燃氣安全技術

本書是《建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)系列教材》之一，是根據(jù)城市燃氣工程領域的燃氣工程管理、燃氣工程設計、燃氣工程建設以及燃氣設備開發(fā)過程中所涉及的安全理論與技術需要而編寫的。主要內容包括：燃氣安全的基本知識、燃氣爆炸與防護的基本原理、燃氣爆炸效應及其評估、燃氣爆炸防止技術與設備、風險評價與可靠性工程基礎等。

本書可供建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)的在校師生作為教學參考書，也可以供從事城市燃氣工程領域的工程設計人員、工程管理人員閱讀；同時，對于從事消防領域的工程技術與管理人員也有一定的參考價值。

1　總論

1.1　安全的基本概念

1.2　燃氣的爆炸與防護概論

1.2.1　爆炸的基本概念

1.2.2　城市燃氣工程中常見的爆炸

1.2.3　爆炸的危害及影響

1.3　災害預防概述

1.3.1　燃氣爆炸的預防與防護的基本原理

1.3.2　燃氣爆炸的危險性評估

1.3.3　工程中預防燃氣爆炸的基本措施

1.3.4　燃氣爆炸預防與防護的基本點

1.4　燃氣爆炸的預防與防護技術概述

1.4.1　預防與防護安全技術的開發(fā)要點

1.4.2　燃氣的爆炸預防與防護安全技術分類

2　燃氣的泄漏與擴散

2.1　燃氣的泄漏

2.1.1　泄漏的分類

2.1.2　泄漏量的計算

2.2　泄漏燃氣的擴散

2.2.1　泄漏液體的蒸發(fā)

2.2.2　射流擴散

2.2.3　絕熱擴散

2.2.4　氣團在大氣中的擴散

2.2.5　重氣擴散

2.2.6　泄漏燃氣擴散的數(shù)值模擬

2.3　有毒燃氣泄漏擴散的中毒效應

2.3.1　燃氣中的有毒成分及危害

2.3.2　中毒效應分析的概率函數(shù)法

3　可燃混合氣體的爆炸過程

3.1　可燃混合氣體爆炸的基本知識

3.1.1　熱爆炸理論

3.1.2　爆炸形態(tài)

3.1.3　燃燒速度

3.1.4　理論氧含量與理論混合比

3.1.5　爆炸界限

3.1.6　烷烴碳氫化合物的爆炸界限規(guī)律

3.1.7　可燃氣體的著火

3.1.8　點火能量

3.1.9　絕熱壓縮引起的點火

3.2　爆燃

3.2.1　爆炸能量

3.2.2　密閉空間的爆燃

3.2.3　敞開空間的爆燃

3.2.4　半敞開空間的峰值壓力計算

4　可燃混合氣體的爆炸效應

4.1　爆轟波的計算

4.1.1　爆轟波的結構模型

4.1.2　基本氣體動力學和熱力學函數(shù)方程式

4.1.3　沖擊波的R-H方程式

4.1.4　爆轟波的R-H方程式

4.2　雨果尼特(R-H)方程式的簡化分析

4.2.1　R-H方程的解

4.2.2　爆轟波的速度

4.3　可燃混合氣體的爆炸效應

4.3.1　爆轟沖擊波壓力——立方根法則

4.3.2　爆炸效應及其評估

5　高壓容器的破裂

5.1　高壓容器破裂的原因

5.1.1　容器的缺陷

5.1.2　容器的超壓

5.2　破裂的能量

5.2.1　破裂能量的計算

5.2.2　破裂能量的評價

5.3　破裂的沖擊波超壓

6　燃氣成分控制技術

6.1　燃氣安全置換原理

6.1.1　含有惰性氣體的爆炸范圍

6.1.2　置換過程的選擇

6.1.3　置換過程中儲罐內氣體濃度的變化分析

6.2　儲氣罐置換時間與惰性氣體耗量分析

6.2.1　空氣置換為燃氣

6.2.2　燃氣置換為空氣

6.2.3　燃氣安全置換工藝

6.3　抽風、排風和送風

7　超壓預防技術

7.1　安全閥

7.1.1　安全閥的結構與工作原理

7.1.2　安全閥的排放壓力與排放面積

7.1.3　安全閥的數(shù)量選擇與安裝檢驗

7.1.4　安全排放系統(tǒng)

7.1.5　安全回流閥

7.2　管路安全裝置

7.2.1　水封

7.2.2　低壓安全閥

7.2.3　超壓安全切斷閥

7.3　自動降溫裝置

7.3.1　消防用水量

7.3.2　消防水泵

7.3.3　消防水泵房、供水管道和消火栓

7.3.4　貯罐固定冷卻裝置

8　靜電消除技術

8.1　靜電的產(chǎn)生

8.1.1　接觸起電

8.1.2　靜電放電

8.2　靜電的防護方法

8.2.1　靜電接地

8.2.2　靜電中和

8.2.3　降低工藝過程的速度

9　安全切斷技術

9.1　緊急切斷系統(tǒng)

9.2　安全切斷系統(tǒng)

9.2.1　非工作狀態(tài)的燃氣切斷

9.2.2　低壓關斷裝置

9.2.3　止回閥

9.2.4　過流閥

9.3　熄火保護系統(tǒng)

9.4　建筑物燃氣安全系統(tǒng)

9.4.1　安全報警系統(tǒng)的要求

9.4.2　安全系統(tǒng)的構成

10　爆炸泄壓技術

10.1　爆炸泄壓面積的計算

10.1.1　影響泄壓面積的因素

10.1.2　氣體爆炸的泄爆諾謨圖

10.1.3　氣體泄爆的回歸公式

10.1.4　諾謨圖的使用變化

10.2　低強度包圍體的爆炸泄壓

10.2.1　擴展的諾謨圖

10.2.2　低強度泄爆推薦方程

10.3　泄爆裝置與設施

10.3.1　泄爆膜

10.3.2　爆破片

10.3.3　防爆門和防爆球閥

11　火焰隔離技術

11.1　安全液封與水封井

11.1.1　安全液封

11.1.2　水封井

11.2　阻火器

11.2.1　阻火器的種類

11.2.2　阻火器的計算

12　燃氣供應系統(tǒng)風險評價過程

12.1　風險概述

12.1.1　風險的定義

12.1.2　風險評價概述

12.1.3　風險管理概述

12.1.4　風險評價的范圍

12.2　風險辨識

12.2.1　儲運介質危險有害因素

12.2.2　燃氣儲運工藝及管道設備設施有害因素

12.2.3　人力與安全管理危險有害因素辨識

12.2.4　環(huán)境危險有害因素辨識

12.2.5　火源因素辨識

12.3　風險估計

12.3.1　事件的概率估計

12.3.2　后果估計

12.3.3　風險值計算

12.3.4　風險的可接受性準則

13　風險評價常用的方法

13.1　安全檢查表

13.2　危險性預分析法(PHA)

13.3　危險和可操作性研究(HAZOP)

13.4　作業(yè)條件危險性(LEC)法

13.5　故障類型及影響分析(FMEA)

13.6　肯特管道風險評價方法

13.7　故障樹分析(FTA)

13.7.1　基本概念

13.7.2　故障樹分析的基本步驟

13.7.3　故障樹的數(shù)學描述

13.7.4　故障樹的定性分析

13.7.5　故障樹的定量分析

13.8　事件樹分析

13.8.1　基本概念

13.8.2　事件樹分析的基本步驟

13.8.3　事件樹的定量分析

14　可靠性工程基礎

14.1　可靠性工程基本概念

14.1.1　可靠性基本概念

14.1.2　可靠性指標

14.1.3　常用的失效密度函數(shù)

14.1.4　可靠性分析概述

14.2　參數(shù)估計概論

14.2.1　統(tǒng)計量與抽樣分布

14.2.2　點估計與區(qū)間估計

14.2.3　無偏估計量

14.2.4　矩法點估計

14.2.5　極大似然點估計

14.2.6　指數(shù)分布參數(shù)的區(qū)間估計

參考文獻

《建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)系列教材》書目 2100433B

《普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材：燃氣安全技術與管理》以燃氣的基本性質為基礎，以燃氣安全措施為途徑，以保障燃氣安全輸配為目的，全面系統(tǒng)地介紹了燃氣安全技術和管理的相關知識。主要內容包括燃氣泄漏及其預防，可燃混合氣體的爆炸與防護措施，防雷、防靜電措施，燃氣場站消防，燃氣安全管理，燃氣安全檢查、檢修與搶修等。《普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材：燃氣安全技術與管理》緊密結合專業(yè)技術的發(fā)展，吸收了燃氣安全技術發(fā)展的最新成果，遵循了相關規(guī)范，在注重基礎知識的同時，增強了實用性。

《普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材：燃氣安全技術與管理》可作為燃氣專業(yè)、安全專業(yè)的本科生教材使用，也可以作為燃氣工程設計、科研、施工和運行管理人員的培訓教材和參考書。

民用建筑燃氣安全技術條件質量、類別和特性

4.1.1 城鎮(zhèn)燃氣的質量應符合GB50494的規(guī)定。

4.1.2 城鎮(zhèn)燃氣的類別和特性應符合GB/T13611的規(guī)定。

民用建筑燃氣安全技術條件供氣壓力

4.2.1 燃具前供氣壓力的波動應符合GB50028的規(guī)定。

4.2.2 海拔高度大于500m 的地區(qū),燃具前供氣壓力應根據(jù)燃氣密度變化進行修正,不同海拔高度(H )時低壓燃具額定壓力Pn 可參照附錄A 采用。

民用建筑燃氣安全技術條件管材及管件

5.1.1 管材及管件應有技術說明書(樣本),說明書至少應包括下列技術內容:

• a) 用戶安裝使用:1) 適應介質(燃氣及冷、熱水等)條件;2) 適應環(huán)境溫度及安裝條件限制;3) 維護及維修;4) 其他事項。

• b) 產(chǎn)品技術參數(shù):1) 材料牌號和代號;2) 公稱尺寸(通徑)、外徑或內徑、公稱壓力和公稱壁厚;3) 產(chǎn)品標記及執(zhí)行標準;4) 其他事項。

5.1.2 管材及管件的質量應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。管材及管件的連接應符合下列規(guī)定:

• a) 管材及管件的連接性能應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定,連接性能至少應包括1.5倍設計壓力的強度試驗和1.0倍設計壓力的嚴密性試驗,試驗條件及試驗壓力應符合CJJ94的規(guī)定;

• b) 采用鍍鋅鋼管螺紋連接時,應采用符合GB/T3091規(guī)定的熱浸鍍鋅鋼管,宜采用加厚鋼管;

• c) 采用軟管連接時,接頭的形狀及尺寸應與軟管的尺寸匹配。其拉拔(拔脫)強度應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。

5.1.3 燃氣管材及管件的耐用性應符合下列規(guī)定:

• a) 與燃具連接的軟管的設計使用年限不宜低于燃具的判廢年限,燃具判廢年限應符合GB17905的規(guī)定,對不符合要求的燃具連接用軟管應及時更換;

• b) 其他燃氣管材及管件的設計使用年限應符合GB50494和相關產(chǎn)品標準的規(guī)定。

5.1.4 管道系統(tǒng)的管道連接、管材和管件防腐、管道性能(運行壓力、氣密性、使用年限、冷熱補償、防沉降、防地震、防雷和防靜電等)應符合GB50028、GB50494和CJJ94的規(guī)定。

民用建筑燃氣安全技術條件設備

5.2.1 燃氣調壓裝置、計量裝置和閥門應有技術說明書(樣本),說明書至少應包括下列內容:

• a) 用戶安裝使用:1) 適應燃氣類別;2) 適應環(huán)境溫度及安裝條件限制;3) 維護及維修。

• b) 產(chǎn)品技術參數(shù):1) 產(chǎn)品型號、標記及執(zhí)行標準;2) 產(chǎn)品結構、材料尺寸和性能;3) 連接尺寸、進出口工作壓力和工作溫度。

5.2.2 燃氣調壓裝置、計量裝置和閥門的產(chǎn)品質量應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定,其使用年限宜在10年以上。

5.2.3 燃氣調壓裝置的進出口壓力及流量應與使用條件匹配,調壓裝置中超壓、欠壓防護裝置的性能和設置要求應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。當使用條件變化后,出口壓力的調整應符合下列規(guī)定:

• a) 海拔高度升高后,調壓裝置的出口壓力應相應提高,其提高值可參照附錄A 規(guī)定的燃具額定壓力和調壓裝置至最遠燃具的總壓力降確定;

• b) 用戶燃氣改為用代用氣(燃氣華白數(shù)變化)后,調壓裝置的出口壓力應相應改變,其改變值應依據(jù)燃具額定壓力(如10T天然氣Pn=2.5kPa)和調壓裝置至最遠燃具的總壓力降確定;

• c) 調壓裝置的出口壓力調整后,應滿足燃具額定壓力和燃具額定熱負荷的需要。

5.2.4 燃氣計量裝置的進出口壓力及流量范圍應與使用條件匹配,遠傳表、智能表的性能和設置要求應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。計量裝置的流量應符合下列規(guī)定:

• a) 家用燃氣表的流量應依據(jù)用戶所有用氣設備同時使用時的總額定熱負荷并通過計算確定,當用戶安裝一臺灶具和一臺熱水器,并同時使用時的總額定熱負荷宜取(25~30)kW(采暖除外);

• b) 商用燃氣表的流量應依據(jù)燃具臺數(shù)和同時工作系數(shù)確定。

5.2.5 燃氣閥門宜采用快速切斷式球閥,閥門過流切斷裝置和泄漏顯示裝置的性能和設置應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。閥門的結構型式應符合下列規(guī)定:

• a) 閥門的公稱尺寸DN 和公稱壓力PN 應與管道匹配;

• b) 燃具前的閥門出口為軟管插入式接頭時,其接頭的形狀及尺寸應與軟管匹配,其拉拔(拔脫)強度應符合國家現(xiàn)行有關產(chǎn)品標準的規(guī)定。