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城市燃?xì)馊紵龣C(jī)理與安全措施

作者:金志剛  來源:天津大學(xué) 
評(píng)論: 更新日期:2014年08月01日

?C點(diǎn)為熄火點(diǎn)。當(dāng)T0=T01時(shí)。溫度微小降低,馬上q1小于q2+3,溫度降低,直至熄火。當(dāng)溫度微小升高后,q1仍小于q2+3,于是又回到C點(diǎn),雖然不能熄火,但是隨時(shí)準(zhǔn)備著,溫度稍低就能熄火。故C點(diǎn)是熄火的臨界點(diǎn),與C點(diǎn)相應(yīng)的溫度Tc為熄火溫度。
??? 很明顯,著火溫度與熄火溫度不僅與可燃混合物性質(zhì)有關(guān),而且與周圍環(huán)境及散熱條件有密切聯(lián)系,所以著火溫度與熄火溫度不是燃?xì)獾奈锢砘瘜W(xué)特性參數(shù),而是與散熱條件有密切關(guān)系的參數(shù)。所以無論是在準(zhǔn)備點(diǎn)燃燃?xì)膺€是在熄滅火災(zāi)時(shí),不能只考慮燃?xì)獾男再|(zhì),還要根據(jù)散熱的環(huán)境決定點(diǎn)火或滅火的措施。否則在使用燃?xì)鈺r(shí)點(diǎn)不著火;在消防時(shí)滅不了火。
??? 為了防止燃?xì)獾谋寂c爆炸,就要盡量避免B點(diǎn)。對(duì)于已經(jīng)釀成的火災(zāi)(此時(shí)已處于D點(diǎn)),則盡量使D點(diǎn)移動(dòng)至C點(diǎn),最后使其熄火。
??? (二)影響著火的因素
??? 著火溫度是由不燃燒過度到燃燒的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。因此它也是衡量能否燃燒或爆炸的界限。簡(jiǎn)化物理概念,可以這樣認(rèn)為,著火溫度越高,越不容易著火,反之,越容易著火。
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??? 上式是著火溫度的特性方程式。
??? 1 著火與壓力的關(guān)系:
??? 當(dāng)M、H、V、K2及E為已知值時(shí),根據(jù)式(11)可畫出Pc與TB的關(guān)系曲線,見圖2。
??? 由圖2可知:在低壓時(shí),達(dá)到著火需要很高的溫度,在高壓時(shí),溫度不高時(shí)也可能著火。
??? 2 著火與濃度的關(guān)系:
??? 沒有助燃?xì)怏w(空氣或氧)的燃?xì)馐遣荒苋紵?。只有燃?xì)馀c空氣混合時(shí)才可能燃燒。但是。混合物中燃?xì)膺^少不會(huì)燃燒,過多也不會(huì)燃燒。很多初學(xué)者對(duì)燃?xì)膺^多不會(huì)燃燒往往不容易理解。為解釋此問題還是從熱平衡的機(jī)理及著火溫度說起。
??? 根據(jù)式(11)還可以畫出TB與xg的關(guān)系曲線,見圖3。

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??? 由圖3可見:當(dāng)燃?xì)庠诨旌衔镏械臐舛冗^高(高于高限),TB值為無限大,無法達(dá)到TB,表示混合物不能著火,相反當(dāng)燃?xì)鉂舛冗^低時(shí),也不能著火。當(dāng)燃?xì)鉂舛鹊蜁r(shí),表示燃?xì)馊紵a(chǎn)生的熱量無法把混合物加熱到著火溫度TB,所以也不能著火。當(dāng)燃?xì)鉂舛冗^大時(shí),表示空氣不足,只有很少的燃?xì)饪梢缘玫娇諝馊紵a(chǎn)生熱量。這時(shí)得不到空氣的燃?xì)獠坏荒苋紵a(chǎn)生熱量并且還會(huì)和惰性氣體那樣吸收熱量,使產(chǎn)生的熱量永遠(yuǎn)小于散熱,于是也不能著火。這就是燃?xì)膺^多也不能燃燒的原因。
??? 此外,環(huán)境溫度越高,此著火的濃度范圍越寬。
??? 不能著火當(dāng)然也不能爆炸,所以在工程界認(rèn)為著火的濃度范圍也可稱為爆炸界限。在常壓常溫下,不同燃?xì)獾谋ń缦抟姳?。


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??? (三)產(chǎn)生爆炸的條件:
??? “爆燃”是指沒有控制的急劇燃燒,而爆炸是在一個(gè)相對(duì)封閉的空間內(nèi),因“爆燃”引起的高溫與高壓,最后壓力破壞了封閉維護(hù)層,產(chǎn)生了爆炸。它們都會(huì)為人類造成災(zāi)害。我們可以利用著火與熄火的機(jī)理分析發(fā)生爆炸的原因,不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),控制爆炸災(zāi)害的發(fā)生。在城市燃?xì)馐聵I(yè)中,爆炸事故較多,綜合各種爆炸事故,從理論上分析,可以總結(jié)出,造成爆炸的三個(gè)必須條件和三個(gè)必然條件,三個(gè)必須條件為:
??? 1、必須有一個(gè)相對(duì)封閉的空間;在敞開的空間只能爆燃,不能爆炸。
??? 2、燃?xì)庵谢煊锌諝?或空氣中混有燃?xì)?;單純的燃?xì)庠谌萜鲀?nèi)不可能著火也不可能爆炸。
??? 3、必須有點(diǎn)火源。沒有點(diǎn)火的開始能量,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)也不會(huì)著火,也不會(huì)爆炸。
??? 以上的必須條件只能說是產(chǎn)生爆炸的必須具備的條件。有此條件時(shí)有可能爆炸,但不一定立即發(fā)生爆炸。因?yàn)槿細(xì)庠谌細(xì)饪諝饣旌衔镏械臐舛冗^高與過低時(shí)都不會(huì)爆炸。如果點(diǎn)火源的能量比較低,引不起熱量的積聚,溫度達(dá)不到著火溫度,也不能引起爆炸。如果封閉的空間有大面積的“防爆面積”,壓力增加到規(guī)定值時(shí),防爆面積打開,壓力不會(huì)再增加。也就不會(huì)爆炸了(可能轉(zhuǎn)為爆燃)。
??? 可見,所謂必須的條件是有可能發(fā)生爆炸的條件,但是不一定立即發(fā)生爆炸??隙òl(fā)生爆炸的必然條件應(yīng)為:
??? 1、有一個(gè)相對(duì)封閉的空間;此封閉的空間,密閉得越嚴(yán),維護(hù)結(jié)構(gòu)越強(qiáng),爆炸力也就越大。
??? 2、燃?xì)庵谢煊锌諝?,并且燃?xì)獾臐舛仍谥鸾缦薹秶鷥?nèi);
??? 3、具有一定能量的點(diǎn)火源,其能量足以使系統(tǒng)溫度達(dá)到著火溫度。
??? 因?yàn)橹饻囟取⒅饾舛确秶缦夼c點(diǎn)火所需的能量等參數(shù)都受環(huán)境影響。所以,這三個(gè)條件的具體參數(shù)不是一成不變的,并且互相牽制。例如燃?xì)獾臐舛入m然在著火范圍內(nèi),如果濃度靠近上限或下限,就要求能量比較大的點(diǎn)火源,如果燃?xì)鉂舛瓤拷瘜W(xué)比例,很小的點(diǎn)火源就能引起爆炸。再者,溫度、壓力對(duì)爆炸界限都有影響。遇到事故時(shí),必須根據(jù)實(shí)際情況,依據(jù)著火理論全面分析,才能找出事故原因,從而總結(jié)經(jīng)驗(yàn),制定、完善安全條例,減少今后的事故發(fā)生。
??? 在實(shí)際工作中,首先要采取各種措施避免三個(gè)必須的條件,也就是說防止有可能發(fā)生爆炸的條件同時(shí)存在。例如燃?xì)庠O(shè)備與管道的氣密性、燃?xì)庠O(shè)備空間的防爆面積、采用防爆電器開關(guān)等等措施,都是針對(duì)這三個(gè)必備的條件決定的。

??? 三、燃?xì)饣鹧娴膫鞑ァ⒒鼗鹋c爆震波

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??? 由圖4可見,當(dāng)氣流速度為線2時(shí),火焰穩(wěn)定在A平面。當(dāng)氣流速度逐漸增加時(shí),火焰可以穩(wěn)定在B或C平面上。如果氣流速度增加至5時(shí),由于射流作用,沿氣流邊界會(huì)混入過多的空氣,使Su下降,火焰得不到平衡的位置,火焰脫離管口,發(fā)生脫火現(xiàn)象。相反當(dāng)氣流速度下降,達(dá)到線1時(shí),火焰可以進(jìn)入管內(nèi),發(fā)生回火現(xiàn)象。

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