一種燃氣火焰捕獲與熄滅裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燃氣火焰捕獲與熄滅裝置與方法，在易燃易爆氣體輸送管道上預(yù)先嵌放燃氣火焰捕獲與熄滅裝置。當(dāng)燃燒火焰?zhèn)鞑ブ猎撗b置，預(yù)設(shè)在該裝置前端的火焰?zhèn)鞲衅鱾鬟f火焰信號至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)啟動火焰捕獲器內(nèi)部的推動裝置并帶動傳動桿立刻擊穿爆破片，將火焰捕獲器與燃氣管路連通。由于火焰捕獲器內(nèi)部是超低負壓且內(nèi)部體積較大并且設(shè)置有抑爆粉塵，火焰有效被抑制并熄滅，大大地減少爆炸災(zāi)害造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。
【專利說明】一種燃氣火焰捕獲與媳滅裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及安全工程領(lǐng)域，特別是針對存在易燃易爆安全隱患的燃氣輸送管路。

【背景技術(shù)】
[0002]在油氣工藝生產(chǎn)、儲存和運輸環(huán)節(jié)的重大安全事故一般都伴隨著氣體爆炸，因此各國都非常重視管道氣體爆炸抑制技術(shù)的研宄。管道輸送燃氣過程中，燃氣爆炸抑制技術(shù)一般分為阻隔爆技術(shù)和泄爆技術(shù)兩類。
[0003]阻隔爆技術(shù)是有效地減弱或控制爆炸災(zāi)害的重要手段，在管道氣體爆炸防治實踐中經(jīng)常使用阻火器等裝置來達到阻隔爆的功效。阻火器在1928年首先應(yīng)用于石油工業(yè)，其作用是阻止在非正常條件下爆燃或爆轟火焰?zhèn)鞑?，并使火焰淬熄，從而防止發(fā)生燃氣爆炸事故。其基本工作原理為淬熄，當(dāng)火焰、熱氣體快速穿過阻火器時，通過阻火元件的孔壁向外釋放熱量，火焰、熱氣體在完全穿過阻火器之前充分冷卻，實現(xiàn)阻火。
[0004]石油化工行業(yè)針對單個容器通常采用安全泄壓裝置作為泄爆的手段，這些安全泄壓裝置普遍具有如下性能:當(dāng)容器在正常的工作壓力下運行時，它保持嚴密不漏，而一旦容器內(nèi)壓力超過規(guī)定值，它就能自動、迅速、足夠量地把容器內(nèi)的氣體排出，使容器內(nèi)的壓力始終保持在最高許可壓力范圍以內(nèi)。安全泄壓裝置按其結(jié)構(gòu)可以分為斷裂型、閥型、熔化型和組合型等幾種。
[0005]管道爆炸抑制技術(shù)在阻隔爆和泄爆方面取得了許多研宄成果，對于有效地預(yù)防和控制油氣爆炸事故的發(fā)生，降低事故中的人員傷亡和減少財產(chǎn)損失具有重要的意義。但是，有些技術(shù)只適合在特定的環(huán)境中運用，而對于一些復(fù)雜條件下的油氣爆炸難以有效地進行控制；有些技術(shù)則沒有考慮環(huán)保方面的要求，把有毒有害氣體直接排放到大氣中去。
[0006]其次，在熄滅管道氣體爆炸燃燒火焰方法中，添加抑爆粉塵是一種輕便、高效，且易于實現(xiàn)的途徑。
[0007]管道氣體爆炸過程是易爆氣體和空氣組成的可爆混合氣體在火源誘發(fā)下發(fā)生的一種劇烈的自由基氧化鏈式反應(yīng)。從化學(xué)動力學(xué)角度，鏈式反應(yīng)對惰性添加物較敏感，惰性添加物對鏈載體的消亡可以起到促進作用，嚴重影響鏈式反應(yīng)的速率。因此鏈式反應(yīng)的速度可以被抑制劑大大地減慢。
[0008]目前利用粉體抑爆的抑爆方法和裝置可以分為被動抑爆裝置和主動抑爆裝置。雖然有一定的抑爆效果，但也存在諸多問題。被動抑爆方法是將抑爆劑放置在管路中，利用爆炸沖擊波將抑爆劑吹散到管路氣體中，但這種抑爆方法容易使抑爆劑受潮、結(jié)塊、抑爆劑也不會均勻的分散到管道氣體中，從而影響抑爆效果。主動抑爆方法是利用電動噴頭依靠高壓氣體將抑爆劑噴入管道氣體中，但抑爆劑容易堵塞電動噴頭，且抑爆劑噴出的量也有限，影響抑爆效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]要解決的技術(shù)問題:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種燃氣火焰捕獲與熄滅的裝置與方法，用于解決現(xiàn)有的管道爆炸抑制技術(shù)存在抑爆效果差、環(huán)境污染大的技術(shù)問題。
[0010]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0011]一種燃氣火焰捕獲與熄滅裝置，包括過渡管路、火焰捕獲器和控制系統(tǒng)；過渡管路的兩端通過連接裝置與燃氣輸送管道連通，過渡管路的管身與火焰捕獲器連接；火焰捕獲器內(nèi)部設(shè)置有推進裝置、傳動桿和爆破片，所述爆破片設(shè)置在火焰捕獲器與過渡管路的管身二者的連接處且完全隔斷火焰捕獲器與過渡管路，所述傳動桿設(shè)置在推進裝置和爆破片之間，火焰捕獲器的內(nèi)部空間大于過渡管路的管腔空間，火焰捕獲器內(nèi)部的壓力低于過渡管路中的壓力；所述控制系統(tǒng)包括控制器和火焰?zhèn)鞲衅?，所述火焰?zhèn)鞲衅髟O(shè)置在過渡管路的端部，所述火焰?zhèn)鞲衅髋c控制器連接并將檢測到的火焰信號傳遞給控制器，所述控制器與推進裝置連接并控制推進裝置向爆破片所在側(cè)運動。
[0012]當(dāng)燃燒火焰沿燃氣輸送管道傳送到本裝置時，火焰?zhèn)鞲衅鳈z測到該火焰信號，然后火焰信號傳遞到控制器上，觸發(fā)控制器對推進裝置發(fā)出推進的指令，控制器選用PLC即可實現(xiàn)。推進裝置可為任意可實現(xiàn)推動作用的結(jié)構(gòu)，如氣泵、彈簧等。在推進裝置的作用下，傳動桿向爆破片方向移動并立刻擊穿爆破片，將火焰捕獲器與過渡管路連通即與燃氣輸送管道連通。由于火焰捕獲器內(nèi)部壓力低且體積大，便可大量吸收并捕獲爆炸產(chǎn)生的膨脹氣體、爆炸沖擊波和爆炸火焰等；爆炸沖擊波沖擊火焰捕獲器的底部，產(chǎn)生反射沖擊波，形成對流，對流區(qū)域體積瞬間膨脹，溫度下降，爆炸能量和活性自由基在對流過程中被消耗，從而熄滅爆炸火焰。
[0013]進一步的，在本發(fā)明中，所述火焰捕獲器的內(nèi)部設(shè)置有抑爆粉盒，所述抑爆粉盒內(nèi)裝有納米抑爆粉塵。對流將火焰捕獲器內(nèi)部預(yù)留的納米抑爆粉塵揚起，充滿管道，從而可以吸收爆炸能量和活性自由基，熄滅爆炸火焰，避免爆炸災(zāi)害的進一步擴大，大大地減少爆炸災(zāi)害造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。
[0014]進一步的，在本發(fā)明中，所述火焰捕獲器內(nèi)部的壓力設(shè)置為O?0.05MPa?；鹧娌东@器內(nèi)部的壓力與燃氣輸送管內(nèi)或過渡管路內(nèi)的壓力相比為超低負壓的狀態(tài)，可以有效捕獲爆炸產(chǎn)生的膨脹氣體、爆炸沖擊波和爆炸火焰。
[0015]進一步的，在本發(fā)明中，所述火焰捕獲器的內(nèi)部空間是過渡管路的管腔空間的I?3倍?？臻g大能容納較多氣體，捕獲火焰的效果好。
[0016]進一步的，在本發(fā)明中，所述的過渡管路的長度為過渡管路的內(nèi)徑的8?12倍，火焰捕獲器設(shè)置在過渡管路的中間位置。從過渡管路的兩端的火焰?zhèn)鞲衅鞲兄鹧嫘盘柕交鹧娌东@器完成擊穿爆破片這段時間內(nèi)，火焰恰好噴射到過渡管路的中間位置即恰好被火焰捕獲器捕獲，這樣設(shè)置同時能夠兼顧過渡管路兩端可能出現(xiàn)的上述危險情況。
[0017]進一步的，在本發(fā)明中，還包括壓力傳感器和抽氣機，所述壓力傳感器設(shè)置在火焰捕獲器上并檢測火焰捕獲器的內(nèi)部壓力，所述壓力傳感器連接到控制器并將檢測到的壓力值傳遞給控制器，所述抽氣機連接到捕獲器的內(nèi)部并受控于控制器。由于火焰捕獲器內(nèi)部的壓力值較低，這有助于火焰的捕獲，所以一旦壓力高于預(yù)設(shè)值，壓力傳感器給控制器傳遞信號，控制器啟動抽氣機，將火焰捕獲器內(nèi)部多余氣體吸出，達到設(shè)定值后停止抽氣機工作，使得火焰捕獲器的內(nèi)部始終維持較低的壓力，則熄滅火焰的能力能夠持續(xù)。
[0018]進一步的，在本發(fā)明中，所述的火焰?zhèn)鞲衅鞯男吞枮槿ǘ渭t外火焰?zhèn)鞲衅鰽710/IR3o通過紅外感知火焰，檢測速度快且靈敏度高。
[0019]有益效果:
[0020]將本發(fā)明裝置安裝在燃氣傳輸?shù)墓艿郎希?dāng)氣體爆炸發(fā)生后，火焰捕捉和熄滅過程完全由控制系統(tǒng)自動控制，操作簡單，在燃燒沒有完全發(fā)展起來之前熄滅火焰，減少傷害;
[0021]整個過程無需人為滅火，從而減少為撲滅火焰而造成的消防人員傷亡；
[0022]通過大量的管道實驗驗證，利用本發(fā)明裝置，火焰熄滅效果及時、明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的位置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的火焰捕獲器位置結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0026]一種燃氣火焰捕獲與熄滅裝置，包括過渡管路5、火焰捕獲器8和控制系統(tǒng)；過渡管路5通過兩端設(shè)置的法蘭盤I與燃氣輸送管道2、3連通，過渡管路5與燃氣輸送管道2、3內(nèi)徑相同，過渡管路5的管身的中間與火焰捕獲器8連接；所述的過渡管路5的長度為過渡管路5的內(nèi)徑的10倍；火焰捕獲器8內(nèi)部設(shè)置有推進裝置、傳動桿12、爆破片7和抑爆粉盒4，所述爆破片7設(shè)置在火焰捕獲器8與過渡管路5的管身二者的連接處且完全隔斷火焰捕獲器8與過渡管路5，所述傳動桿12設(shè)置在氣泵13和爆破片7之間，火焰捕獲器8的內(nèi)部空間約為過渡管路5的管腔空間的2倍，火焰捕獲器8內(nèi)部的壓力相比于過渡管路5內(nèi)部的壓力為超低負壓，設(shè)置在O?0.05MPa，顯著低于過渡管路5中的壓力，所述抑爆粉盒4內(nèi)裝有納米抑爆粉塵；所述控制系統(tǒng)包括控制器11和火焰?zhèn)鞲衅?，控制器11為PLC，所述過渡管路5的兩個端部均設(shè)置有火焰?zhèn)鞲衅?，圖中僅畫出一端示意，所述火焰?zhèn)鞲衅?與PLC連接并將檢測到的火焰信號傳遞給PLC，所述PLC與推進裝置連接并控制推進裝置向爆破片7所在側(cè)運動運動。為了控制火焰捕獲器8的內(nèi)部壓力，設(shè)置了壓力傳感器9和抽氣機10，所述壓力傳感器9設(shè)置在火焰捕獲器8上并檢測火焰捕獲器8的內(nèi)部壓力，所述壓力傳感器9連接到PLC并將檢測到的壓力值傳遞給PLC，所述抽氣機10連接到捕獲器8的內(nèi)部并受控于PLC。
[0027]上述各種組成部件中，火焰?zhèn)鞲衅?的型號為三波段紅外火焰?zhèn)鞲衅鰽710/IR3 ;爆破片7型號為LFT100-0.5-120/B158AT ;壓力傳感器9型號為MPX53 ;抽氣機10型號為ZK-70 ；PLC 的型號為 CPM1A-40CDT-D-V1 ;氣泵 13 型號為 DSU1253。
[0028]本發(fā)明中，火焰?zhèn)鞲衅?作為首先感知火焰的部件，將信號發(fā)送給PLC，PLC立即響應(yīng)作用與氣泵13實現(xiàn)戳破爆破片的動作，由于火焰捕獲器內(nèi)部為低壓大容量的環(huán)境，從而火焰很容易就被引入到火焰捕獲器中，對流和納米抑爆粉塵都對火焰捕獲有良好的作用，二者結(jié)合，使得本裝置的滅火能力較高。與此同時，壓力傳感器9承擔(dān)對火焰捕獲器8內(nèi)部壓力的監(jiān)控作用，由于低壓是引入火焰的至關(guān)重要的條件，所以及時對火焰?zhèn)鞲衅?進行泄壓對維持火焰捕獲能力是非常有效的措施。因此，在上述各個部件的巧妙配合下，本裝置能夠很好地實現(xiàn)對火焰的捕獲和熄滅。
[0029]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種燃氣火焰捕獲與熄滅裝置，其特征在于:包括過渡管路(5)、火焰捕獲器(8)和控制系統(tǒng)；過渡管路(5)的兩端通過連接裝置與燃氣輸送管道(2、3)連通，過渡管路(5)的管身與火焰捕獲器(8)連接；火焰捕獲器(8)內(nèi)部設(shè)置有推進裝置、傳動桿(12)和爆破片(7)，所述爆破片(7)設(shè)置在火焰捕獲器(8)與過渡管路(5)的管身二者的連接處且完全隔斷火焰捕獲器(8)與過渡管路(5)，所述傳動桿(12)設(shè)置在推進裝置和爆破片(7)之間，火焰捕獲器(8)的內(nèi)部空間大于過渡管路(5)的管腔空間，火焰捕獲器(8)內(nèi)部的壓力低于過渡管路(5)中的壓力；所述控制系統(tǒng)包括控制器(11)和火焰?zhèn)鞲衅鳌?，所述火焰?zhèn)鞲衅?6)設(shè)置在過渡管路(5)的端部，所述火焰?zhèn)鞲衅?6)與控制器(11)連接并將檢測到的火焰信號傳遞給控制器(11)，所述控制器(11)與推進裝置連接并控制推進裝置向爆破片(7)所在側(cè)運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣火焰捕獲與熄滅裝置，其特征在于:所述火焰捕獲器(8)的內(nèi)部設(shè)置有抑爆粉盒(4)，所述抑爆粉盒(4)內(nèi)裝有納米抑爆粉塵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣火焰捕獲與熄滅裝置，其特征在于:所述火焰捕獲器(8)內(nèi)部的壓力設(shè)置為O?0.05MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣火焰捕獲與熄滅裝置，其特征在于:所述火焰捕獲器(8)的內(nèi)部空間是過渡管路(5)的管腔空間的I?3倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣火焰捕獲與熄滅裝置，其特征在于:所述的過渡管路(5)的長度為過渡管路(5)的內(nèi)徑的8?12倍，火焰捕獲器(8)設(shè)置在過渡管路(5)的中間位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣火焰捕獲與熄滅裝置，其特征在于:所述推進裝置為氣泵(13)ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃氣火焰捕獲與熄滅裝置，其特征在于:還包括壓力傳感器(9)和抽氣機(10)，所述壓力傳感器(9)設(shè)置在火焰捕獲器(8)上并檢測火焰捕獲器(8)的內(nèi)部壓力，所述壓力傳感器(9)連接到控制器(11)并將檢測到的壓力值傳遞給控制器(11)，所述抽氣機(10)連接到捕獲器⑶的內(nèi)部并受控于控制器(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一條所述的燃氣火焰捕獲與熄滅裝置，其特征在于:所述控制器(11)為PLC0
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一條所述的燃氣火焰捕獲與熄滅裝置，其特征在于:過渡管路(5)的兩端分別通過法蘭盤(I)與燃氣輸送管道(2、3)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一條所述的燃氣火焰捕獲與熄滅裝置，其特征在于:所述的火焰?zhèn)鞲衅鞒?的型號為三波段紅外火焰?zhèn)鞲衅鰽710/IR3。
【文檔編號】F17D5/00GK104482412SQ201410693822
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】邵昊, 蔣曙光, 吳征艷, 王凱, 張衛(wèi)清, 於彬, 陶衛(wèi)勇, 周松, 王彥恒 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)