷等混合气)在意外情况时发生火灾或者爆炸就会有较大能量的冲击波和火焰产生，冲破爆破片，释放于临近容器或者环境中，以解决冲击波和火焰的压力过大就会对临近容器和人员产生伤害的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可燃气体泄爆惰化抑制装置，所述装置中包括连接有惰化灭火泄爆管道的第一容器，所述第一容器内装有易燃易爆物品，所述第一容器与第二容器通过第一管道连接，所述第二管道的一端连接在第一容器的惰化灭火泄爆管道上，第二管道的另一端连接在第二容器上，第一管道和第二管道内分别都设有控制阀和单向阀，所述第二容器、第一管道和第二管道内分别都装有高压惰性气体。
优选的，所述惰化灭火泄爆管道内依次向远离第一容器的方向设置第一爆破片、压力传感器、火焰探测器、第一单向阀、惰性气体发生层和第二爆破片。
优选的，惰性气体发生层包括两层塑料薄膜和填充在两层塑料薄膜之间的惰性气体发生剂，所述的惰性气体发生剂为干冰。
更优选的，所述第二管道连接在惰化灭火泄爆管道上惰性气体发生层和第二爆破片之间的位置。
优选的，所述第一管道内设有使得管内气体通入第一容器的第二单向阀7和第一控制阀。
优选的，所述第二管道内设有使得管内气体通入惰化灭火泄爆管道的第三单向阀和第二控制阀。
优选的，所述所述第一容器、第二容器和第一管道之间、惰化灭火泄爆管道与第二管道之间、第二管道与第二容器之间均通过法兰连接。
优选的，所述压力传感器和火焰探测器分别连接在一个控制系统上，所述控制系统根据压力传感器和火焰探测器输出的信号控制第一控制阀和第二控制阀的开启或关闭。
优选的，所述装置使用的高压惰性气体为高压氮气。
一种可燃气体泄爆惰化抑制方法，包括以下步骤：
步骤一：当第一容器中发生火灾或者爆炸事故时，可燃气体产生的爆炸冲破第一爆破片，此时压力传感器测得压力并将信号输入控制系统中，当压力低于0.12MPa时，则控制系统不开启第一控制阀和第二控制阀；当压力高于0.12MPa低于0.13MPa时，则控制系统只开启第二控制阀；当压力高于0.13MPa时，则控制系统同时开启第一控制阀和第二控制阀；
步骤二：当火焰探测器3没有检测到惰化灭火泄爆管道内有火焰残留时，则控制系统关闭已经开启的第一控制阀和第二控制阀。
本发明具有以下有益效果：
本发明为减小高危化学品在储存过程中发生燃烧爆炸事故的危害，采用了与装有高危物料的第一容器与装有高压惰性气体的第二容器连接，一方面，惰性气体能够有效的阻燃，另一方面，针对不同的事故危害制定了不同的应对方法，只发生轻微事故的情况下只需要更换惰化灭火泄爆管道，能够减少更换修缮的成本，为工业生产提高经济利益。
进一步的，本发明针对中等储量的高危化学品储罐设计，其结构合理易拆卸，实用性较大，自动化程度较高，根绝危害大小控制各管道阀门的开启，在一定程度上节约使用惰性气体和控制对周围产生的危害，另一方面，采取爆破片、惰性气体发生剂、高压氮气空间以及惰化灭火泄爆管道本省都是用于熄灭爆炸火焰降低冲击波超压，从而降低对人员环境所致使的伤害。
更进一步的，通过控制系统操控第一控制阀和第二控制阀的开关，能够更加及时的对事故作出应急反应，避免了人为造成的不安全因素，例如误操作或读数误差；
进一步的，装置使用的高压惰性气体为高压氮气，氮气是由于其不是助燃气体可以隔绝氧气致使火焰被扑灭，而且其不易与其它物质反应也较为环保。
附图说明
图1是可燃气体泄爆惰化抑制装置的总结构示意图；
图2是惰化灭火泄爆管道的结构示意图；
图3是第一管道的结构示意图；
图4是第二管道的结构示意图；
图中，1-第一爆破片，2-压力传感器，3-火焰探测器，4-第一单向阀，5-惰性气体发生层，6-第二爆破片，7-第一控制阀，8-第二单向阀，9-第三单向阀，10-第二控制阀，11-第一容器，12-第二容器，13-第一管道，14-第二管道，15-惰化灭火泄爆管道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1所示，一种可燃气体泄爆惰化抑制装置，所述装置中包括连接有惰化灭火泄爆管道15的第一容器11，所述第一容器11内装有易燃易爆物品，所述第一容器11与第二容器12通过第一管道13连接，所述第二管道14的一端连接在第一容器11的惰化灭火泄爆管道15上，第二管道14的另一端连接在第二容器12上，第一管道13和第二管道14内分别都设有控制阀和单向阀，所述第二容器12、第一管道13和第二管道14内分别都装有高压惰性气体。所述装置使用的高压惰性气体为高压氮气。
如图2所示，所述惰化灭火泄爆管道15内依次向远离第一容器11的方向设置第一爆破片1、压力传感器2、火焰探测器3、第一单向阀4、惰性气体发生层5和第二爆破片6。惰性气体发生层5包括两层塑料薄膜和填充在两层塑料薄膜之间的惰性气体发生剂，所述的惰性气体发生剂为干冰。所述第二管道14连接在惰化灭火泄爆管道15上惰性气体发生层5和第二爆破片6之间的位置。
如图3所示，所述第一管道13内设有使得管内气体通入第一容器11的第二单向阀7和第一控制阀8。
如图4所示，所述第二管道14内设有使得管内气体通入惰化灭火泄爆管道15的第三单向阀9和第二控制阀10。
其中所述第一容器11、第二容器12和第一管道13之间、惰化灭火泄爆管道15与第二管道14之间、第二管道14与第二容器12之间均通过法兰连接。
另外，所述压力传感器3和火焰探测器3分别连接在一个控制系统上，所述控制系统根据压力传感器2和火焰探测器3输出的信号控制第一控制阀8和第二控制阀10的开启或关闭。
一种可燃气体泄爆惰化抑制方法，包括以下步骤：
步骤一：当第一容器11中发生火灾或者爆炸事故时，可燃气体产生的爆炸冲破第一爆破片1，此时压力传感器2测得压力并将信号输入控制系统中，当压力低于0.12MPa时，则控制系统不开启第一控制阀8和第二控制阀12；当压力高于0.12MPa低于0.13MPa时，则控制系统只开启第二控制阀10；当压力高于0.13MPa时，则控制系统同时开启第一控制阀8和第二控制阀12；
步骤二：当火焰探测器3没有检测到惰化灭火泄爆管道15内有火焰残留时，则控制系统关闭已经开启的第一控制阀8和第二控制阀12。
下面通过实施例对本名进行进一步说明：
实施例1
第一容器是常压储存，其压力为大气压，即0.1MPa,冲击波超压表示由于冲击波产生的超过大气压的部分压力，第二管道内的压力传感器检测到的压力为冲击波超压△p(MPa)与大气压(MPa)之和。
根据实际发生的可燃气体储罐爆炸案例所产生的冲击波超压大多不超过0.05MPa的情况，本实施例以冲击波超压0-0.05MPa为基础，进行进一步说明。
如表一所示冲击波超压对人体造成的危害，根据不同的危害等级选取不同的安全策略：当冲击波超压△p小于0.2MPa的情况下，这种情况不易产生人员伤害，控制系统不开启第一控制阀和第二控制阀，仅依靠被冲破的惰性气体发生层产生的二氧化碳，既能产生灭火效果，且保证人员安全；
当冲击波超压△p高于0.12MPa低于0.13MPa时，这种情况下能够造成人员的轻微伤害，则控制系统只开启第二控制阀，仅依靠被冲破的惰性气体发生层产生的二氧化碳已经不能达到灭火泄压的效果，所以通过第二管道通入第二容器内的高压氮气，形成一个高压高浓度的氮气环境并进行持续性的灭火泄爆，避免了事故造成人员轻微伤害；
当显示压力高于0.13MPa时，这种情况下能够造成人员严重伤害或更严重的危害，则控制系统同时开启第一控制阀和第二控制阀，氮气通过第一管道直接喷入第一容器中直接进行火焰扑灭，未扑灭的的少许火焰与爆炸后的气体进入惰化灭火泄爆管道，冲破惰性气体发生层，惰性气体发生剂高温升华产生二氧化碳，惰化灭火泄爆管道内形成的充满二氧化碳的环境进行进一步的灭火，同时第二容器内的高压氮气通过第二管道进入惰化灭火泄爆管道内形成一个高压高浓度的氮气环境并进行持续性的灭火泄爆，从三个方面进行灭火泄爆以避免人员严重伤害或更严重的后果。
超压△p(MPa) 伤害作用
0.02～0.03 人员轻微伤害
0.03～0.05 人员严重伤害
0.05～0.10 内脏严重损伤或死亡
>0.10 大部分人员死亡
表1冲击波超压对人体造成的危害
实施例2
第一容器是常压储存，其压力为大气压，即0.1MPa,冲击波超压表示由于冲击波产生的超过大气压的部分压力，第二管道内的压力传感器检测到的压力为冲击波超压△p(MPa)与大气压(MPa)之和。
根据实际发生的可燃气体储罐爆炸案例所产生的冲击波超压大多不超过0.05MPa的情况，本实施例以冲击波超压0-0.05MPa为基础，进行进一步说明。
如表二所示冲击波超压对构筑物造成的危害，根据不同的危害等级选取不同的安全策略：当冲击波超压△p小于0.2MPa的情况下，这种情况仅产生门、窗玻璃部分破碎、受压面门、窗玻璃大多破碎或窗框损坏等危害，则控制系统不开启第一控制阀和第二控制阀，仅依靠被冲破的惰性气体发生层产生的二氧化碳，既能产生灭火效果，以避免产生门、窗玻璃部分破碎、受压面门、窗玻璃大多破碎或窗框损坏等危害；
当冲击波超压△p高于0.12MPa低于0.13MPa时，这种情况下能够造成墙裂缝，则控制系统只开启第二控制阀，仅依靠被冲破的惰性气体发生层产生的二氧化碳已经不能达到灭火泄压的效果，所以通过第二管道通入第二容器内的高压氮气，形成一个高压高浓度的氮气环境并进行持续性的灭火泄爆，避免了墙裂缝的危害；
当显示压力高于0.13MPa时，这种情况下能够造成墙大裂缝、屋瓦掉下，此时易发生人员伤亡意外，则控制系统同时开启第一控制阀和第二控制阀，氮气通过第一管道直接喷入第一容器中直接进行火焰扑灭，未扑灭的的少许火焰与爆炸后的气体进入惰化灭火泄爆管道，冲破惰性气体发生层，惰性气体发生剂高温升华产生二氧化碳，惰化灭火泄爆管道内形成的充满二氧化碳的环境进行进一步的灭火，同时第二容器内的高压氮气通过第二管道进入惰化灭火泄爆管道内形成一个高压高浓度的氮气环境并进行持续性的灭火泄爆，从三个方面进行灭火泄爆以避免人员严重伤害或更严重的后果。
表2冲击波超压对构筑物造成的危害
实施例3
本实施例就可燃气体爆炸事故中可燃气体泄爆惰化抑制装置的运作过程进行进一步的说明：
当爆炸发生时火焰和冲击波会冲破第一爆破片经过传感器，控制系统判断如何开启控制阀门：
(1)当压力低于0.12MPa时，则控制系统不开启第一控制阀和第二控制阀，此时火焰和冲击波会冲破惰化灭火泄爆管道内的惰性气体发生层，惰性气体发生剂高温升华产生二氧化碳，在充满高压二氧化碳的管内使得火焰被扑灭，事故产生的冲击波超压持续降低最终以极低的压力冲破第二爆破片或不冲破第二爆破片；
(2)当显示压力高于0.12MPa低于0.13MPa时，则控制系统只开启第二控制阀，此时火焰和冲击波会冲破惰化灭火泄爆管道内惰性气体发生层，惰性气体发生剂高温升华产生二氧化碳，惰化灭火泄爆管道内形成的充满二氧化碳的环境进行初步灭火，冲击波超压降低，同时第二容器内的高压氮气通过第二管道进入惰化灭火泄爆管道内形成一个高压高浓度的氮气环境并进行持续性的灭火泄爆，事故产生的冲击波超压持续降低最终以极低的压力冲破第二爆破片；
(3)当显示压力高于0.13MPa时，则控制系统同时开启第一控制阀和第二控制阀，氮气通过第一管道直接喷入第一容器中直接进行火焰扑灭，未扑灭的的少许火焰与爆炸后的气体进入惰化灭火泄爆管道，冲破惰性气体发生层，惰性气体发生剂高温升华产生二氧化碳，惰化灭火泄爆管道内形成的充满二氧化碳的环境进行进一步的灭火，同时第二容器内的高压氮气通过第二管道进入惰化灭火泄爆管道内形成一个高压高浓度的氮气环境并进行持续性的灭火泄爆，事故产生的冲击波超压持续降低最终以极低的压力冲破第二爆破片。
无论上述哪一种过程该装置都尽量控制第二爆破片不作用，若冲破第二爆破片，其伤害也会比之前大大降低，尽可能的保护了周围人员和财产的安全。

Claims (10)

1.一种可燃气体泄爆惰化抑制装置，所述装置中包括连接有惰化灭火泄爆管道（15）的第一容器（11），所述第一容器（11）内装有易燃易爆物品，其特征在于：所述第一容器（11）与第二容器（12）通过第一管道（13）连接，所述第二管道（14）的一端连接在第一容器（11）的惰化灭火泄爆管道（15）上，第二管道（14）的另一端连接在第二容器（12）上，第一管道（13）和第二管道（14）内分别都设有控制阀和单向阀，所述第二容器（12）、第一管道（13）和第二管道（14）内分别都装有高压惰性气体。
2.根据权利要求1所述的一种可燃气体泄爆惰化抑制装置，其特征在于：所述惰化灭火泄爆管道（15）内依次向远离第一容器（11）的方向设置第一爆破片（1）、压力传感器（2）、火焰探测器（3）、第一单向阀（4）、惰性气体发生层（5）和第二爆破片（6）。
3.根据权利要求2所述的一种可燃气体泄爆惰化抑制装置，其特征在于：惰性气体发生层（5）包括两层塑料薄膜和填充在两层塑料薄膜之间的惰性气体发生剂，所述的惰性气体发生剂为干冰。
4.根据权利要求1或2所述的一种可燃气体泄爆惰化抑制装置，其特征在于：所述第二管道（14）连接在惰化灭火泄爆管道（15）上惰性气体发生层（5）和第二爆破片（6）之间的位置。
5.根据权利要求1所述的一种可燃气体泄爆惰化抑制装置，其特征在于：所述第一管道（13）内设有使得管内气体通入第一容器（11）的第二单向阀（7）和第一控制阀（8）。
6.根据权利要求1所述的一种可燃气体泄爆惰化抑制装置，其特征在于：所述第二管道（14）内设有使得管内气体通入惰化灭火泄爆管道（15）的第三单向阀（9）和第二控制阀（10）。
7.根据权利要求1所述的一种可燃气体泄爆惰化抑制装置，其特征在于：所述第一容器（11）、第二容器（12）和第一管道（13）之间、惰化灭火泄爆管道（15）与第二管道（14）之间、第二管道（14）与第二容器（12）之间均通过法兰连接。
8.根据权利要求1所述的一种可燃气体泄爆惰化抑制装置，其特征在于：所述压力传感器（3）和火焰探测器（3）分别连接在一个控制系统上，所述控制系统根据压力传感器（2）和火焰探测器（3）输出的信号控制第一控制阀（8）和第二控制阀（10）的开启或关闭。
9.根据权利要求1所述的一种可燃气体泄爆惰化抑制装置，其特征在于：所述装置使用的高压惰性气体为高压氮气。
10.一种可燃气体泄爆惰化抑制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：当第一容器（11）中发生火灾或者爆炸事故时，可燃气体产生的爆炸冲破第一爆破片（1），此时压力传感器（2）测得压力并将信号输入控制系统中，当压力低于0.12MPa时，则控制系统不开启第一控制阀（8）和第二控制阀（10）；当压力高于0.12MPa低于0.13MPa时，则控制系统只开启第二控制阀（10）；当压力高于0.13MPa时，则控制系统同时开启第一控制阀（8）和第二控制阀（10）；
步骤2：当火焰探测器（3）没有检测到惰化灭火泄爆管道（15）内有火焰残留时，则控制系统关闭已经开启的第一控制阀（8）和第二控制阀（10）。
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