N2和CO2对液化石油气（LPG）惰化抑爆效能对比分析

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2018-1788

摘要/Abstract

摘要：

为探究惰性气体对液化石油气（LPG）惰化抑爆效能的影响规律，本文运用可燃气体爆炸极限测定装置和可视化球型爆炸综合实验系统，分别测试了不同体积分数N₂和CO₂时，LPG的爆炸极限和压力特性参数并进行对比分析。结果表明：N₂和CO₂都会缩小液化石油气的爆炸极限，且对爆炸上限的影响程度更大；达到爆炸临界点时，CO₂体积分数为34%，小于N₂的43%，并且给出了爆炸危险区域的计算公式；在相同条件下，CO₂使得液化石油气的最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率降幅大于N₂的作用效果，且更好地降低了爆炸危险度和最大爆炸指数，提前了爆炸最猛烈程度的出现时间，减小爆炸危险时间。综合对比后发现，CO₂对LPG的抑爆性能要优于N₂。

关键词: 安全, 液化石油气, 公式化, 爆炸极限, 压力特性, 爆炸危险度, 爆炸指数, 惰化抑爆

Abstract:

In order to investigate the effect of inert gas on the suppression efficiency of liquefied petroleum gas (LPG), the explosion limit and pressure parameters of LPG with different volume fraction of N₂ and CO₂ were tested through the explosive limit measurement device of combustible gas and the visual spherical explosion comprehensive experimental system. The results obtained through the comparison and analysis showed that both N₂ and CO₂ will reduce the explosion limit of LPG and have a greater influence on the upper limit of explosion; when the critical point of explosion suppression was reached, the volume fraction of CO₂ (34%) was less than that of N₂ (43%), and the formula for calculating the dangerous explosion area was given. Under the same conditions, CO₂ has greater suppression effects on the explosion pressure and the rate of increase of the maximum explosion pressure of LPG than N₂, reduces the explosion risk and the maximum explosion index more effectively, and makes the occurrence time of the most violent degree of explosion advance and the explosion danger time reduce. After comprehensive comparison, it was found that the explosion suppression performance of CO₂ to LPG was better than that of N₂.

Key words: safety, liquefied petroleum gas, formulation, explosion limit, pressure characteristics, explosion risk, explosion index, inertia suppression

中图分类号:

X937

罗振敏, 解超, 王九柱, 苏彬. N₂和CO₂对液化石油气（LPG）惰化抑爆效能对比分析[J]. 化工进展, 2019, 38(06): 2574-2580.

Zhenmin LUO, Chao XIE, Jiuzhu WANG, Bin SU. Comparative analysis of the inert effects of N₂ and CO₂ on LPG explosion[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2019, 38(06): 2574-2580.

图/表 10

图1 可燃气体爆炸极限测定装置

图2 可视化球型爆炸综合实验系统

图3 惰性气体分别对LPG爆炸极限的影响

图4 惰性气体分别对LPG氧体积分数的影响

图5 N2和CO2惰化下LPG的爆炸三角形

图6 N2和CO2分别对LPG爆炸危险度的影响

图7 LPG/空气体系下爆炸压力特性

图8 惰性气体对LPG最大爆炸压力影响

图9 惰性气体对LPG最大爆炸压力上升速率影响

图10 最大爆炸指数对比图

参考文献 21

1	BRZEZINSKA D ， DZIUBINSKI M ， MARKOWSKI A S . Analyses of LPG dispersion during its accidental release in enclosed car parks[J]. Ecological Chemistry and Engineering S， 2017，24(2)：249-261.
2	WANG Ying ， LIU Hong ， HUANG Zhiyong ，et al . Study on combustion and emission of a dimethyl ether-diesel dual-fuel premixed charge compression ignition combustion engine with LPG (liquefied petroleum gas) as ignition inhibitor[J]. Energy，2016，96(2) ：278-285.
3	纪育博 . 智慧安全与职业卫生的实践研究[C]//杭州： 2016安全科学与工程技术研讨会论文集， 2016.
	JI Yubo . Practical research on smart security and occupational health [C]//Hangzhou：Proceedings of the 2016 Safety Science and Engineering Technology Symposium, 2016.
4	SCARPONI G E ， LANDUCCI G ， HEYMES F ，et al . Experimental and numerical study of the behavior of LPG tanks exposed to wildland fires[J]. Process Safety & Environmental Protection，2018，114(2) ：251-270.
5	王康洲，张建利，范素兵，等 . HZSM-5/SAPO-11负载Cr₂O₃催化转化LPG制低碳烯烃活性研究[J]. 燃料化学学报，2017，45(11)：1376-1383.
	WANG Kangzhou ， ZHANG Jianli ， FAN Subing ，et al . Catalytic performance of SAPO-11 /HZSM-5 composite supported Cr₂O₃ in the transformation of LPG to light olefins[J]. Journal of Fuel Chemistry and Technology，2017，45(11)：1376-1383.
6	STAWCZYK J . Experimental evaluation of LPG tank explosion hazards[J]. Journal of Hazardous Materials，2003，96(2/3)：189-200.
7	贾梅生，陈国华 . 火灾环境液化石油气卧罐动态可靠性分析[J]. 化工进展，2017，36(9)：3231-3236.
8	JIA Meisheng ， CHEN Guohua . Dynamic reliability of horizontal LPG tank exposed to fire[J]. Chemical Industry and Engineering Progress，2017，36(9)：3231-3236.
9	钟伟 . 管内液化石油气爆燃传播规律的实验研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学， 2012.
	ZHONG Wei . Experimental study on deflagration propagation law of LPG in pipeline[D]. Harbin：Harbin Engineering University，2012.
10	邵辉，段国宁，邵峰，等 . 液化石油气点火能试验及爆炸火焰传播分析[J]. 中国安全科学学报，2011，21(8)：54-60.
	SHAO Hui ， DUAN Guoning , SHAO Feng ，et al . Experiment on ignition energy of LPG and analysis on flame propagation of explosion[J]. China Safety Science Journal，2011，21(8)：54-60.
11	周宁，李海涛，任常兴，等 . 多元混合气体爆炸特性及惰化防爆研究[J]. 安全与环境学报，2018，18(1)：165-171.
	ZHOU Ning ， LI Haitao ， REN Changxing ，et al . On the bursting and explosion characteristic features and inert inhibition of the mixed gas[J]. Journal of Safety and Environment，2018，18(1)：165-171.
12	周宁，李海涛，任常兴，等 . 氮气、二氧化碳对液化石油气的惰化抑爆研究[J]. 消防科学与技术，2016，35(6)：733-737.
	ZHOU Ning ， LI Haitao ， REN Changxing ，et al . The liquefied petroleum gas explosion suppression about of nitrogen and carbon dioxide[J]. Fire Science and Technology，2016，35(6)：733-737.
13	何昆，李孝斌，石英杰 . 初始温度对CO₂抑爆作用的影响[J]. 爆炸与冲击，2016，36(3)：429-432.
	HE Kun ， LI Xiaobin ， SHI Yingjie . Effect of initial temperatures on CO₂ explosion suppression[J]. Explosion and Shock Waves，2016，36(3)：429-432.
14	何昆 . 二氧化碳对液化石油气抑爆实验研究[J]. 消防科学与技术，2015，34(7)：841-843.
	HE Kun . Experimental study on suppression of CO₂ on liquefied petroleum gas[J]. Fire Science and Technology，2015，34(7)：841-843.
15	ZHANG Zengliang , LIN Baiquan , LI Xiazhong , et al . Liquefied petroleum gas explosion suppression[J]. Journal of Combustion Science and Technology. 2013, 19(4)： 317-322.
16	冯博，马云龙，王家远 . 基于FLUENT的LPG球罐泄漏扩散规律探究[J]. 石油与天然气化工，2017，46(6)：102-105，110.
	FENG Bo ， Yunlong MA ， WANG Jiayuan . Study on leakage and diffusion of LPG spherical tank based on FLUENT[J]. Chemical Engineering of Oil and Gas，2017，46(6)：102-105，110.
17	余爽 . 基于ALOHA的LPG槽罐车火灾爆炸事故模拟[J]. 消防科学与技术，2016，35(9)：1347-1349.
	YU Shuang . LPG simulation of tank fire explosion accidents based on ALOHA[J]. Fire Science and Technology，2016，35(9)：1347-1349.
18	张瑞华，陈国华，黄思 . LPG埋地储罐泄漏渗流扩散多相混合数值模型及模拟(Ⅰ)模型建立[J]. 化工学报，2008，59(9)：2163-2167.
	ZHANG Ruihua ， CHEN Guohua ， HUANG Si . Multiphase mixture flow model and numerical simulation for leak of LPG underground storage tank(Ⅰ) [J]. CIESC Jorunal，2008，59(9)：2163-2167.
19	KUMAR P ， MISHRA D P . Experimental study of N₂ dilution on bluff-body stabilized LPG jet diffusion flame[J]. Combustion, Explosion and Shock Waves, 2009，45(1)：1-7.
20	IP W T， CHOW W K . Preliminary study on explosion control for gas leakage in residential buildings[C]//Dalian：The First International Conference on Building Energy and Environment Proceedings,2008：1179-1186.
21	罗振敏，康凯 . CO₂抑制甲烷-空气链式爆炸微观机理的仿真分析[J]. 中国安全科学学报，2015，25(5)：42-48.
	LUO Zhenmin ， KANG Kai . Simulative analysis of microscopic mechanism of CO₂ inhibiting methane-air chain explosion[J]. China Safety Science Journal，2015，25(5)：42-48.

[1]	郭晋, 张耕, 陈国华, 朱鸣, 谭粤, 李蔚, 夏莉, 胡昆. 车载液氢气瓶设计技术的研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(8): 4221-4229.
[2]	汪嘉欣, 潘勇, 熊欣怡, 万晓月, 王建超. 甲苯一步催化硝化制备二硝基甲苯反应过程及危险性[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3420-3430.
[3]	单雪影, 张濛, 张家傅, 李玲玉, 宋艳, 李锦春. 阻燃型环氧树脂的燃烧数值模拟[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3413-3419.
[4]	吴展华, 盛敏. 绝热加速量热仪在反应安全风险评估应用中的常见问题[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3374-3382.
[5]	乔旭, 张竹修. 化工本征安全技术发展路径的思考与探索[J]. 化工进展, 2023, 42(7): 3319-3324.
[6]	张艺璇, 胡伟, 刘梦瑶, 鞠敬鸽, 赵义侠, 康卫民. 聚合物电解质在锌离子电池中的研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(3): 1397-1410.
[7]	闫兴清, 戴行涛, 喻健良, 李岳, 韩冰, 胡军. 高压氢气泄漏射流研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(3): 1118-1128.
[8]	马文杰, 姚卫棠. 共价有机框架（COFs）在锂离子电池中的应用[J]. 化工进展, 2023, 42(10): 5339-5352.
[9]	张辛亥, 赵思琛, 朱辉, 张首石, 王凯. 多种碳材料与碳酸钠复合后脱硫性能对比[J]. 化工进展, 2022, 41(S1): 424-435.
[10]	张辛亥, 赵思琛, 朱辉, 王凯, 张首石. 活性碳纤维负载型脱硫剂在矿井气体环境条件下的应用[J]. 化工进展, 2022, 41(S1): 415-423.
[11]	张清清, 毕海普, 舒中俊, 欧红香, 王尚彬, 王钧奇, 潘煜. 泡沫灭火剂中全氟辛烷磺酸类物质的管控行为及替代物研究进展[J]. 化工进展, 2022, 41(S1): 340-350.
[12]	孙培琴, 陈延青, 孔祥北, 金满平, 刘付芳. 醋酸酐与水在化学反应量热方法确认中的应用[J]. 化工进展, 2022, 41(S1): 91-96.
[13]	罗振敏, 刘璐, 苏彬, 宋方智. 惰性气体影响乙烯爆炸极限参数及动力学特性[J]. 化工进展, 2022, 41(9): 4653-4661.
[14]	朱佳兴, 郝琳, 刘国钊, 卫宏远. 化工过程本质安全评估方法研究进展与展望[J]. 化工进展, 2022, 41(8): 4009-4024.
[15]	陈伟锋, 尚娟, 邢百汇, 魏皓天, 顾超华, 花争立. 关于天然气管网安全掺氢比10%的商榷[J]. 化工进展, 2022, 41(3): 1487-1493.

N₂和CO₂对液化石油气（LPG）惰化抑爆效能对比分析

Comparative analysis of the inert effects of N₂ and CO₂ on LPG explosion

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 10

参考文献 21

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价