第十讲 爆炸泄压技术

爆炸泄爆实验可燃气体、液体燃料蒸汽等爆炸是工业生产、燃料储运及日常生活中常见的灾害事故之一，此类事故往往会造成重大的人员伤亡和财产损失。

泄爆技术是应用广泛的爆炸防护措施之一。

其实质是爆炸发生后，当管道、储罐、厂房或其他封闭空间内的压力超过某一临界值时，某些薄弱环节（如：膜片、门窗等）首先破裂，将内部高压气体泄出，使内部压力迅速降低，从而达到减轻爆炸灾害的目的。

本实验的目的是通过压力传感器测量泄爆封口破裂后容器内压力变化规律；同时采用纹影技术获得爆炸火焰结构。

1、测试数据（1）爆炸压力：压力传感器布置在泄爆容器内部及泄爆口处，采样频率10, 000Hz。

（2）爆炸火焰：高速相机的采用频率10,000 Hz.2、仪器设备泄爆容器及配气系统、点火系统、压力测试系统、纹影系统。

2.1 泄爆容器及配气系统泄爆容器直径250mm，长度250mm。

泄爆容器两侧各有一厚度为50mm、直径为295mm的石英玻璃观察窗，用于记录泄爆容器内火焰传播过程。

采用道尔顿分压定律配置某一浓度氢气-空气混合气。

2.2 点火系统采用高压脉冲点火器点火。

2.3 压力测试系统压力传感器为PCB102B16耐高温压力传感器。

压力数据由HIOKI记录。

2.4 纹影系统采用双反射镜纹影系统记录火焰传播过程。

纹影系统原理图如下：其原理是：因测试段气体密度变化导致平行光偏转，以亮度不均的形式在在观察屏上成像。

3、实验过程（1）将泄爆容器抽真空；（2）根据道尔顿分压定律配制浓度为30%的氢气-空气混合气；（3）安装泄爆封口；（4）点火并记录实验数据。

4、数据处理实验得到的压力数据为电压，需将电压转换为压力。

其方法为用电压除以压力传感器的灵敏度。

5、实验结果泄爆后容器内最大压力为172 Kpa。

易燃易爆气体泄压在工业生产和日常生活中，易燃易爆气体的泄漏和爆炸事故时有发生。

为了避免这些事故的发生，人们需要对这些气体的泄压行为进行深入了解，并采取相应的预防措施。

易燃易爆气体的类型易燃易爆气体是指在一定条件下，与空气形成可燃性混合物并能自燃或爆炸的气体。

常见的易燃易爆气体有天然气、液化石油气、乙烷、丙烷、氢气等。

气体泄压的原因气体泄压会导致气体呈现高速射流运动状态，产生冲击波和喷射火焰，引发火灾甚至爆炸事故。

气体泄压的原因主要有以下几种：1.气体管道或设备的损坏或破裂2.气体容器或储罐的泄漏或爆裂3.气体阀门或管道接头的松动或故障4.操作人员失误或疏忽等泄压事故的危害当易燃易爆气体泄压时，会形成可燃性混合物，一旦遇到火源或者静电火花，就很容易发生火灾或爆炸事故。

泄压事故的危害主要有以下几个方面：1.对人身安全的威胁。

当气体泄漏时，会形成可燃性混合物，如果在泄漏地区有人员存在，他们就会受到泄压的冲击和火焰的烧伤，甚至造成死亡。

2.对环境的污染。

牵涉到的气体可能是有毒有害的，会对环境造成二次污染。

3.经济损失。

泄压喷出的气体不仅会造成燃烧和爆炸，还会破坏设备设施，造成经济损失。

泄压事故的预防措施为了避免气体泄压事故的发生，我们需要采取以下措施：1.设备管道的检修和维护。

对于机器设备和管道进行定期的检修，发现问题及时进行维修和更换。

2.操作人员的培训。

必须对操作人员进行安全操作和维修的培训，增强安全意识。

3.安全设施的设置。

针对不同的设备，可以对其设置安全阀门、减压阀门、泄压口和警报器等设施，发生泄压时能够及时报警并控制泄放速度。

4.建立应急预案。

针对可能发生的泄压事故制定应急预案，进行科学合理的应急处理，减少损失。

总结通过以上的介绍，我们可以了解到易燃易爆气体泄压的原因、危害和预防措施。

在工业和生活中，要高度重视安全生产，积极采取预防措施，全力避免发生泄压事故，确保人员的安全和设备的完好。

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建筑物的防爆泄压措施
为了减少建筑物因爆炸而造成的破坏，常常采用一些防爆泄压措施。

主要措施有以下几种：
1、考虑影响爆炸威力和破坏力的各种因素，建筑物的泄压面积与厂房容积之比一般为0.05-0.10平方米/立方米。

对于爆炸威力较强的爆炸混合物场所，还应加大泄压面积与厂房容积之比值，可采用0.2平方米/立方米。

对于那些有丙酮、汽油、甲醇、乙炔、氢气等的厂房，这个比值应尽量大于0.2平方米/立方米。

2、如果从泄压效果考虑，建筑物宜采用轻质屋盖和轻质墙体，其容重应小于120克/平方米。

建筑物上应采用结构上易于脱落的屋面板，或在坚固难脱落的屋顶结构上镶上石棉板、铁皮等轻质易撕开的材料。

3、建筑物上根据要求设置采光天窗和大面积的特制屋顶通气管。

4、建筑物上设置向外开启的门、窗，当室内压力增大时，可以自动开启或使玻璃破碎而泄压。

还应注意的是，泄压面积的分布应考虑不影响邻近建筑物的安全。

性分布的轴向力。

参照GB150-1998中法兰应力的校核方法,可取其许用应力为1.5[ ]t f,即88.5M Pa。

故铜法兰满足强度要求。

4　基本结论 (1)在预紧状态和操作状态下,铜法兰和铜管满足强度要求。

橡胶垫发生泄漏失效时的压力为7.0MPa,是设计压力的3.5倍。

(2)铜管和铜法兰之间焊接接头的焊根部位,大部分长度上存在未熔透缺陷,个别位置的深度达3.5mm(长约10mm)。

但是,由于焊根部位内表面(深度在2mm以内)的轴向应力为压应力,这里的环状浅缝有闭合趋势,对焊接接头强度的影响很小,所以铜法兰和铜管之间焊接接头能承受10.0M Pa的内压而不破坏。

(3)由于黄铜的弹性模量约为钢的一半,铜法兰设计时应特别注意其刚度,以避免发生泄漏失效。

参　考　文　献　1　GB150-1998钢制压力容器.　2　J B4732-95钢制压力容器—分析设计标准.　3　丁伯民编著.钢制压力容器的设计制造与检验.上海:华东化工学院出版社,1992.球形容器可燃气爆炸超压泄放设计王淑兰　喻健良　李　岳　丁信伟(大连理工大学,大连市116062) 摘　要　针对平衡泄放和非平衡泄放两种工况,研究了球形容器内可燃气爆炸超压时,容器的安全泄放设计;根据内径为1m球形容器的爆炸泄放实验数据得到了经验公式,为类似设计提供参考。

关键词　可燃气　平衡泄放　非平衡泄放1　两种泄压工况 关于可燃气爆炸超压泄放设计尽管有不少研究者做了大量的工作,并根据模拟实验总结了各种各样的经验公式,但由于泄放过程的因素复杂,至今还没有统一公认的设计准则。

目前,有代表性的设计方法是Bradley and M iche-son的安全泄放设计曲线,其主要思想是依据下述泄放假设:爆炸泄放时的峰值超压P m不超过泄放口打开时的泄放压力P v;气体排放产生的压力下降速率(d P/d t)v不低于可燃气爆炸时最大升压速率(d P/d t)m,并限定初始压力条件是内、外压均为大气压P0。

爆破针型泄压阀的技术特点、标准及应用【摘要】本文介绍了一种新型压力泄放装置—爆破针型泄压阀。

爆破针型泄压阀巧妙地应用了压杆失稳的欧拉定律，触发爆破针失稳进而实现泄压。

相比于传统的压力泄放装置，爆破针型泄压阀具有泄放精度高、不受介质温度和腐蚀性影响、无疲劳、无碎片、复位简单、维护成本低等优势，并开始在相关领域得到越来越多的应用。

【关键词】压力泄放装置爆破针压力容器压力管道安全泄压装置是锅炉、压力容器、压力管道以及其它承压设备的保护装置，用来防止承压设备中的压力超过设计允许值，从而保护设备及其运行人员的安全。

安全泄压装置通常不依赖任何外部能源而动作，所以常常作为承压设备的最后一道保护装置。

从这个意义上说，它的作用是其它保护装置所无法替代的。

按照其发生泄压动作后能否自动复位关闭，泄压装置可以分为重闭式和非重闭式两种类型。

应用最为广泛的重闭式泄压装置是弹簧式安全阀，当介质压力达到某一预定值时，安全阀自动开启，继而全通量泄放，以防止压力继续升高。

当介质压力由于安全阀的排放而降低至另一预定值时，阀门又能自动关闭，阻止介质继续排出。

应用最为广泛的非重闭式泄压装置是爆破片装置，爆破片装置由爆破片（或爆破片组件）和夹持器（或支承圈）等零部件组成。

在设定的爆破温度下，当爆破片两侧压力差达到设定值时，爆破片即刻动作（破裂或者脱落）从而泄放介质，且在泄压后不能重新闭合。

对于非重闭式泄压装置，ASME 锅炉及压力容器规范及其规范案例在对爆破片装置相关要求进行规定之外，还规定了针型泄压装置在制造、测试和使用等方面的要求[1，2]。

在满足相关要求的前提下，针型泄压装置可以作为非重闭式泄压装置使用。

作为针型泄压装置中的一种，较爆破片装置而言，爆破针型泄压阀的泄压精度高且不受介质温度和腐蚀性影响，不会因承压设备中压力变化而疲劳失效，泄压后无需拆卸管道即可快速更换泄压元件实现复位，停工成本低，无碎片无堵塞，长期使用成本低廉。

由于这些优点，爆破针型泄压阀已经成为很多工况下的首选泄压装置。

建筑防爆泄压方案建筑防爆泄压方案是指为了降低建筑在发生爆炸事故时所造成的危害和损失，提前制定和采取的一系列措施和方法。

防爆泄压是指通过合理的设计和施工，使建筑物内部的压力得到有效的释放，从而避免爆炸的连锁反应和蔓延，减少爆炸事故造成的人员伤亡和财产损失。

首先，建筑防爆泄压方案应该包括建筑物的结构设计和施工，确保建筑物的承载力和耐爆性能。

在结构设计方面，需要考虑建筑材料的弹性和韧性，选择具有较高耐爆性能的材料，如抗爆玻璃、防爆钢等。

在施工时，需要合理安装和固定构件，确保其稳定性和抗震性能，以应对爆炸时产生的冲击和震动。

其次，建筑防爆泄压方案还应包括建筑的通风系统和泄压装置的设计和设置。

通风系统是通过排出建筑物内部的有害气体和烟雾，减缓爆炸事故的扩散和危害。

在通风系统的设计上，需要充分考虑建筑物的结构形式和使用功能，确定合理的通风方式和通风量。

泄压装置是为了在发生爆炸事故时能够迅速泄压，减少内部压力，避免建筑物的倒塌等危险。

泄压装置的设置通常包括防爆门、防爆窗、防爆罐等，需要按照建筑物的要求和实际情况进行布置和选择。

此外，建筑防爆泄压方案还应包括建筑物的安全通道和逃生设施的规划和设置。

安全通道是指在爆炸事故发生时，人员可以迅速从建筑物内部逃离的通道。

在设计安全通道时，需要考虑通道的宽度、通畅性和疏散距离，确保人员能够快速、安全地疏散。

逃生设施是指在发生爆炸事故时，人员可以使用的逃生设备和器具，如应急疏散楼梯、逃生滑梯等。

逃生设施的设置需要满足建筑物的使用需求和人员密度，确保人员在紧急情况下能够迅速逃生。

最后，建筑防爆泄压方案还应包括建筑物的防火设施和安全管理措施的制定和执行。

防火设施是为了阻止火灾和爆炸的蔓延，包括消防设备和消防通道的设置。

在设计防火设施时，需要考虑其容量和效果，确保能够满足火灾和爆炸的控制要求。

安全管理措施是指对建筑物的日常维护和安全运营进行有效管理和监督，包括定期检查和维修建筑设施，提供员工的安全培训和应急预案等。

消防工程师—爆炸及泄压1.爆炸根据现行国家标准《消防词汇第1部分：通用术语》GB/T 5907.1-2014，爆炸是指在周围介质中瞬间形成高压的化学反应或状态变化，通常伴有强烈放热、发光和声响。

2.泄压面积为了防止建筑物的承重结构因强大的爆炸力遭到破坏，将一定面积的建筑维护结构做成薄弱泄压设施，其面积称为泄压面积。

爆炸有不同的分类方法，按物质产生爆炸的原因和性质不同，通常将爆炸分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。

我们在建筑防火设计中，一般只考虑可燃气体、粉尘或纤维引起的化学爆炸。

3.爆炸性气体环境危险区域划分爆炸性气体环境应根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间分为0区、1区、2区，分区应符合下列规定：1）0区应为连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境；2）1区应为在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境；3）2区应为在正常运行时不太可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。

4. 爆炸性粉尘环境危险区域划分爆炸危险区域应根据爆炸性粉尘环境出现的频繁程度和持续时间分为20区、21区、22区，分区应符合下列规定：1）20区应为空气中的可燃性粉尘云持续地或长期地或频繁地出现于爆炸性环境中的区域；2）21区应为在正常运行时，空气中的可燃性粉尘云很可能偶尔出现于爆炸性环境中的区域；3）22区应为在正常运行时，空气中的可燃粉尘云一般不可能出现于爆炸性粉尘环境中的区域，即使出现，持续时间也是短暂的。

5.泄压面积的计算根据《建筑设计防火规范》（GB 50016），厂房的泄压面积宜按下式计算，但当厂房的长径比大于3时，宜将建筑划分为长径比不大于3的多个计算段，各计算段中的公共截面不得作为泄压面积：A=10CV2/3式中A-泄压面积（㎡）；V-厂房的容积（m³）；C-泄压比，可按下表选取。

注：1 、长径比为建筑平面几何外形尺寸中的最长尺寸与其横截面周长的积和4.0倍的建筑横截面积之比。

防爆泄压技术防爆泄压装置主要有安全阀、爆破片、防爆门等。

一、安全阀1、安全阀按其结构和作用原理可分为杠杆式、弹簧式和脉冲式等。

按气体排放方式分为全封闭式、半封闭式和敞开式三种。

安全阀的分类、作用原理。

2、设置安全阀时应注意以下几点：（1）新装安全阀，应有产品合格证；安装前应由安装单位继续复校后加铅封，并出具安全阀校验报告。

（2）当安全阀的入口处装有隔断阀时，隔断阀必须保持常开状态并加铅封。

（3）压力容器的安全阀最好直接装设在容器本体上。

液化气体容器上的安全阀应安装于气相部分，防止排出液体物料，发生事故。

（4）如安全阀用于排泄可燃气体，直接排入大气，则必须引至远离明火或易燃物，而且通风良好的地方，排放管必须逐段用导线接地以消除静电作用。

（5）安全阀用于泄放可燃液体时，宜将排泄管接入事故储槽、污油罐或其他容器；用于泄放高温油气或易燃、可燃气体等遇空气可能立即着火的物质时，宜接入密闭系统的放空塔或事故储槽。

（6）室内的设备，如蒸馏塔、可燃气体压缩机的安全阀、放空口宜引出房顶，并高于房顶2m 以上。

二、爆破片对于工作介质为剧毒气体或可燃气体（蒸气）里含有剧毒气体的压力容器，其泄压装置应采用爆破片而不宜用安全阀，以免污染环境。

因为对于安全阀来说，微量的泄漏是难免的。

爆破片的防爆效率取决于它的厚度、泄压面积和膜片材料的选择。

正常工作时操作压力较低或没有压力的系统，可选用石棉、塑料、橡皮或玻璃等材质的爆破片；操作压力较高的系统可选用铝、铜等材质；微负压操作时可选用2-3mm 厚的橡胶板。

应特别注意的是，由于钢、铁片破裂时可能产生火花，存有燃爆性气体的系统不宜选其作爆破片。

爆破片应有足够的泄压面积，以保证膜片破裂时能及时泄放容器内的压力，防止压力迅速增加而致容器发生爆炸。

一般按1m3 容积取0.035-0.18m2，但对氢和乙炔的设备则应大于0.4m2。

爆破片爆破压力的选定，一般为设备、容器及系统最高工作压力的 1.15-1.3 倍。

爆破泄压措施简介爆破泄压措施是指在爆炸或其他突发事件中，为防止压力超过设备或容器的承受力而采取的安全措施。

这些措施旨在减轻压力、减少潜在的危险和保护设备和人员的安全。

本文将介绍常见的爆破泄压措施以及它们的工作原理和适用范围。

爆破泄压措施的分类爆破泄压措施可分为两类：被动措施和主动措施。

被动措施被动措施是指在设备或容器设计中采取的措施，以在发生爆炸或压力激增时承受或减少压力的影响。

这些措施通常包括以下几种：1.压力容器强度设计：压力容器的设计应根据其承受的最大压力进行强度计算，以确保在压力超过设计上限时不发生破裂。

2.泄压装置：泄压装置是一种被动安全控制设备，当容器中的压力超过设定值时，会自动打开来释放压力。

常见的泄压装置有安全阀、爆破片和压力释放门等。

3.爆破盖板：爆破盖板是一种可移动的盖板，可以在发生爆炸或压力激增时打开来释放压力。

它通常用于高压容器或管道的设计中，可通过选择不同的盖板厚度来适应不同的压力。

主动措施主动措施是指在爆炸或压力激增事件中，通过外部能量或控制系统来减轻压力或保持压力在安全范围内的措施。

下面是几种常见的主动措施：1.压力释放系统：压力释放系统是一种通过控制阀门或活塞来实现压力释放的装置。

当容器内压力超过设定值时，系统会自动打开阀门或移动活塞来降低压力。

2.惰性气体充填系统：惰性气体充填系统是一种通过向容器内注入惰性气体来减低氧气浓度从而降低火灾和爆炸的风险的措施。

常用的惰性气体包括氮气、二氧化碳等。

3.爆破阻尼器：爆破阻尼器是一种通过消耗爆破能量来减轻爆炸或冲击波的影响的装置。

它通常由可压缩的材料制成，能够吸收能量并减缓爆炸或冲击波的传播速度。

爆破泄压措施的选择在选择合适的爆破泄压措施时，需要考虑以下几个因素：1.设备或容器的性质和承受能力：不同类型的设备或容器对压力承受能力有不同的要求，需要根据其性质和使用环境来确定合适的措施。

2.可能的压力激增情况：需要考虑可能出现的压力激增情况，例如突然断气、爆炸等，以确定需要采取的措施。

第七章泄爆7.1 引言泄爆是一种可以预防爆炸压力上升到不可接受水平的措施，泄爆是使主要爆炸过程发生在敞开安全的地方而非建筑物内或粉尘加工容器内的方法来实现上述目的。

在容腔壁面上设计一定的薄弱部位，该薄弱部位在爆炸形成的早期阶段即可打开。

燃烧着的物料以及燃烧产物得以泄放，从而降低容腔内的超压。

泄爆后容腔内的残余压力称为降低的爆炸压力P red。

图7.1表示承压或泄爆时容腔内的压力随时间的变化过程。

曲线A是承爆时的压力时间曲线，这种情况下，容腔内的最大压力可达到或超过10bar，大多数厂房建筑都不能承受这种幅值的爆炸压力作用。

在泄爆情况下，其产生的最大压力相比前者较低，如图曲线C所示。

P red值的大小与泄压开口的面积、设置位置以及泄压装置的开启压力等有关，同时还受到其它因素的影响。

泄爆系统的正确设计应确保P red低于容腔的设计强度。

整个容腔的各个部分，例如进出口、滑阀等都可能承受爆炸压力的作用，因此在估算整个容腔的设计强度时，应考虑到这些承受爆炸压力作用的部件。

可以用容腔最薄弱部分的设计强度来表示整个容腔的设计强度。

图7.1 泄爆和非泄爆情况下，典型的压力时间曲线。

对于强度较低的厂房，尤其是当这些建筑物比较老旧、长时间未加以使用时，要准确计算出这些建筑物的强度非常困难。

美国化学工程师协会（IChemE）已发布了有关厂房薄弱构件强度估算方面的相关指南。

这些指南在对低强度工艺设备中的一些典型部件进行有限元分析（根据其结构特征）的基础上提出来的。

在分析过程中，将有限元分析结果与一系列校正实验结果进行比较，从而得出了相应的结论和一些简单计算公式，这些公式可以用于计算强度较低的加工容器的不同构件的承压能力。

对容器的每一个构件，分别进行承压能力计算，从而得到该构件的特征压力分级P f 。

整个容器或结构物的特征压力分级即是所有构件中具有最低特征压力分级，即最低的P f 值。

将该值取为所要求的P red 值。

泄爆面积是决定P red 值大小的最重要的参数。

储罐事故泄压措施1. 前言储罐事故是工业生产过程中常见的一种事故类型，特别是在化工、石油、液化气等领域。

储罐泄压意味着容器内部的压力超过了设计压力，容器会发生泄漏或爆炸，给人员和环境带来严重的危害。

因此，制定有效的储罐事故泄压措施是保证生产安全的关键。

2. 泄压原因储罐泄压的原因主要包括以下几个方面：2.1 运营异常当操作人员疏忽大意或操作失误时，可能会导致储罐内部压力异常增加，进而引发泄压事故。

例如，温度监控不及时、压力传感器故障等都有可能导致压力异常升高。

2.2 外部因素外部因素也是导致储罐泄压的主要原因之一。

例如，自然灾害如地震、风暴等都可能对储罐造成损坏，从而引发泄压事故。

2.3 设备故障储罐本身的设备故障也是导致泄压事故的重要原因。

例如，设备老化、维护不当等都有可能导致设备失效，进而引发泄压。

3. 泄压措施针对储罐事故泄压的风险，制定科学合理的泄压措施是至关重要的。

以下是一些常见的泄压措施建议：3.1 压力监测系统安装稳定可靠的压力监测系统是防止储罐泄压事故的首要措施。

该系统可以实时监测储罐内的压力，一旦压力超过设计压力范围，系统会发出报警信号，以便操作人员及时采取措施。

3.2 泄压装置安装泄压装置可以有效地释放储罐内部过高的压力，以减轻储罐的压力负荷。

常见的泄压装置包括安全阀、压力真空阀等。

这些装置能够在储罐压力达到安全限度时自动开启，将过高的压力释放出来，以保证储罐的安全使用。

3.3 储罐安全压力设计在储罐的设计阶段，应充分考虑到可能发生的泄压情况，并合理设定储罐的安全压力。

通过设定合理的安全压力，可以减少泄压事故的发生概率，并提高储罐的安全性能。

3.4 定期维护检查定期维护检查是保证储罐安全运行的重要环节。

定期对储罐进行维护检修，及时更换老化或故障的设备，可以避免因设备失效引发的泄压事故风险。

4. 紧急处理措施即使以上措施已经部署，仍然不能完全排除事故发生的可能性。

因此，在储罐泄压事故发生时，需要迅速采取紧急处理措施：•立即启动紧急停止装置，切断储罐与外界的联系。

爆炸时泄压的作用
爆炸时泄压的作用主要有以下几个方面：
1. 减缓爆炸冲击波压力：爆炸产生的冲击波是由于爆发物瞬间释放大量能量形成的压力波。

当在爆炸场所设置适当的泄压装置时，可以引导爆炸冲击波通过泄压通道，减缓冲击波传播速度和压力，从而降低爆炸对周围环境和建筑物的破坏。

2. 分散燃烧产物：爆炸通常伴随着剧烈的燃烧过程，产生大量的高温气体和燃烧产物。

在爆炸现场设置泄压设施可以有效分散和释放这些燃烧产物，减少火灾和爆炸的危险。

3. 保护容器和设备：在容器和设备内部发生爆炸时，泄压装置可以通过释放内部压力来限制容器或设备的破裂或破损，从而保护其不被毁坏。

4. 控制爆炸风险：通过合理选择和设计泄压装置，可以降低爆炸物质的爆炸风险。

当爆炸物质发生意外情况时，泄压装置能够提供一种安全措施，将爆炸能量引导到较安全的方向，减少或防止事故的发生。

通过设置泄压装置可以控制爆炸产生的压力和热量的释放，从而降低爆炸事故的危害程度，保护人员和设备的安全。