[发明专利]控制气体爆燃的装置和方法

说明书

本发明涉及一种控制可燃性物质爆燃的系统，特别涉及一种抑制工业应用中可燃性气体爆燃的系统

在许多工业应用包括公用、化学和石油化学品生产厂、石油精制、冶金工业、酒厂、涂料和油漆生产、海运业、印刷业、半导体生产、制药、和气溶胶罐填充操作中，控制作为原料、产品或副产品的可燃性气体。此外，由于地上或地下管道系统泄漏、可燃性液体的泄漏、或污物或垃圾堆积场中天然有机物的分解也释放可燃性气体。

可燃性气体是当可燃性气体与氧以足够的体积浓度存在时，可响应点火源而爆燃的任何气体或蒸气。典型的爆燃是由可燃性气体形成的负热引起的。可燃性气体一般在可燃性气体的爆炸下限之上和爆炸上限之下的浓度下爆燃。

在爆燃中，可燃性气体或其它可燃性物质的燃烧引发化学反应，通过将热量和/或自由基传至可燃性气体的相邻分子而向外传播。自由基是含有未成对电子的原子的任何可反应基，如OH、H、和CH3。热量和/或自由基的传递点燃相邻的分子。以此方式，爆燃一般以约0.2ft/sec至约20ft/sec的速度通过可燃性气体向外传播或扩散。爆燃产生的热量一般导致在有限的面积内压力迅速增加。

为降低发生爆燃的可能性，在上述应用中规程通常要求爆燃抑制系统。爆燃抑制系统一般包括一检测爆燃发生的传感器和当爆燃发生时向可燃性气体中喷射爆燃抑制剂的装置。

最普遍使用的爆燃抑制剂是饱和的含氯氟烃，如Halon1301(一溴三氟甲烷)、Halon2402(二溴四氟乙烷)和Halon1211(一溴一氯二氟甲烷)。饱和的含氯氟烃可作为气体或液体喷入可燃性气体中。由于饱和的含氯氟烃的沸点低和蒸发热低(例如沸点一般不高于约0℃和蒸发热不大于约100cal/g)，所以在多数应用中液态含氯氟烃喷入可燃性气体时将立即气化。

喷入后，饱和的含氯氟烃蒸气不仅稀释了对可燃性气体的燃烧有用的氧，而且减弱了自由基传播爆燃的能力。氧的稀释降低了与可燃性气体反应的氧的浓度从而降低了爆燃的传播速度。饱和的含氯氟烃蒸气在自由基可能与爆燃相邻的可燃性气体分子反应之前与燃烧反应中释放的自由基反应，从而减弱了自由基传播爆燃的能力。

由于饱和的含氯氟烃的排放危害环境，近来已缩减了饱和含氯氟烃的应用。特别地，饱和含氯氟烃的排放有很高的消耗大气臭氧的潜能，据信其对地球上大气臭氧层的减少起了一定的作用。最近一些国家已颁布法律限制使用饱和含氯氟烃。此外，大多数国家近来已加入了国际协定禁止生产饱和含氯氟烃。

除饱和含氯氟烃对环境有害之外，爆燃过程中饱和及不饱和的含氯氟烃与可燃性气体分子的反应副产物也可能对人体有害。具体地，反应副产物包括氢氯酸、氢氟酸、全氟聚合物和碳酰氟均公知为有毒的副产物。

另一种爆燃抑制剂是碳酸氢钠，其作为固体颗粒喷入可燃性气体中。为产生和喷射该颗粒，典型地是燃烧含该颗粒的固体如爆炸性固体组合物。燃烧使碳酸氢钠气化，碳酸氢钠在环境气氛中是作为许多小颗粒凝固的。该颗粒通过吸收爆燃产生的热量和截断爆燃产生的自由基而抑制爆燃反应。

由于在多数应用中现有的传送系统一般不能在初期以足够的时间来抑制爆燃反应将颗粒送入可燃性气体，所以碳酸氢钠还未广泛地用作爆燃抑制剂。要起作用应使爆燃抑制系统迅速地将抑制剂送入可燃性气体。含该颗粒的固体通常不以控制的速度燃烧，因此不能迅速地将颗粒送入爆燃中。另外，很多传送系统不能将颗粒均匀地分散在含可燃性气体的整个面积内。因为爆燃可发生在所给面积内各部位并从点火点迅速传播，所以爆燃抑制系统应能迅速且均匀地将颗粒分散在整个面积。

本发明的目的之一是提供一种减小了对环境的影响的爆燃抑制系统。

本发明的另一目的是提供一种减少了对人体的危害的爆燃抑制剂。

本发明进一步的目的是提供一种可迅速检测爆燃的系统。相关的目的是提供一种检测后可迅速将爆燃抑制剂送至爆燃的系统。

进一步的目的是提供一种在含有爆炸浓度的可燃性物质的大气中降低了爆燃危险的系统。

进一步的目的是提供一种可基本上均匀地将爆燃抑制剂分布在整个含可燃性物质限定区域的系统。