控制气体爆燃的装置和方法制造方法及图纸

一种爆燃抑制系统，特别适用于包含可燃性气体的爆燃。该系统中的爆燃抑制剂典型的是水（６０），其以沙得平均直径不大于约８０微米的液滴流（４４ｃ）分散在可燃性气体中。该系统可包括可燃性物质检测器。该系统包括使液体（６０）在载气（６８）中雾化的雾化装置（５２）。通过使液滴的速度增至超音速而降低液滴的尺寸。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
控制气体爆燃的装置和方法本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。在本专利技术的一方面中，已发现通过热量的吸收可有效地抑制爆燃，特别-->是通过利用细雾状液流，其可迅速气化以快速地除去爆燃传播的热量，从而可有效地抑制爆燃。上述一个或多个目的可通过提供这样一种系统实现，该系统包括：(i)位于限定区域内用于将液滴流分散在限定区域内的分散装置；(ii)位于限定区域内用于检测限定区域内的预定条件并产生相应信号的传感装置；和(iii)与传感装置和分散装置相连用于响应由传感装置收到的信号而驱动分散装置的驱动装置。为通过吸收热量有效地抑制爆燃，已发现液滴应有小于约80微米的沙得(Sauter)平均直径。为迅速地将液滴分散在限定区域内，液滴离开分散装置的速度优选至少为约100ft/sec。在这方面，系统优选能够在检测预定条件后约100毫秒内将要求浓度的液滴分散在限定区域内。虽然该系统可用于抑制涉及可燃性气体、固体、和液体的爆燃，但该系统特别适用于抑制燃烧温度在约500-约2500℃范围内的可燃性气体的爆燃。这种可燃性气体包括苯、醚、甲烷、乙烷、氢、丁烷、丙烷、一氧化碳、庚烷、甲醛、乙炔、乙烯、肼、丙酮、二硫化碳、乙酸乙酯、己烷、甲醇、甲基乙基酮、辛烷、戊烷、甲苯、二甲苯、HFC-152a、及其混合物。作为一种有效的爆燃抑制剂，液体应有足以迅速吸收爆燃产生的热量的沸点和蒸发热。优选地是液体的沸点不低于约50℃。液体的蒸发热应不小于约500cal/g。优选的液体是水。限定区域是设计由爆燃抑制系统保护防止爆燃的区域。限定区域典型地是包含可燃性物质源的封闭区域或在封闭区域内其中爆燃的危险最大的区域。限定区域的大小将随应用而改变。在本专利技术的一个具体实施例中，所述预定条件是限定区域内可燃性物质的浓度。通过检测限定区域内可燃性物质的浓度，传感装置能够在爆燃实际发生之前检测限定区域内可导致爆燃发生的条件。这样分散装置能够在爆燃发生之前将液滴流分散在限定区域内，从而降低限定区域内发生爆燃的可能性。在本专利技术的另一具体实施例中，传感装置是第一传感装置和第二传感装置中至少之一。第一传感装置至少包括以下之一：静压检测器、压力增加速度检测器、和火焰光检测器。第二传感装置是可燃性物质检测器。为有效地抑制爆燃，第一和第二传感装置应能够在限定区域内预定条件为约100毫秒之内检测预定条件。在本专利技术的另一方面，分散装置包括一接触装置，用于使载气与液体接-->触形成包括分散于载气中的液滴流的流体。载气与液体的接触优选地是通过分离载气和液体的多孔界面实现。含有液体的通道一般位于与多孔界面相邻处，以将载气分散于通过多孔界面的液体中。载气优选选自氮、二氧化碳、空气、氦、氩、及其混合物。载气可通过燃烧一种推进剂而产生、推进剂优选选自叠氮化铅、叠氮化钠、及其混合物。分散装置优选地是包括一通道，其有一与接触装置相通的入口和一用于将液滴流分散于限定区域内的出口。该通道垂直于流体流动方向的横截面积在流体流动方向从入口至出口降低以增加流体的速率。通道的横截面积优选地是在喉部是最小的。在喉部垂直于流体流动方向的横截面积优选地是小于通道中垂直于流体流动方向的横截面积。出口垂直于流体流动方向的横截面积优选地是在流体流动方向从喉部增加，以使流体速率因载气在出口中膨胀而增加。喉部的出口下游本文档来自技高网...

【技术保护点】
在响应由传感装置产生的信号抑制限定区域内的放热反应的系统中，用于将液滴流分散在限定区域内的装置包括：用于使载气与液体接触形成流体的装置；与所述接触装置连通并从所述接触装置径向向外延伸的通道，其中通道在与接触装置的第一径向距离处的横截 面积大于通道在与接触装置的第二径向距离处的横截面积，第一径向距离小于第二径向距离；和在通道外圆周的出口，所述出口在与接触装置的第三径向距离处的横截面积小于出口在与接触装置的第四径向距离处的横截面积，第三径向距离小于第四径向距离，其中液体 在通道和出口的至少之一中有超音速，出口从装置向外分散许多液滴。

【技术特征摘要】
US 1994-5-10 08/240,2711、在响应由传感装置产生的信号抑制限定区域内的放热反应的系统中，用于将液滴流分散在限定区域内的装置包括：用于使载气与液体接触形成流体的装置；与所述接触装置连通并从所述接触装置径向向外延伸的通道，其中通道在与接触装置的第一径向距离处的横截面积大于通道在与接触装置的第二径向距离处的横截面积，第一径向距离小于第二径向距离；和在通道外圆周的出口，所述出口在与接触装置的第三径向距离处的横截面积小于出口在与接触装置的第四径向距离处的横截面积，第三径向距离小于第四径向距离，其中液体在通道和出口的至少之一中有超音速，出口从装置向外分散许多液滴。2、如权利要求1的装置，其中：出口基本上延伸外圆周的长度，以便从装置径向向外分散许多液滴。3、如权利要求1的装置，其中：气体是通过燃烧一种选自叠氮化铅、叠氮化钠及其混合物的推进剂产生的。4、如权利要求1的装置，其中所述接触装置包括：用于将气体和液体之一引入其他气体和液体的多孔表面。5、如权利要求4的装置，其中：多孔表面的平均孔尺寸在约1至约20微米的范围内。6、如权利要求4的装置，其中：与所述多孔表面相邻的流体中气体与液体的质量比不大于约.25。7、如权利要求1的装置，其中：接触装置包括用于输送气体的第一导管，和用于输送液体的第二导管，第一导管的出口位于第二导管之内，该出口包括一多孔表面，用于当液体流过该多孔表面时使液体与气体接触。8、如权利要求7的装置，其中：第一导管通过通道延伸并位于通道的横轴上；进一步包括：位于通道之上的液源；和位于通道之下的气源；9、如权利要求7的装置，其中：通道的横截面积大于第一和第二导管之间的面积，从而当流体进入通道时，液体形成许多悬浮于气体中的液滴。...

【专利技术属性】
技术研发人员：达里尔罗伯茨，詹姆斯R巴茨，
申请(专利权)人：艾达技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]