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爆炸极限在油库安全中的应用分析

类别:石油安全 发布时间:2018-05-28 浏览人次:

摘要:简速了油品爆炸极限的确定方法和影响因素,指出在应用油品爆炸极限时要充分认识油品爆炸极限的相对性、爆炸极限对油气浓度检测结果的影响和应用爆炸极限时必须考虑一定的安全系数。


爆炸极限是评定油品爆炸危险的主要指标,也是确定油库潜在危险性环境和规范人的安全行为的必要依据,科学掌握和应用爆炸极限对油库系统安全具有重要的实际意义。


油品爆炸极限是指油蒸气与空气混合遇火源能发生爆炸的浓度范围,分为下限和上限,即在空气中油蒸气含量的最低浓度和最高浓度,通常用体积百分数来表示。由于油蒸气是在一定的温度下形成的,因此,爆炸浓度极限就体现着相应的温度极限。不同油品的爆炸极限是不一样的,相对来说,爆炸极限范围越宽,爆炸下限越低,爆炸危险性越大。但如果机械地理解和使用,将会给油库安全造成危害。


1、油品爆炸极限的确定


目前测定可燃气体爆炸极限主要采用球形密闭容器、柱状容器和开口玻璃管测试。我国油品爆炸极限的测定方法通常采用GB/I12447—90《空气中可燃气体爆炸极限的测定》。实验法测定爆炸极限是在一定条件(常温、常压、小容器、较小的点火源等)下进行的,容器、点火源、环境温度和压力等对爆炸极限的测定值都会产生影响。因此,由于测定方法的差异,同一种气体的爆炸极限数值由国内、外权威部门发布的数据也有所不同。此外,油蒸气是一种多组分构成的可燃气体混合物,其爆炸极限可根据各组分已知的爆炸极限求得。在实际测量可燃气体爆炸极限的自身安全无法得到保证的情况下,或者试验耗费的代价远远超出自身的价值时,对那些未测试或无法测试的混合物爆炸极限进行估算是较理想的,获得的数据有一定的适用性。


理论计算公式为:

爆炸极限在油库安全中的应用分析

式中:L——混合气体的爆炸极限,体积%;


Vi——单独组分在混合气体中的浓度,体积%;


N——可燃气体的组分数。


2、影响爆炸极限的主要因素


通常说的爆炸极限,是指在常温下用爆炸极限测定仪测定的爆炸气体浓度极限的数值,具有普遍的参考价值。但它并不是一个固定的物理常数,而是随着一系列因素的变化而有所变化。有些因素会使爆炸极限范围扩大,有些因素却会使其范围缩小,甚至使原来能发生爆炸的物质失去爆炸能力。影响爆炸极限的主要因素有:

爆炸极限在油库安全中的应用分析

(1)原始温度,即爆炸前混合物的温度。原始温度越高,则爆炸极限范围越大。有些气体达到某种浓度时常温下不会爆炸,而在高温时却会发生爆炸。


(2)原始压力,即爆炸前混合物的压力。一般情况下,压力增高,爆炸极限范围扩大,特别对爆炸上限的影响更为明显。因为在压力高时,分子间距离缩小,使燃烧的最初反应更易进行。在减压的情况下,爆炸极限范围缩小;当压力降至某一数值时,爆炸上限与下限重合;压力再降低,爆炸性气体就变得不会爆炸了,这时的压力叫爆炸临界压力。因此,压力越低,可燃性气体的爆炸危险性越小,在密闭设备内进行减压操作就有利于防止有些危险性大的可燃气体发生爆炸。


(3)惰性介质。爆炸性混合气体中加入惰性气体,可使爆炸极限范围缩小;当惰性气体达到一定浓度时,则爆炸性混合气体不再爆炸。根据这个性质,人们常用加入惰性气体的方法来防止爆炸事故。例如,在动火检修前,充填二氧化碳气体,当其体积分数达到28%以上时,动火检修就不会发生爆炸。此外,惰性气体种类不同,对爆炸极限的影响也不同。以汽油为例,其爆炸极限范围按氮气、燃烧废气、二氧化碳、氟利昂21、氟利昂12、氟利昂1l顺序依次缩小。


(4)火源性质。火花的能量、热表面的面积、火源与混合物的接触时间等,对爆炸极限均有影响。各种爆炸混合物都有一个最低引爆能量,如汽油的最低点火能量仅为0.2mJ,油库中的绝大多数引爆源一般都具有这样大的能量。


3、油品爆炸极限的应用分析


油品爆炸极限为油库安全系统的决策提供了重要数据,在应用过程中要具体分析,综合考虑,才能发挥其对油库防火、防爆工作的指导作用。


3.1要充分认识爆炸极限的相对性


油气与空气形成的混合气中含有多种烃类可燃性气体,不同油品蒸发出的油气组分不同,这就决定了不同油品爆炸极限的不同。相对来说,爆炸下限低的油品危险性更大,即使少量泄漏,就有爆炸的危险。因此,应特别注意防止“跑、冒、滴、漏”。但爆炸危险具有一定的相对性,环境条件的变化对其有很大影响。如汽油的爆炸温度下限为一36℃,上限为一8℃,这个爆炸温度范围在北方冬天是常出现的。而在夏天,因气温高出爆炸温度上限很多,油蒸气在空气中的含量超过爆炸浓度,因而,易发生燃烧,不易发生爆炸。也就是说,汽油罐在冬天具有更大的爆炸危险性,而轻柴油在50℃以上的高温条件下,也有产生爆炸油蒸气的可能,同样有很大的爆炸危险性。另外,在实际应用中,如热表面的面积增大、点火源与混合物的接触时间长等,就应该充分考虑到爆炸极限的扩大。


3.2重视爆炸极限对油气浓度检测结果的影响


在油库通风、动火、清洗、除锈、涂装等作业时,需要对油气浓度进行测试,所用的可燃气体浓度检测仪表品种较多,工作原理也不尽相同,目前油库中普遍使用的有便携式可燃气体测定仪、便携式可燃气体测爆仪和固定式可燃气体检测报警器等。测试仪表中大多采用催化氧化原理制作而成,以爆炸下限(UL)为测量单位,可检测可燃气体浓度的最大范围为0~100%UL,刻度盘上的读数是以标准气样为基准按一定比例换算成被测气体爆炸下限的百分数。因此,标准气样以及被测试油气爆炸下限值的选定将直接影响到测定结果,如果误差超出一定范围,就可能造成对危险场所的误判。另外,同一类型报警器出厂时报警设定值也不尽相同。多数厂商在一般情况下都按正丁烷爆炸下限(1.9%)的1%~20%进行报警设定(某些具有双段报警功能的报警器,其高限报警设定值一般也不高于爆炸下限的50%),若用此仪器作为汽油或柴油蒸气泄漏报警,也将带来较大的报警误差。


3.3应用爆炸极限要考虑一定的安全系数


理论计算是一种估算,它与实验值有一定的误差。合理地选择各个参数、准确掌握各种可燃性气体在油气混合物中的百分率是提高计算准确性的关键。而实验测得的数据与实际爆炸极限的范围也有些差别。在实际应用时,要充分考虑各种客观条件和情况,掌握数据的来源,保留一定的安全系数。在油库安全规章中,安全环境的界定远低于爆炸下限就考虑了这一因素。如在《关于油库安全管理的补充规定》中,立即通风的条件规定为”洞库内油气浓度达到爆炸下限值的60%”;在《油库油罐清洗、除锈、涂装作业安全规程》中,规定严禁进罐作业的条件为“作业场所可燃气体浓度不超过爆炸下限的40%”。


4、结语


爆炸极限是反映油品爆炸特性的主要指标,但它不是一个固定的物理常数,在实际工作中,需根据实际情况予以科学掌握使用,如果一成不变,死搬教条,就易引发安全事故。


作者:陈卫兵

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