石化行业中某些碳氢燃料爆炸危险性分析.pdf

第 7卷第 5期 1997年 1 0月中国 Ch i 安全 Sa f y 科学 S i Vl o 7N 5 199 7 石化行业中某些碳氢燃料爆炸危险性分析杨立中“王清安范维澄(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室) 刘荣海(南京理工大学化工学院) 【摘要】借助于激波管测定了几种碳氢燃料和空气混合物的爆轰极限临界起爆能根据这些实验数据分析了所研究的碳氢燃料的爆炸危险性同时根据烷烃和烯烃键的不同饱和度分析了它们爆炸危险性差别的原因【关镇词】碳氢燃料爆炸起爆能爆轰极限 1 己l {会, J 意外爆炸对人身的伤害和对财物造成的损失是无法估计的一般有可能发生爆炸的可燃性粉尘或气体混合物表面看来没有什么危险因此潜在的危害就更大碳氢燃料属于易燃易爆危险品即当它的蒸气或雾滴与空气混合并达到一定浓度后就具有可传播燃烧爆炸的性质在前苏联西伯利亚地区由于某段铁轨附近输送碳氢燃料的管道破裂泄漏出大量的燃料在空气中形成可燃混合物当两列火车交汇时引发爆轰酿成火车全部被毁伤千余人死两百余人的惨痛事故[l] 由此可以看出事故危害的严重性从安全工程的角度来看石化行业中其原料辅料半成品和产品中大量涉及到碳氢燃料因而这类爆炸事故在石化企业中更是屡见不鲜有资料表明近年来特大火灾爆炸事故中由石化燃料所引起的火灾约占 14%所以研究碳氢燃料的爆炸危险性对做好安全生产劳动防护以及安全管理都有十分重要的意义 2 实验装置及方法简介实验装置见文献[2j 在此只作简述实验在一矩形激波管里进行截面积为 0 082 m x 008 2m管长为 368 m激波管上装有四个压力传感器以监测爆轰波压力传感器信号经电荷放大器放大后存入瞬态波形存储器最后由微机从瞬态波形存储器中采取信号并给出结果判断是否爆轰的依据有两点压力波形以及压力和速度大小如压力波形起始处有明显的突跃压力和速度又比较大则可认为已发生爆轰本实验采用雷管炸药的强起爆手段进行起爆实验采用 Bru ce t 升降法确定50 %几率下的各种参数(包括爆轰极限和临界起爆能)最后根据 G B8 o31 ‘87 将这些参数换算为””%几率下的参数国家自然科学基金项目“杨立中博士后王清安教授博士生导师范维澄教授博士生导师刘荣海教授第五期杨立中等石化行业中某些碳氢燃料爆炸危险性分析 3 实验结果及分析本项研究的碳氢燃料种类有丁烷石脑油 J C S戊烯己烯等而石脑油和 J C S是多种碳氢化合物燃料的混合物石脑油的成分以饱和烷烃为主 J C S的成分以不饱和烯烃为主 3 1 爆轰极限实验结果及分析安全技术参数中较常见的是爆炸(燃烧)极限而对爆轰极限研究较少参照爆炸(燃烧)极限的定义可给出爆轰极限的定义易燃气体或蒸气能与空气形成可燃爆的爆炸性混合物当蒸气浓度高于某限度之上或低于某限度之下都不能传播爆轰这两个限度的蒸气浓度数值称为爆轰极限可分别为高限与低限或称上限与下限两极限之间的浓度就是爆轰范围爆轰极限一般比爆炸(燃烧)极限窄但在特殊情况下爆轰极限有可能比爆炸(燃烧)极限宽[l] 极限的测定与所用的起爆能量大小有关当起爆能量达到一定水平后极限就与所用起爆能无多大关系本实验根据这一观点并考虑到激波管所能承受的压力大小笔者选用的起爆能为 3 394MJ/ m 实验结果见表 1表中亦列出其他研究者的实验数据除丁烷外其他几种均未匹研究报道在工程上爆轰下限对燃料的安全评估意