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防爆電氣設(shè)備應(yīng)用環(huán)境下的可燃性氣體

大家知道,無(wú)論在工業(yè)部門,側(cè)如,石油、化工、制藥和煤礦開采等生產(chǎn)場(chǎng)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(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,已紹出現(xiàn)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(jīng)常釋放出天然氣體;煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程也會(huì)積累有害氣體。例如,空氣中的氧氣同煤、巖石、木支架之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體,有機(jī)物燃燒(例如,打眼放炮時(shí)和井下發(fā)生火災(zāi)時(shí))所產(chǎn)生的氣體等。
  煤礦井下產(chǎn)生的所有這些有害氣體,統(tǒng)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?dú)?N:)及其氧化物。在這些氣體中,最具有燃燒危險(xiǎn)性的是甲烷(有時(shí)候濃度可能高達(dá)]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(shù)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(shí)與原油同時(shí)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(tǒng)稱為“天然氣”。事實(shí)上,天然氣,從廣義來(lái)講,這是指自然界中天然生成、存在的一切氣體;從狹義來(lái)講,就是指天然蘊(yùn)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(chǎn)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(guó)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

QQ截圖20200429095510.png

天然氣是一種典型的混合型可燃性氣體。
  在石油化學(xué)工業(yè)中,系統(tǒng)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(yùn)行條件下,由于工藝操作的需要,有時(shí)候,這些可燃性物質(zhì)會(huì)從工藝管道和設(shè)備裝置中柙放出來(lái)。當(dāng)系統(tǒng)和裝置發(fā)生故障時(shí),不管是人為的操作故障還是系統(tǒng)和裝置固有隱患造成的固確故障,可燃性物質(zhì)的大量釋放和泄漏是毫無(wú)疑問(wèn)的。
  不管系統(tǒng)和防爆電器設(shè)備裝置處于什么運(yùn)行狀態(tài),釋放出來(lái)的可燃性氣體就會(huì)籠罩在系統(tǒng)和設(shè)備裝置的周圍;泄漏出來(lái)的易燃性液體就會(huì)積聚在設(shè)備和設(shè)備附近的地面上。易燃性液體,尤其是閃點(diǎn)低的易燃性液體,揮發(fā)出的可燃性蒸氣同樣彌散在系統(tǒng)和設(shè)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?cè)谟懻摽扇夹詺怏w時(shí)常常提到易燃性液體的蒸氣。對(duì)于易燃性液體,它具有燃燒的特征,而對(duì)于它的蒸氣,它往往具有爆炸的性質(zhì)。
  易燃性液體的蒸發(fā),不僅與它的物理-化學(xué)性質(zhì)有關(guān),而且還與它的環(huán)境條件(例如,溫度)有關(guān)。
  大家知道,閃點(diǎn)是評(píng)價(jià)易燃性液體危險(xiǎn)性的一個(gè)重要指標(biāo),它表征了易燃性液體的物理.化學(xué)特性。所謂閃點(diǎn),就是在某一標(biāo)準(zhǔn)條件下使易燃性液體揮發(fā)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(shí)液體所具有的蕞低溫度。顯然,閃點(diǎn)越氟,易燃性液體越容易揮發(fā)性蒸氣,越具有危險(xiǎn)性。
  幾種易燃性液體的閃點(diǎn)如表2所示。
  環(huán)境爆炸對(duì)易燃性氣體蒸發(fā)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(diǎn),通常情況下,不容易蒸發(fā),揮發(fā)出可燃性氣體,但是,隨著環(huán)境溫度的升高.蒸發(fā)的作用整覆漸增強(qiáng),揮發(fā)出的可燃性蒸氣增多。
  表2某些易燃性液體的閃點(diǎn)4

QQ截圖20200429095608.png

從表2中可以看出,各種易燃性液體的閃點(diǎn)相差很大;有一些在常溫下就可以蒸發(fā)成蒸氣。閃點(diǎn)低的易燃性液體就具有更大的危險(xiǎn)性。
  3.熱分解氣體
  除了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中釋放出來(lái)的可燃性氣體和易燃性液體的蒸氣外,在電氣設(shè)備內(nèi)使用的有機(jī)絕緣材料因放電火花或電弧作用分解出來(lái)的可燃性氣體,同樣具有極大的危險(xiǎn)性。
  在工礦企業(yè)中,有時(shí)候,在防爆柜設(shè)備的外殼內(nèi)發(fā)生一些與周圍環(huán)境大氣無(wú)關(guān)的可燃性氣體爆炸現(xiàn)象。人們分析了這些爆炸,認(rèn)為這是由于電氣設(shè)備內(nèi)使用的有機(jī)絕緣材料在設(shè)備故障狀態(tài)下發(fā)生熱分解從而析出了可燃性氣體所造成的。
  在電氣設(shè)備中,塑料材料和其他的聚合材料獲得了廣泛的應(yīng)用,既可以作為設(shè)備非導(dǎo)電部件的結(jié)構(gòu)材料,又可以作為設(shè)備導(dǎo)電部件的絕緣材料。在電氣設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,空氣的高濕度,礦井水的浸蝕,溫度的變化以及導(dǎo)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(fā)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(jī)絕緣材料發(fā)生熱分解的直接原因。
  在國(guó)際上,有關(guān)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了大量試驗(yàn)。例如,人們測(cè)試了lg樹脂熱分解時(shí)產(chǎn)生的氣體成分和數(shù)量,如表3所示。
  表3 1g樹脂熱分解時(shí)產(chǎn)生的氣體成分和數(shù)量

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從上述的分析可知,在防爆電氣設(shè)備中有機(jī)絕緣材料熱分解時(shí)產(chǎn)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(xiǎn)的,無(wú)論是研究人員還是設(shè)計(jì)人員都應(yīng)該給以足夠的關(guān)注。


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