日本東和TOWA料位计防爆设计及标准之基本概念
在化工和石化行业,从生产到储运过程中所处理的原料,中间产品和成品,大多数都是属于易燃易爆物质,生产过程一旦失控,操作失误或者设备、管道破裂,就会引起物料泄漏,遇到点火源(明火、电火花或静电火花等)立即会发生火灾或爆炸事故。对危险区的仪表设计,首先要知道危险区的划分并考虑下列一些因素: ①危险气体出现的可能性; ②危险气体出现的数量; ③危险气体的性质; ④通风、排风设施可覆盖范围; ⑤爆炸的后果。 爆炸发生的因素是复杂的,根据爆炸前后物质发生变化分类,基本上可分为物理性爆炸和化学性爆炸两大类。 (1)物理性爆炸发生的调价 这种类型的爆炸是一种极为迅速的物理能量,因失控而释放为机械能、光能和热能状态的过程。*简明的例子是高压容器内存有高压气体或蒸汽,因受外界温度、压力影响,使其迅速膨胀发生急剧的压力变化而导致容器爆破的现象。 (2)化学性爆炸发生的条件 化学性爆炸过程一般是由于放热的化学反应过程及反应过程速度急剧增加而导致的爆炸性反应。发生爆炸反应时会放出大量的爆炸热量而形成爆炸破坏能力。另一条件是爆炸过程的形成必修有大量气态物质升成,否则,即使又强烈的放热反应也不会具备爆炸作用。 管道或设备内的可燃气体或可燃液体的蒸气,如意外地泄漏到大气中与空气混合而形成可燃性混合物,遇到货源则被点燃起火,继而发生气体爆炸,并且,泄漏时间越长,形成可燃性混合物数量也会越多,因此爆炸范围也会越大。可燃性气体爆炸猛烈程度决定于它的火焰传播速度和爆炸压力。 爆炸现象发生在一般事故情况下,火焰在未燃混合物中传播速度可达到亚音速(500~1000m/s)程度,如火焰燃烧速度进一步增加到音速时即形成爆轰现象。 气体爆炸发展程度由多方面因素决定,但主要的条件是: ①有足够浓度的可燃性物质存在; ②有足够的空气存在,即有足够氧气存在,可形成可燃气体混合物; ③有足够能量的火源。 上述三个条件必须同时存在才会发生爆炸现象。 可燃气体混合物的爆炸性是由于可燃物质的性质不同,使爆炸的感度也不同,即形成爆炸程度的参数不同。爆炸参数一般指闪点、自然温度、*小点燃电流、爆炸上下限值和*大试验**间隙等。 1.闪点 闪点是指引起闪燃时的温度。闪燃是指可燃液体(或固体)的表面上,在一定温度时产生一定的可燃蒸汽的浓度。当其在空气中达到一定的可燃性混合物浓度时,遇到火源就可发生燃烧瞬间火光的现象。所以,易燃液体(或固体)在闪点以上温度时,遇到明火会随时发生点燃的危险。相反,在闪点以下温度时,可燃蒸汽的压力低,其与空气混合生成的混合物还不足与明火相遇而被点燃的危险。 2.自燃温度 自燃是物质因长期的缓慢氧化作用,在无明火或电火花情况下而自发地发生燃烧现象。这个现象可能是该易燃物质因受外界热源作用下升温达到自燃温度点或者是由于自身内部化学或物理作用或生化过程使热量积聚,升高温度而达到自燃点温度。不论何种原因,凡是能使可燃物质发生自燃的*低温度称为该物质的自燃温度。 3.*小点燃电流(MIC) 在规定的试验装置上,用直流24V,95mH的电感电路的火花进行3000次点燃试验时,能够发生点燃的*小电流。此电流降低5%即不能点燃。 *小点燃电流比(MICR)是各种可燃气体或蒸气与空气相混合的混合物的*小点燃电流对甲烷/空气混合物的*小点燃之比值。 4.爆炸极限值 可燃气体(或蒸气)与空气混合形成的可燃气体浓度低于该可燃气体的爆炸下限(LEL)或高于其爆炸上线(UEL)都不会发生爆炸。上限或下限一般皆称为非爆炸范围区。 爆炸范围不是固定不变值,它会受许多因素的影响。比较显著的因素有: ①可燃气体的温度变化会使爆炸范围随着发生变化,温度升高,爆炸下限范围下降,上限范围上升,即范围变宽,危险增大; ②可燃气体的分子量越大,爆炸下限越低,即危险性越大; ③压力较低时接近(10Pa),对可燃气体爆炸范围影响很小,当压力升高时,有一定影响,但随不同可燃物的种类而异。 5.*大试验**间隙(MESG) MESG是在规定的标准试验条件下测定的。在一个壳体内充有一定浓度的被试验气体(或蒸气)与空气的混合物,点燃后,通过25mm长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔与壳内两部分间的*大间隙。 6.爆炸指数 爆炸指数为可燃气体与空气混合物发生爆炸的猛烈程度。通常爆炸指数是以照ISO 6184/2“可燃气体/空气混合物爆炸指数确定方法”所测得的数据为准。