????同時，可以通過計算確定出上述3種燃氣在不同換氣次數(shù)條件下房間內(nèi)燃氣濃度達到爆炸下限所需的時間，計算結(jié)果見表2。可以看出，換氣次數(shù)越大，房間內(nèi)燃氣濃度達到爆炸下限的時間越延后。對于天然氣和LPG，當(dāng)換氣次數(shù)大于10.0次/h時，泄漏到室內(nèi)的燃氣濃度不會達到爆炸極限范圍內(nèi)，即不存在整個空間同時達到爆炸極限的情況。但這并不說明使用該類燃氣的居民用戶就不存在安全隱患，因為在泄漏點附近的局部區(qū)域內(nèi)，燃氣的濃度可能會達到或超過爆炸下限而形成局部危險區(qū)，當(dāng)遇到點火源時會引起局部爆燃或火災(zāi)。
表2 燃氣在泄漏空間達到爆炸下限的時間
燃氣名稱 | 泄漏房間通風(fēng)換氣次數(shù)n/(次·h-1) |
0.5 | 1.0 | 2.0 | 5.0 | 10.0 |
焦?fàn)t煤氣 | 337 | 345 | 364 | 440 | 886 |
天然氣 | 592 | 618 | 683 | 1120 | ∞ |
LPG | 656 | 689 | 771 | 1472 | ∞ |
??? ② 燃氣質(zhì)量濃度與泄漏強度的關(guān)系
燃氣泄漏強度對房間內(nèi)形成的燃氣濃度影響較大，為了分析燃氣質(zhì)量濃度與泄漏強度的關(guān)系，取計算條件：房間體積為15m3，泄漏時間為300s，模擬結(jié)果見圖2。可以看出，在相同的泄漏時間內(nèi)，泄漏強度越大，泄漏空間內(nèi)的燃氣濃度也越大。當(dāng)泄漏強度達到10.0g/s、換氣次數(shù)分別為0.5次/h和10.0次/h時，房間內(nèi)的燃氣質(zhì)量濃度分別達到196g/m3和136g/m3，均超過3種城市燃氣的爆炸下限，存在安全隱患。
? ③ 燃氣質(zhì)量濃度與換氣次數(shù)的關(guān)系
? ?為了分析在不同的泄漏強度和泄漏時間條件下泄漏房間內(nèi)燃氣質(zhì)量濃度與換氣次數(shù)的關(guān)系，選取房間體積為15m3進行模擬，結(jié)果見圖3。可以看出，當(dāng)泄漏強度較小時，通風(fēng)對泄漏的燃氣的稀釋效果較好；泄漏強度越大，通風(fēng)稀釋的效果越差。當(dāng)泄漏強度超過5.0g/s時，在泄漏時間內(nèi)通風(fēng)對泄漏燃氣基本無稀釋作用。因此，當(dāng)管道泄漏口較大、管道系統(tǒng)泄漏壓力突降而出現(xiàn)快速泄漏時，由于在較短的時間內(nèi)通風(fēng)對泄漏的燃氣稀釋作用較差而導(dǎo)致很快在室內(nèi)環(huán)境中形成可燃危險區(qū)域。當(dāng)泄漏強度不變時，隨著換氣次數(shù)的增加，房間內(nèi)的燃氣濃度會逐漸減小。實際上，當(dāng)門窗處于關(guān)閉狀態(tài)時，房間的換氣次數(shù)只有0.5～1.0次/h，在短時間內(nèi)不能有效降低燃氣的濃度。因此，當(dāng)察覺燃氣泄漏時應(yīng)立即開啟門窗，其自然換氣次數(shù)可達到10.0次/h以上，增加通風(fēng)量，從而迅速降低燃氣的濃度。
??? 對于發(fā)生的管道破裂等快速泄漏事故，在泄漏點噴射范圍以外的區(qū)域，由于燃氣自身的擴散能力有限，故其主要擴散方式是隨室內(nèi)氣流運動而擴散。對于房間內(nèi)的角落或障礙物處往往是通風(fēng)的死角，而這些區(qū)域恰好是不利于燃氣擴散導(dǎo)致燃氣形成高濃度聚集的區(qū)域。因此，即使室內(nèi)燃氣濃度計算值低于爆炸下限，但在泄漏點附近及通風(fēng)死角的燃氣高濃度聚集區(qū)域內(nèi)，其濃度仍然會達到爆炸極限。為了保證安全，實際稀釋所需的通風(fēng)量要比式(12)計算值大。在消除室內(nèi)燃氣過程中，應(yīng)注意通風(fēng)死角，利用啟動排風(fēng)扇等措施進行擾動，盡快降低高濃度區(qū)燃氣濃度。
??? ④ 燃氣質(zhì)量濃度與房間容積的關(guān)系
??? 為了分析燃氣質(zhì)量濃度與泄漏房間體積的關(guān)系，在泄漏時間分別為100s和300s,泄漏強度均為1.0g/s時進行計算，結(jié)果分別見圖4、5。可以看出，在泄漏強度一定時，隨著房間體積的增大，燃氣的濃度逐漸減小。對于容積為5～45m3的房間，當(dāng)泄漏時間為100s,換氣次數(shù)為0.5～10.0次/h時，室內(nèi)燃氣的質(zhì)量濃度均小于以上3種燃氣的爆炸下限，即不存在整個房間同時達到爆炸極限的情況。當(dāng)泄漏時間為300s時，對于房間體積為5m3、換氣次數(shù)分別為0.5、5.0、10.0次/h時，燃氣質(zhì)量濃度分別為58.76、49.07、40.71g/m3，此時焦?fàn)t煤氣和天然氣的質(zhì)量濃度均超過其爆炸下限，而LPG僅在換氣次數(shù)為10.0次/h時，略低于其爆炸下限；當(dāng)房間體積超過15m3時，房間內(nèi)的燃氣質(zhì)量濃度均低于3種燃氣的爆炸下限。由此可見，房間體積越大，室內(nèi)燃氣濃度達到爆炸極限的時間越延后。
3 結(jié)論
??? ① 在相同的泄漏時間內(nèi)，燃氣泄漏強度越大，房間容積越小，換氣次數(shù)越少，泄漏空間內(nèi)的燃氣濃度就越大。當(dāng)燃氣濃度達到或超過爆炸極限下限時，遇到點火源會引起整個空間爆燃或火災(zāi)。
??? ② 燃氣泄漏強度較小時，通風(fēng)對泄漏的燃氣的稀釋效果較好；泄漏強度較大時，在短時間內(nèi)通風(fēng)稀釋的效果較差。對于所選的3種城市燃氣，當(dāng)泄漏強度超過5.0g/s時，在較短的泄漏時間內(nèi)通風(fēng)對泄漏氣體基本無稀釋作用，容易很快在室內(nèi)環(huán)境中形成可燃危險區(qū)域。
??? ③ 可通過改變通風(fēng)量對泄漏空間的燃氣濃度施加影響。當(dāng)發(fā)現(xiàn)泄漏時，應(yīng)立即開啟門窗，增加通風(fēng)量降低濃度；對于發(fā)生的快速泄漏事故，應(yīng)注意泄漏源附近以及通風(fēng)死角處的局部高濃度區(qū)，即使整個空間燃氣濃度低于爆炸下限，但在這些區(qū)域的濃度仍然會超過爆炸下限。此時，可利用啟動排風(fēng)扇等措施進行擾動，盡快降低燃氣濃度。
參考文獻：
[1] 田貫三，楊昭，劉萬福，等.可燃制冷劑泄漏及爆炸危害評價的研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2001，1(6)：39-40.
[2] 田貫三.可燃制冷劑爆炸理論與爆炸極限抑制機理的研究(博士學(xué)位論文)[D].天津：天津大學(xué)，2000.
[3] 同濟大學(xué)，重慶建筑工程學(xué)院，哈爾濱建筑工程學(xué)院，等.燃氣燃燒與應(yīng)用(第2版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1988.
[4] 彭世尼.燃氣安全技術(shù)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2005.
[5] 段常貴.燃氣輸配(第3版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.
長輸燃氣管道的安全保護距離
