南通雙杰防爆電器有限公司

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防爆技術

防爆電器應用環境下的可燃性氣體

發布時間:2018/5/11
  大家知道,無論在工業部門,側如,石油、化工、制藥和煤礦開采等生產場所中,還是在日常生活中,都存在大量的可燃性氣體、易燃性液體和蒸氣。迄今為止,在現代工業生產中,已紹出現了2000多種可燃性氣體和易燃性液體及蒸氣。
  1.可燃性氣體
  在煤礦井下,煤層和圍巖經常釋放出天然氣體;煤礦井下生產過程也會積累有害氣體。例如,空氣中的氧氣同煤、巖石、木支架之間發生化學反應所產生的氣體,有機物燃燒(例如,打眼放炮時和井下發生火災時)所產生的氣體等。
  煤礦井下產生的所有這些有害氣體,統稱為礦井瓦斯。
  礦井瓦斯的主要成分是甲烷(CH.)及其衍生物、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(co)、氮氣(N:)及其氧化物。在這些氣體中,最具有燃燒危險性的是甲烷(有時候濃度可能高達]98%)及其衍生物[乙烷、丙烷和丁烷。此外,礦井瓦斯中還有氣能含有數量不多的氫氣(H:)以及其他可燃性氣體形成的可燃性氣體混合物。
  在石油開采中,常常釋放出與原油共生、在開采時與原油同時被開采出的油田氣;此外,還有專門從純油氣田開采出的氣佃氣。這些統稱為“天然氣”。事實上,天然氣,從廣義來講,這是指自然界中天然生成、存在的一切氣體;從狹義來講,就是指天然蘊藏在地層中的烴類和非熘類氣體的混合型氣體。
  天然氣的成分和濃度,由于產地的不同,是不同的。它的主要成分是烷烴類,其中甲烷是主要成分,其次是乙烷、丙烷、丁烷,還有少量的硫化氫(H:s)、二氧化碳、氮及其他微量的中自性氣體。例如,我國東部和西部的天然氣,它們的成分相同,但是含量卻不同,如表1.2所示。
  表1某些天然氣的主要成分

氣體名稱

甲烷

乙烷

丙烷

正丁烷

異丁烷

戊烷

硫化氫

二氯化碳

濃度()

西部氣體

96.23

1.77

0.30

0.3

0.00

0.13

0.02

0.47

0.97

東部氣體

87.23

4.61

2.21

0.3

0.61

1.95

0

0.62

1.87

  天然氣是一種典型的混合型可燃性氣體。
  在石油化學工業中,系統和裝鬣常常處理著大量的各種各樣的可燃性氣體和易燃性液體。在正常運行條件下,由于工藝操作的需要,有時候,這些可燃性物質會從工藝管道和設備裝置中柙放出來。當系統和裝置發生故障時,不管是人為的操作故障還是系統和裝置固有隱患造成的固確故障,可燃性物質的大量釋放和泄漏是毫無疑問的。
  不管系統和防爆電器設備裝置處于什么運行狀態,釋放出來的可燃性氣體就會籠罩在系統和設備裝置的周圍;泄漏出來的易燃性液體就會積聚在設備和設備附近的地面上。易燃性液體,尤其是閃點低的易燃性液體,揮發出的可燃性蒸氣同樣彌散在系統和設備裝置的周圍。
  這些可燃性氣體和(或)易燃性液體的蒸氣,同空氣混合后就可能形成爆炸性氣體混合物。
  2.可燃性蒸氣
  我們在討論可燃性氣體時常常提到易燃性液體的蒸氣。對于易燃性液體,它具有燃燒的特征,而對于它的蒸氣,它往往具有爆炸的性質。
  易燃性液體的蒸發,不僅與它的物理-化學性質有關,而且還與它的環境條件(例如,溫度)有關。
  大家知道,閃點是評價易燃性液體危險性的一個重要指標,它表征了易燃性液體的物理.化學特性。所謂閃點,就是在某一標準條件下使易燃性液體揮發出一定量的蒸氣同空氣混合后形成爆炸性蒸氣一空氣混合物時液體所具有的蕞低溫度。顯然,閃點越氟,易燃性液體越容易揮發性蒸氣,越具有危險性。
  幾種易燃性液體的閃點如表2所示。
  環境爆炸對易燃性氣體蒸發其表明顯的影響。這是肯定的。盡管有一些易燃性液體的閃點,通常情況下,不容易蒸發,揮發出可燃性氣體,但是,隨著環境溫度的升高.蒸發的作用整覆漸增強,揮發出的可燃性蒸氣增多。
  表2某些易燃性液體的閃點4

易燃性液體

分予式

點/℃

易燃性液體

分子式

閃點/℃

壬燒

CH3(CH2)7C|12

30

苯酚(石基酸)

C6H50H

75

甲基甲燒

CHNOl

36

苯乙

C6H5CH=CH2

30

甲基乙燒

C2 HsN02

21

苯胺

C6H5N

75

CH30H

11

丙酮

(CH3)2CO

-20

乙蓐

CH3 COlt

12

CH3CH2COCH3

-9

甲藪

HCOa

42

乙醚

CH3CHO

-39

煤油

38

氯乙烯

CH2=CHCI

-78

承煤氣

1.2

二乙醚

(CH3CH5)20

-45

11

丙烯腈

CH2;CHCN

-5

甲苯

C6H5CH3

1

乙腈

CH3CN

2

 ?、僖訥B 20936.1—20Cr7《可燃性氣體探測用電氣設備第1部分:通用要求和試驗方法>。
  從表2中可以看出,各種易燃性液體的閃點相差很大;有一些在常溫下就可以蒸發成蒸氣。閃點低的易燃性液體就具有更大的危險性。
  3.熱分解氣體
  除了工業生產過程中釋放出來的可燃性氣體和易燃性液體的蒸氣外,在電氣設備內使用的有機絕緣材料因放電火花或電弧作用分解出來的可燃性氣體,同樣具有極大的危險性。
  在工礦企業中,有時候,在防爆正壓柜設備的外殼內發生一些與周圍環境大氣無關的可燃性氣體爆炸現象。人們分析了這些爆炸,認為這是由于電氣設備內使用的有機絕緣材料在設備故障狀態下發生熱分解從而析出了可燃性氣體所造成的。
  在電氣設備中,塑料材料和其他的聚合材料獲得了廣泛的應用,既可以作為設備非導電部件的結構材料,又可以作為設備導電部件的絕緣材料。在電氣設備的長期運行過程中,空氣的高濕度,礦井水的浸蝕,溫度的變化以及導電性塵埃的滲入,漸漸地造成絕緣材料的絕緣性能下降,繼而發生電氣擊穿。大功率的電氣放電,例如,弧光短路引起的大功率放電,都是有機絕緣材料發生熱分解的直接原因。
  在國際上,有關的實驗室進行了大量試驗。例如,人們測試了lg樹脂熱分解時產生的氣體成分和數量,如表3所示。
  表3 1g樹脂熱分解時產生的氣體成分和數量

氣體成分

(%,體積比)

氣體tem3

下限

上最

聚醣胺樹脂

環氧樹脂

苯乙烯-囊醚共囊鈞

二氯化碳

52.0

8.3

19.0

一氯化碳

10.9

74.0

10.0

28.2

氯氣

4.0

77.0

0.6

甲烷

4.4

100

56.3

30.2

19

乙炔

2.3

100

2.9


  從上述的分析可知,在防爆電氣設備中有機絕緣材料熱分解時產生的可燃性氣體,是一種混合型可燃性氣體,同樣是十分危險的,無論是研究人員還是設計人員都應該給以足夠的關注。
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