城市燃气站房防爆泄压的分析1

第23卷第4期煤气与热力Vol . 23 No . 4 2003 年 4 月Gas & Heat Apr. 2003

文章编号:1000 - 4416 (2003) 04 - 0200 - 04

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城市燃气站房防爆泄压的分析

田贯三1,李振鸣2,王焱兴3

(1. 清华大学建筑技术科学系 ,北京 100084 ;

2. 山东建筑工程学院 ,山东济南 250014 ;

3. 佳木斯煤气公司 ,黑龙江佳木斯 154002)

摘要:计算了常用的3种城市燃气不同空气系数下的理论燃烧温度和爆炸压力。针对目前国内城市燃气站房防爆泄压存在的问题,利用有约束可燃气体爆炸泄压模型,对有密封材料泄压面积的最大爆炸压力进行了详细的分析和讨论,论述了合理布置可燃气体站房泄压面积的方法。

关键词:燃气输配;泄压面积;密封材料;爆破常数;最大爆炸压力;防爆

中图分类号:TU996 ; O389文献标识码:A

Analysis on Explosive Pressure Relief for Urban Gas Supply Houses

TIAN Guan san1 , LI Zhen ming2 , WANG Yan xing3

(1. Qinghua University , Beijing 100084 , China ; 2. Shandong Architecture and Engineering Institute ,

’250014 , China2; 3. Jiamusi 2 , 2 154002 ,

China)

Ji nan Gas Company Jiamusi

Abstract : The theoretical combustion temperature and explosive pressure are calculated with different air con2centration for three kinds of urban gas. By using the model of bounded explosion ,the maximum explosion pres2 sure of the gas supply house with explosive pressure relief area is discussed in detail . The reasonable design methods are presented for designing the explosive pressure relief area.

Key words : gas transmission and distribution ; pressure relief area ; seal material ; explosion constant ;maxi2mum explosive pressure ; explosion prevention

1 引言

2 城市燃气爆炸压力的计算

城市燃气供应系统的各种站房,如加压机房、计 2. 1 理论燃烧温度的计算

量间、气化间、混气间、灌瓶间、调压室等,都属于甲城市燃气主要有天然气、人工煤气和液化石油类危险性建筑。当这些建筑为封闭式时,按国家标气(LPG)。对这3种燃气从爆炸下限到化学计量比准《建筑设计防火规范》规定,应设置必要的泄压设所对应的燃烧温度进行了计算,结果见图1 ,2。3种施。但目前许多燃气站房在设置泄压面积的大小、可燃气体达到爆炸下限时,焦炉煤气与空气混合物形式和位置存在许多问题,因此许多可燃气体站房的空气系数α= 5. 04 ,天然气与空气混合物的空气发生爆炸时,站房的结构严重破坏,本文对这些问题系数α= 1. 97 ,LPG与空气混合物的空气系数α= 进行分析研究。 2. 05 。图 1 ,2 为不同空气系数时的理论燃烧温度 ,

由于焦炉煤气的空气系数变化范围大,因此燃烧温

第4期田贯三等:城市燃气站房防爆泄压的分析·201·

的变化范围大,而其余两种燃气的理论燃烧温度可燃气体混合物的爆炸压力与初始压力、温的变化范围小。度、浓度、组分以及容器的形状、大小有关。如果已

计算出理论燃烧温度,则绝热定容爆炸压力就可以

利用理想气体状态方程计算得到:

n f T f

p f= p i n i T i

(1)

式中:p i,n i,T i———分别为初始状态气体的压力

(kPa) 、量(mol) 、温度( K) ;

p f, n f, T f———分别为终止状态气体的压力

(kPa) 、量(mol) 、温度( K) 。

由于一般的混合气体爆炸前后量变化很小,所

以实际上定容爆炸压力主要取决于燃烧温度。城市

燃气空气混合物的最高理论火焰温度大约为8～9

倍初始温度,因而定容爆炸压力(绝对压力)大约为

0. 8～0. 9 MPa 。图 3 为 3 种城市燃气在不同的理论

图 1 焦炉煤气的理论燃烧温度

燃烧温度下的爆炸压力,爆炸压力与理论燃烧温度

有关,焦炉煤气理论燃烧温度变化范围大,其爆炸

压力范围变化就大,而其他两种燃气则小。

图2天然气和LPG的理论燃烧温度

2. 2 爆炸压力的计算

图 3 3种燃气的爆炸压力在分析可燃气体站房的爆炸压力时,将可燃气

体站房产生的爆炸看作是定容绝热过程。理论上定 3 泄压计算模型

容爆炸是指在刚壁容器内瞬时整体点火,且系统绝

热,即不考虑容器壁的冷却效应与气体泄漏带走的

泄压计算模型根据泄压口上是否覆盖有封口材热损失情况下的爆炸,因此定容爆炸压力是最高爆

料,分为有约束泄压模型和无约束泄压模型。燃气炸压力。实际上,瞬时整体点火是不可能的,一般是

站房泄压口一般都覆盖有封口材料,属于有约束密在容器中心点火。这种情况下测得的峰值压力接近

闭空间泄压问题。

于定容爆炸压力,因此只有火焰接近于容器壁时,才 3. 1 密封材料最大爆破压力与泄压面积的关系

会产生壁面导热冷却效应,虽然此压力维持时间极对于周边压紧的泄压口密封材料,其破裂压力