一种用于抑制泄漏氢气意外爆炸的安全防护装置及方法制造方法及图纸

一种用于抑制泄漏氢气意外爆炸的安全防护装置及方法，其属于氢气安全生产技术领域。这种用于抑制泄漏氢气意外爆炸的安全防护装备包括传感器、探测器、控制器和抑爆剂喷洒装置，该装备通过氢气传感器与火焰/火花探测器双通道监测识别，可在1毫秒内实现对氢气火焰/火花的探测；抑爆剂喷洒装置接收控制器输出信号后，低温产气剂释放瞬时高压气体，抑爆剂在高压气体的作用下冲破密封薄膜，经由喷洒弯管和蘑菇喷头喷出，形成大范围抑爆云雾，并在200毫秒内对爆炸实现抑制。该装置结构简单、探测灵敏，能够实现对泄漏氢气意外爆炸的高效抑制。制。制。

【技术实现步骤摘要】
一种用于抑制泄漏氢气意外爆炸的安全防护装置及方法


[0001]一种用于抑制泄漏氢气意外爆炸的安全防护装置及方法，其属于氢气安全生产


技术介绍

[0002]氢是一种危险物质，具有化学反应活性高、爆炸极限宽、最小点火能量低、爆炸危险性高等特点。但氢同时又是一种具有巨大潜力的高质量能源。近年来，氢能已被广泛应用于许多领域，如核能发电工业和化工工业。然而，随着氢能的广泛应用，密封容器或有限空间中的氢气爆炸经常发生。因此，在氢的生产、利用、储存和运输过程中可能发生的氢爆炸事故已引起世界各国的关注。
[0003]抑制可燃气体的爆炸是降低爆炸危险性的有效方法。但现有的抑爆装置的灵敏度、启动速度和对于氢气抑爆效果都不够理想。同时氢气的火焰传播速度比传统碳氢火焰的传播速度高了几个量级，因此，传统的抑爆装置由于启动时间慢更容易促进氢气爆炸的发生，增强爆炸的严重程度，如Pang等利用广泛应用于军事和民用领域的网状铝合金抑制氢气爆炸。但结果表明网状铝合金产品不仅不能有效抑制氢
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空气混合物的爆燃，而且提高了最大爆炸压力，与网状铝合金产品对甲烷等碳氢燃料爆燃的抑制效果相反。Luo等发现商用粉体如BC粉体不能抑制氢气的爆炸，会促进最大爆炸压力峰值的升高。目前国内外对于氢气爆炸抑制的研究较少，研制针对氢气爆炸抑制的安全防护装备势在必行。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中存在的不足，实现对泄漏氢气意外爆炸的抑制，本专利技术提供一种用于抑制泄漏氢气意外爆炸的安全防护装置及方法。通过传感器与探测器快速监测泄漏氢气及意外火花或者初期火焰。可编程逻辑控制器接收到识别信号后输出电信号触发低温气体发生器动作，大量抑爆剂被瞬时喷洒出来，抑制氢气火焰的发展，减弱氢气爆炸的危害。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于抑制泄漏氢气意外爆炸的安全防护装置，其特征在于，它包括探测器、控制器、传感器和抑爆剂喷洒装置；所述抑爆剂喷洒装置包含低温气体发生器、产气室、内部装有抑爆剂的抑爆罐体、薄膜、抑爆剂喷洒弯管和喷头，抑爆罐体的内部设置产气室，底部通过抑爆剂喷洒弯管连接喷头，抑爆剂喷洒弯管的上端口通过薄膜与抑爆罐体隔断；低温气体发生器的内部为固态燃料；低温气体发生器设在产气室的内部，产气室上设置多个连通抑爆罐体的导流孔；探测器、传感器、低温气体发生器的点火部件电连接控制器。
[0006]进一步地，所述的控制器包括可编程逻辑控制器、输入端口、输出端口，可编程逻辑控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成。其分别与输入端口、输出端口电连接，输入端口与传感器、探测器电连接，输出端口
与抑爆剂喷洒装置的点火部件电连接。
[0007]进一步地，所述的安全防护装置，用于探测氢气火焰或者火花的探测器采用双紫外光电管作为敏感元件。
[0008]探测氢气火焰或者火花的探测器对白炽灯光、日光灯灯光、路灯等人造灯光等不敏感。传感器外壳为防爆结构，可在含有I类爆炸危险环境中使用。且具有耐压、耐腐蚀、防潮、密封性能。与类似现有技术的火焰探测相比，对氢火焰更加敏感，灵敏度更高。
[0009]进一步地，所述抑爆罐体的底部连接3
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5个抑制剂喷洒弯管，抑制剂喷洒弯管的弯曲角度为30度或45度，每个抑制剂喷洒弯管连接1个喷头。喷头（9）为中空的蘑菇形状，喷头的表面设置多个圆形的孔道，孔道直径为 4mm，孔道的数量为284个。
[0010]进一步地，所述抑爆剂喷洒装置的数量为4
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9个。抑爆剂喷洒装置的数量和每个罐体的抑爆剂重量可根据实际场景的空间大小进行调整。
[0011]进一步地，所述抑爆剂采用抑制氢气爆炸的液态抑爆材料或者固态抑爆材料，最优地为全氟己酮改性包覆干水材料。
[0012]抑爆罐体5安装在易泄露点的正上方的矩形四周或者正方形四周上以及易泄露点的正上方。
[0013]抑爆罐体安装在矩形或者正方形四个顶点时：（Sin(60
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θ) V2t1+V1*0.02+V1t1/2）*1.414≤抑爆罐体距离易泄露点的平面距离≤（cos(θ
‑
30)V2t1+0.21）*1.414。
[0014]抑爆罐体安装在易泄露点正上方。
[0015]抑爆罐体安装在矩形或者正方形四个边的中点时：Sin(60
‑
θ) V2t1+V1*0.02+V1t1/2 ≤抑爆罐体距离易泄露点的平面距离 ≤cos(θ
‑
30)V2t1+0.21。
[0016]抑爆罐体的垂直安装高度：0.32+0.75<抑爆罐体距离易泄露点的垂直高度≤cos(60
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θ) V2t1+0.75。
[0017]其中，V1为氢气的火焰传播速度，单位为m/s；V2为抑爆剂的喷洒速度，单位为m/s；0.02为点火部件动作时间，单位为s；0.32为抑爆器动作前氢气火焰半径，单位为m；0.75为罐体顶部到喷嘴的高速，单位为m； t1为抑爆器动作后火焰发展时间，单位为s；θ为抑爆剂喷洒弯管的弯曲角度。所述易泄漏点（爆炸点）为经过安全风险评估确定的监测区域中最易产生火花的位置。
[0018]进一步地，抑爆罐体优先安装在四角，其次中心位置，再其次安装在四周。
[0019]进一步地，所述一种用于抑制泄漏氢气意外爆炸的安全防护装置的使用方法，当传感器监测的氢气浓度到达设定的阙值和探测器探测到氢气火焰/意外火花后，控制器控制低温气体发生器的点火部件点火，低温气体发生器内部的固态燃料被点燃并瞬间释放大量气体，高压气体经产气室的导流孔充斥抑爆罐体的内部，抑爆罐体内部压力瞬间增大，薄膜受压破裂后，抑爆罐体内部的抑爆剂经抑爆剂喷洒弯管和抑爆剂分散喷头向氢气泄漏或者火焰传播区域喷洒。
[0020]本专利技术的有益效果：一种用于抑制泄漏氢气意外爆炸的安全防护装置包括探测器、控制器、传感器和抑爆剂喷洒装置。该装置通过传感器和探测器双通道监测识别，防止误触发。同时，探测器中的敏感元件双紫外光电管对氢燃爆火焰中的入射远紫外光子的超敏感性能，可在1毫秒内实现对氢气火焰的监测；可编程逻辑控制器接收到火焰信号后，触发气体发生器动作，低温产气剂释放瞬时高压气体，抑爆剂在高压气体的作用下冲破隔断
薄膜，经由抑爆剂喷洒弯管和抑爆剂分散喷头喷出，形成大范围抑爆云雾，并在200毫秒内对爆炸实现抑制。抑爆剂喷洒弯管和抑爆剂分散喷头能够向特定角度喷洒抑爆剂，从而快速有效的阻止氢气火焰发展，减弱爆炸的危害，保证企业的生产过程安全。该装置结构简单、探测灵敏，能够实现对泄漏氢气意外爆炸的高效抑制。
附图说明
[0021]图1是一种用于抑制泄漏氢气意外爆炸的安全防护装置的结构示意图。
[0022]图2是图1中抑爆剂喷洒装置的结构示意图。
[0023]图3是图1中喷头的结构示意图。
[0024]图4 是抑爆罐体的安装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于抑制泄漏氢气意外爆炸的安全防护装置，其特征在于，它包括探测器（1）、控制器（2）、传感器（10）和抑爆剂喷洒装置；所述抑爆剂喷洒装置包含低温气体发生器（3）、产气室（4）、内部装有抑爆剂的抑爆罐体（5）、薄膜（6）、抑爆剂喷洒弯管（8）和喷头（9），抑爆罐体（5）的内部设置产气室（4），抑爆剂喷洒弯管（8）的上端口通过薄膜（6）与抑爆罐体（5）隔断，下端口与喷头（9）连接；低温气体发生器（3）设在产气室（4）的内部，产气室（4）上设置连通抑爆罐体（5）的导流孔；探测器（1）、传感器（10）、低温气体发生器（3）的点火部件电连接控制器（2）。2.根据权利要求1所述的安全防护装置，其特征在于，用于探测氢气火焰或者火花的探测器（1）采用双紫外光电管作为敏感元件。3.根据权利要求1所述的安全防护装置，其特征在于，所述抑爆罐体（5）的底部连接3
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5个抑制剂喷洒弯管（8），抑制剂喷洒弯管（8）的弯曲角度为30度或45度，每个抑制剂喷洒弯管（8）连接1个喷头（9），喷头（9）为中空的蘑菇形状，表面设置圆形孔状结构的孔道，孔道直径为 4mm。4.根据权利要求1所述的安全防护装置，其特征在于，所述抑爆剂喷洒装置的数量为4
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9个。5.根据权利要求1所述的安全防护装置，其特征在于，所述抑爆剂采用抑制氢气爆炸的液态抑爆材料或者固态抑爆材料。6.根据权利要求1所述的安全防护装置，其特征在于，抑爆罐体5安装在易泄露点的正上方以及易泄露点的正上方的矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：高伟，罗天培，姜海鹏，李艳超，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：