连通容器内气体爆炸及抑制的试验研究

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石油化工生产过程中,连通容器屡见不鲜。然而,由于人员的不安全行为、设备的不安全状态以及管理的疏漏无法避免,一旦连通容器内某处气体遇到点火源发生燃烧,经过管道的加速,相邻容器往往会发生更为强烈的二次爆炸。因此,以连通容器气体爆炸作为研究基础,探讨连通容器气体爆炸防治过程的基本变化规律,以便为连通容器的安全设计和工程应用提供参考依据,这具有重要的指导意义。  研究连通容器气体爆炸过程,考察点火位置、管道障碍物、管长以及初始压力等影响因素,分析容器内压力的变化过程,总结不同情况下连通容器气体爆炸过程的基本规律。然后,在连通容器气体爆炸的基础上,对连通容器内气体爆炸防治方法进行试验研究,探讨泄爆、惰化以及隔爆三种方式,分析不同情况下连通容器气体爆炸过程的基本规律。同时考虑不同初始压力的情况,对比分析不同情况下连通容器气体爆炸的防治效果。  连通容器气体爆炸的研究结果表明:(1)相比于单容器,连通容器内气体爆炸产生更高的压力峰值,且当起爆容器为大球容器时,连通容器处于更危险的状态。(2)当连接管道内存在障碍物时,连通容器的危险性明显上升。其中,障碍物的位置对气体爆炸压力峰值影响较小;而障碍物的内径对气体爆炸影响较大。(3)连接连通容器的管道长度对起爆容器压力峰值影响较小,而对传爆容器的压力峰值影响较大。管道长度增加时,连通容器的燃爆压力峰值总体呈上升趋势。(4)随着初始压力的升高,容器内燃爆压力峰值不断升高。在同一初始压力下,起爆容器的燃爆压力峰值与单容器相差不大,而传爆容器的燃爆压力峰值则远高于单容器的情况,且随着初始压力的升高,两者差距越大。  连通容器气体爆炸防治的研究结果表明:(1)相比于单容器泄爆的情况,连通容器泄爆时大、小球容器燃爆压力峰值降低效果不明显,尤其是传爆容器。当容器内初始压力为0.06 MPa时,泄爆对连通容器的保护效果大大降低。(2)随着惰性气体CO2浓度的升高,单大、小球容器与连通容器大、小球容器气体燃爆压力上升速率以及压力峰值也不断降低;与连通容器泄爆的情况相同,随着容器内初始压力的升高,CO2对连通容器内气体抑爆效果大大减弱。(3)隔爆材料能有效的熄灭管道的火焰,避免传爆容器内的二次爆炸,对起爆容器内气体抑爆效果比较明显。不同于泄爆与惰化的情况,初始压力对隔爆材料隔爆影响较小。(4)泄爆、惰化、隔爆对连通容器保护的位置有所区别,其中,泄爆口对起爆容器的保护比较明显,而惰化与隔爆则对传爆容器的保护更为明显。(5)在容器气体防治研究中,隔爆与惰化组合的抑制效果最为明显,抑爆与泄爆组合和泄爆与隔爆组合抑爆效果较差,但作用特点有所区别,其中惰化与泄爆组合对起爆容器的保护效果更佳,而泄爆与隔爆组合对传爆容器的保护效果更佳。
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