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爆炸極限在油庫安全中的應用分析

類別:石油安全 發布時間:2018-05-28 瀏覽人次:

摘要:簡速了油品爆炸極限的確定方法和影響因素,指出在應用油品爆炸極限時要充分認識油品爆炸極限的相對性、爆炸極限對油氣濃度檢測結果的影響和應用爆炸極限時必須考慮一定的安全系數。


爆炸極限是評定油品爆炸危險的主要指標,也是確定油庫潛在危險性環境和規范人的安全行為的必要依據,科學掌握和應用爆炸極限對油庫系統安全具有重要的實際意義。


油品爆炸極限是指油蒸氣與空氣混合遇火源能發生爆炸的濃度范圍,分為下限和上限,即在空氣中油蒸氣含量的最低濃度和最高濃度,通常用體積百分數來表示。由于油蒸氣是在一定的溫度下形成的,因此,爆炸濃度極限就體現著相應的溫度極限。不同油品的爆炸極限是不一樣的,相對來說,爆炸極限范圍越寬,爆炸下限越低,爆炸危險性越大。但如果機械地理解和使用,將會給油庫安全造成危害。


1、油品爆炸極限的確定


目前測定可燃氣體爆炸極限主要采用球形密閉容器、柱狀容器和開口玻璃管測試。我國油品爆炸極限的測定方法通常采用GB/I12447—90《空氣中可燃氣體爆炸極限的測定》。實驗法測定爆炸極限是在一定條件(常溫、常壓、小容器、較小的點火源等)下進行的,容器、點火源、環境溫度和壓力等對爆炸極限的測定值都會產生影響。因此,由于測定方法的差異,同一種氣體的爆炸極限數值由國內、外權威部門發布的數據也有所不同。此外,油蒸氣是一種多組分構成的可燃氣體混合物,其爆炸極限可根據各組分已知的爆炸極限求得。在實際測量可燃氣體爆炸極限的自身安全無法得到保證的情況下,或者試驗耗費的代價遠遠超出自身的價值時,對那些未測試或無法測試的混合物爆炸極限進行估算是較理想的,獲得的數據有一定的適用性。


理論計算公式為:

爆炸極限在油庫安全中的應用分析

式中:L——混合氣體的爆炸極限,體積%;


Vi——單獨組分在混合氣體中的濃度,體積%;


N——可燃氣體的組分數。


2、影響爆炸極限的主要因素


通常說的爆炸極限,是指在常溫下用爆炸極限測定儀測定的爆炸氣體濃度極限的數值,具有普遍的參考價值。但它并不是一個固定的物理常數,而是隨著一系列因素的變化而有所變化。有些因素會使爆炸極限范圍擴大,有些因素卻會使其范圍縮小,甚至使原來能發生爆炸的物質失去爆炸能力。影響爆炸極限的主要因素有:

爆炸極限在油庫安全中的應用分析

(1)原始溫度,即爆炸前混合物的溫度。原始溫度越高,則爆炸極限范圍越大。有些氣體達到某種濃度時常溫下不會爆炸,而在高溫時卻會發生爆炸。


(2)原始壓力,即爆炸前混合物的壓力。一般情況下,壓力增高,爆炸極限范圍擴大,特別對爆炸上限的影響更為明顯。因為在壓力高時,分子間距離縮小,使燃燒的最初反應更易進行。在減壓的情況下,爆炸極限范圍縮小;當壓力降至某一數值時,爆炸上限與下限重合;壓力再降低,爆炸性氣體就變得不會爆炸了,這時的壓力叫爆炸臨界壓力。因此,壓力越低,可燃性氣體的爆炸危險性越小,在密閉設備內進行減壓操作就有利于防止有些危險性大的可燃氣體發生爆炸。


(3)惰性介質。爆炸性混合氣體中加入惰性氣體,可使爆炸極限范圍縮小;當惰性氣體達到一定濃度時,則爆炸性混合氣體不再爆炸。根據這個性質,人們常用加入惰性氣體的方法來防止爆炸事故。例如,在動火檢修前,充填二氧化碳氣體,當其體積分數達到28%以上時,動火檢修就不會發生爆炸。此外,惰性氣體種類不同,對爆炸極限的影響也不同。以汽油為例,其爆炸極限范圍按氮氣、燃燒廢氣、二氧化碳、氟利昂21、氟利昂12、氟利昂1l順序依次縮小。


(4)火源性質。火花的能量、熱表面的面積、火源與混合物的接觸時間等,對爆炸極限均有影響。各種爆炸混合物都有一個最低引爆能量,如汽油的最低點火能量僅為0.2mJ,油庫中的絕大多數引爆源一般都具有這樣大的能量。


3、油品爆炸極限的應用分析


油品爆炸極限為油庫安全系統的決策提供了重要數據,在應用過程中要具體分析,綜合考慮,才能發揮其對油庫防火、防爆工作的指導作用。


3.1要充分認識爆炸極限的相對性


油氣與空氣形成的混合氣中含有多種烴類可燃性氣體,不同油品蒸發出的油氣組分不同,這就決定了不同油品爆炸極限的不同。相對來說,爆炸下限低的油品危險性更大,即使少量泄漏,就有爆炸的危險。因此,應特別注意防止“跑、冒、滴、漏”。但爆炸危險具有一定的相對性,環境條件的變化對其有很大影響。如汽油的爆炸溫度下限為一36℃,上限為一8℃,這個爆炸溫度范圍在北方冬天是常出現的。而在夏天,因氣溫高出爆炸溫度上限很多,油蒸氣在空氣中的含量超過爆炸濃度,因而,易發生燃燒,不易發生爆炸。也就是說,汽油罐在冬天具有更大的爆炸危險性,而輕柴油在50℃以上的高溫條件下,也有產生爆炸油蒸氣的可能,同樣有很大的爆炸危險性。另外,在實際應用中,如熱表面的面積增大、點火源與混合物的接觸時間長等,就應該充分考慮到爆炸極限的擴大。


3.2重視爆炸極限對油氣濃度檢測結果的影響


在油庫通風、動火、清洗、除銹、涂裝等作業時,需要對油氣濃度進行測試,所用的可燃氣體濃度檢測儀表品種較多,工作原理也不盡相同,目前油庫中普遍使用的有便攜式可燃氣體測定儀、便攜式可燃氣體測爆儀和固定式可燃氣體檢測報警器等。測試儀表中大多采用催化氧化原理制作而成,以爆炸下限(UL)為測量單位,可檢測可燃氣體濃度的最大范圍為0~100%UL,刻度盤上的讀數是以標準氣樣為基準按一定比例換算成被測氣體爆炸下限的百分數。因此,標準氣樣以及被測試油氣爆炸下限值的選定將直接影響到測定結果,如果誤差超出一定范圍,就可能造成對危險場所的誤判。另外,同一類型報警器出廠時報警設定值也不盡相同。多數廠商在一般情況下都按正丁烷爆炸下限(1.9%)的1%~20%進行報警設定(某些具有雙段報警功能的報警器,其高限報警設定值一般也不高于爆炸下限的50%),若用此儀器作為汽油或柴油蒸氣泄漏報警,也將帶來較大的報警誤差。


3.3應用爆炸極限要考慮一定的安全系數


理論計算是一種估算,它與實驗值有一定的誤差。合理地選擇各個參數、準確掌握各種可燃性氣體在油氣混合物中的百分率是提高計算準確性的關鍵。而實驗測得的數據與實際爆炸極限的范圍也有些差別。在實際應用時,要充分考慮各種客觀條件和情況,掌握數據的來源,保留一定的安全系數。在油庫安全規章中,安全環境的界定遠低于爆炸下限就考慮了這一因素。如在《關于油庫安全管理的補充規定》中,立即通風的條件規定為”洞庫內油氣濃度達到爆炸下限值的60%”;在《油庫油罐清洗、除銹、涂裝作業安全規程》中,規定嚴禁進罐作業的條件為“作業場所可燃氣體濃度不超過爆炸下限的40%”。


4、結語


爆炸極限是反映油品爆炸特性的主要指標,但它不是一個固定的物理常數,在實際工作中,需根據實際情況予以科學掌握使用,如果一成不變,死搬教條,就易引發安全事故。


作者:陳衛兵

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