CN112057775A - 一种多机理协同作用的燃气爆炸抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多机理协同作用的燃气爆炸抑制方法，属于燃气抑爆领域。该方法包括以下步骤：发生燃气爆炸时，缓冲吸能模块受冲击波的压力而压缩，以对冲击波缓冲吸能降压；断链降温促熄抑爆模块正向移动，以对火焰波进行降温促熄；断链降温促熄抑爆模块反向移动，以对火焰波再次进行降温促熄；通过液滴气化稀释冷却模块从上方喷出液滴，液滴受火焰波的高温作用而气化产生水蒸气，对火焰波进行吸热降温，同时水蒸气对火焰波进行稀释。基于缓冲吸能降压+正反双向断链降温促熄+液滴气化稀释冷却三种机理的协同作用，达到更为明显、有效的燃气爆炸抑制效果，并实现移动抑爆。

Description

一种多机理协同作用的燃气爆炸抑制方法

技术领域

本发明属于燃气抑爆领域，涉及一种多机理协同作用的燃气爆炸抑制方法。

背景技术

目前用于油气、化工、煤矿、民用、军用等诸多行业领域的燃气爆炸抑制装置或方法，主要是依托各种化学、物理机理进行单一或者多相协同抑爆。协同抑爆比单一抑爆方法具有更好的效果，是以后的重点发展方向。

目前的燃气爆炸抑制技术和方法很多，效果各异。抑爆剂方面有纯细水雾、含不同种类添加剂的细水雾、各类惰性气体、各类惰性粉体等，抑爆装置方面有主动型的光电感应抑爆装置、被动型的各类爆炸冲击波激发式的抑爆装置、阻火器等。

细水雾主要用于消防领域的初期火灾扑救，应用在煤矿、粉尘类工厂等环境的除尘和抑燃抑爆，也有一定效果。但是，经大量实验验证，部分情形下，细水雾反而会出现促进爆炸的可能。惰性气体主要有氮气、二氧化碳等，主要用于灭火和抑爆，由于需要特殊装置，造价相对较高，使用场景有限，而且，如果惰性气体的注入方式考虑不周全，会导致局部超限，反而会引发次生事故。惰性粉体主要是各类不燃性干粉，如磷酸铵盐等，主要用于灭火和抑爆，大量事故案例表明，惰性粉体长时间不用，有结块、失效的情形。光电感应型主动隔抑爆装置主要应用在煤矿、军工等特殊领域，技术先进，但成本较高，如果感应元器件失效，则会出现感应不到爆炸火焰的情形，就不会快速激发，也存在失效的可能。阻火器应用于诸多领域，尤其是石油化工领域中的管道隔抑爆部分，防止管道发生泄漏爆炸，阻隔燃烧爆炸在管道内部快速传播扩散，现有阻火器均安装在管道连接处，且由于隔抑爆类型选型失误等问题，其阻火速度达不到实际情况的要求，会出现抑爆失效的可能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多机理协同作用的燃气爆炸抑制方法，综合抑爆效果好，解决单一抑爆方法存在的不足。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多机理协同作用的燃气爆炸抑制方法，包括以下步骤：

缓冲吸能降压：发生燃气爆炸时，缓冲吸能模块受爆炸产生的冲击波的压力而压缩，进行吸能储能，降低冲击波的压力，减缓冲击波的传播速度；

正向断链降温促熄抑爆：发生燃气爆炸时，断链降温促熄抑爆模块正向移动，爆炸产生的传播速度慢于冲击波的火焰波接触到断链降温促熄抑爆模块时，断链降温促熄抑爆模块对火焰波进行降温促熄；

反向断链降温促熄抑爆：断链降温促熄抑爆模块反向移动，对火焰波再次进行降温促熄；

液滴气化稀释冷却：发生燃气爆炸时，通过液滴气化稀释冷却模块从上方喷出液滴，液滴受爆炸产生的火焰波的高温作用而气化产生水蒸气，对火焰波进行吸热降温，同时水蒸气对火焰波进行稀释。

进一步，断链降温促熄抑爆模块受爆炸产生的冲击波的压力而正向移动，进而压缩缓冲吸能模块，以对冲击波进行缓冲吸能降压。

进一步，断链降温促熄抑爆模块正向移动达到力学平衡位置点后，冲击波的压力继续衰减，断链降温促熄抑爆模块受缓冲吸能模块回弹产生的弹力而反向移动。

本发明的有益效果在于：

本发明通过充分利用缓冲吸能模块的弹性伸缩特性，以及断链降温促熄抑爆模块的正反向运动特征，同时辅以液滴气化稀释冷却模块，多管齐下，基于缓冲吸能降压+正反双向断链降温促熄+液滴气化稀释冷却三种机理的协同作用，实现缓冲吸能降压、正向运动并断链降温促熄抑爆、反向运动并断链降温促熄抑爆和液滴气化稀释冷却降温抑爆共四个功能，达到更为明显、有效的燃气爆炸抑制效果，克服阻火器、细水雾等定点抑爆的缺陷，实现移动抑爆。本发明适合广泛应用于燃气管道、石油危化品容器、煤矿掘进工作面等地点，把爆炸控制在很小的范围内，不至于引发爆炸扩散传播。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的工作流程图；

图2为本发明的实时抑爆效果图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，为一种多机理协同作用的燃气爆炸抑制方法，包括以下步骤：

缓冲吸能降压：发生燃气爆炸时，断链降温促熄抑爆模块受爆炸产生的冲击波的压力而正向移动，进而压缩缓冲吸能模块，缓冲吸能模块进行吸能储能，降低冲击波的压力，减缓冲击波的传播速度，避免冲击波快速传播至远处引起损毁效应；

正向断链降温促熄抑爆：断链降温促熄抑爆模块正向移动过程中，爆炸产生的传播速度慢于冲击波的火焰波接触到断链降温促熄抑爆模块时，断链降温促熄抑爆模块对火焰波进行降温促熄；

反向断链降温促熄抑爆：断链降温促熄抑爆模块正向移动达到力学平衡位置点后，冲击波的压力继续衰减，断链降温促熄抑爆模块受缓冲吸能模块回弹产生的弹力而反向移动，对火焰波再次进行降温促熄；

液滴气化稀释冷却：发生燃气爆炸时，即通过液滴气化稀释冷却模块从上方喷出液滴，液滴受爆炸产生的火焰波的高温作用而气化产生水蒸气，对火焰波进行吸热降温，同时水蒸气对火焰波进行稀释，辅助缓冲吸能降压、正向断链降温促熄抑爆和反向断链降温促熄抑爆，提升抑爆效果。

本实施例中，缓冲吸能模块具体可以为弹簧、液压杆等任何具有弹性伸缩特性的弹性件。缓冲吸能模块应具备合适的弹力，与断链降温促熄抑爆模块结合，实现移动抑爆。否则，太大则可能由于其反向作用力大于爆炸产生的冲击波的压力而无法实现断链降温促熄抑爆模块的正向移动及缓冲吸能模块的压缩效果，太小则可能无法实现断链降温促熄抑爆模块的反向移动及缓冲吸能模块的回弹效果。

断链降温促熄抑爆模块采用耐高温材料制成的多孔结构件，此处“多孔”的含义是材料内部具有很多孔隙，孔隙度应控制在合理范围，不能太小。火焰波中的化学反应由于多孔结构件所具有的碰壁、促熄、降温等作用而受到抑制，从而实现对火焰波的降温促熄。

液滴气化稀释冷却模块主要包括喷嘴，利用喷嘴在设定压力下从正上方持续喷出一定流量的小粒径液滴。可以通过真空泵向喷嘴送液，只要保证喷出的液滴粒径和流量等方面达到抑爆效果即可。

请参阅图2，通过实时抑爆效果图可知，采用本实施例提供的燃气爆炸抑制方法，在缓冲吸能降压、正向运动并断链降温促熄抑爆、反向运动并断链降温促熄抑爆和液滴气化稀释冷却降温抑爆四大功能的共同作用下，对于高浓度的燃气爆炸，可以在120ms以内完全抑制熄灭爆炸火焰；对于更低浓度的燃气爆炸，火焰熄灭时间更短，能够在100ms左右使火焰熄灭。并且，火焰被控制在很小的范围内，没有形成爆炸的扩散传播。总体而言，该多机理协同作用的燃气爆炸抑制方法的抑爆效果很好。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种多机理协同作用的燃气爆炸抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：

缓冲吸能降压：发生燃气爆炸时，缓冲吸能模块受爆炸产生的冲击波的压力而压缩，进行吸能储能，降低冲击波的压力，减缓冲击波的传播速度；

正向断链降温促熄抑爆：发生燃气爆炸时，断链降温促熄抑爆模块正向移动，爆炸产生的传播速度慢于冲击波的火焰波接触到断链降温促熄抑爆模块时，断链降温促熄抑爆模块对火焰波进行降温促熄；

反向断链降温促熄抑爆：断链降温促熄抑爆模块反向移动，对火焰波再次进行降温促熄；

液滴气化稀释冷却：发生燃气爆炸时，通过液滴气化稀释冷却模块从上方喷出液滴，液滴受爆炸产生的火焰波的高温作用而气化产生水蒸气，对火焰波进行吸热降温，同时水蒸气对火焰波进行稀释。

2.根据权利要求1所述的多机理协同作用的燃气爆炸抑制方法，其特征在于：所述断链降温促熄抑爆模块受爆炸产生的冲击波的压力而正向移动，进而压缩缓冲吸能模块，以对冲击波进行缓冲吸能降压。

3.根据权利要求2所述的多机理协同作用的燃气爆炸抑制方法，其特征在于：所述断链降温促熄抑爆模块正向移动达到力学平衡位置点后，冲击波的压力继续衰减，断链降温促熄抑爆模块受缓冲吸能模块回弹产生的弹力而反向移动。

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