燃气安全技术

本书是《建筑环境与设备工程专业系列教材》之一，是根据城市燃气工程领域的燃气工程管理、燃气工程设计、燃气工程建设以及燃气设备开发过程中所涉及的安全理论与技术需要而编写的。主要内容包括：燃气安全的基本知识、燃气爆炸与防护的基本原理、燃气爆炸效应及其评估、燃气爆炸防止技术与设备、风险评价与可靠性工程基础等。

本书可供建筑环境与设备工程专业的在校师生作为教学参考书，也可以供从事城市燃气工程领域的工程设计人员、工程管理人员阅读；同时，对于从事消防领域的工程技术与管理人员也有一定的参考价值。

1　总论

1.1　安全的基本概念

1.2　燃气的爆炸与防护概论

1.2.1　爆炸的基本概念

1.2.2　城市燃气工程中常见的爆炸

1.2.3　爆炸的危害及影响

1.3　灾害预防概述

1.3.1　燃气爆炸的预防与防护的基本原理

1.3.2　燃气爆炸的危险性评估

1.3.3　工程中预防燃气爆炸的基本措施

1.3.4　燃气爆炸预防与防护的基本点

1.4　燃气爆炸的预防与防护技术概述

1.4.1　预防与防护安全技术的开发要点

1.4.2　燃气的爆炸预防与防护安全技术分类

2　燃气的泄漏与扩散

2.1　燃气的泄漏

2.1.1　泄漏的分类

2.1.2　泄漏量的计算

2.2　泄漏燃气的扩散

2.2.1　泄漏液体的蒸发

2.2.2　射流扩散

2.2.3　绝热扩散

2.2.4　气团在大气中的扩散

2.2.5　重气扩散

2.2.6　泄漏燃气扩散的数值模拟

2.3　有毒燃气泄漏扩散的中毒效应

2.3.1　燃气中的有毒成分及危害

2.3.2　中毒效应分析的概率函数法

3　可燃混合气体的爆炸过程

3.1　可燃混合气体爆炸的基本知识

3.1.1　热爆炸理论

3.1.2　爆炸形态

3.1.3　燃烧速度

3.1.4　理论氧含量与理论混合比

3.1.5　爆炸界限

3.1.6　烷烃碳氢化合物的爆炸界限规律

3.1.7　可燃气体的着火

3.1.8　点火能量

3.1.9　绝热压缩引起的点火

3.2　爆燃

3.2.1　爆炸能量

3.2.2　密闭空间的爆燃

3.2.3　敞开空间的爆燃

3.2.4　半敞开空间的峰值压力计算

4　可燃混合气体的爆炸效应

4.1　爆轰波的计算

4.1.1　爆轰波的结构模型

4.1.2　基本气体动力学和热力学函数方程式

4.1.3　冲击波的R-H方程式

4.1.4　爆轰波的R-H方程式

4.2　雨果尼特(R-H)方程式的简化分析

4.2.1　R-H方程的解

4.2.2　爆轰波的速度

4.3　可燃混合气体的爆炸效应

4.3.1　爆轰冲击波压力——立方根法则

4.3.2　爆炸效应及其评估

5　高压容器的破裂

5.1　高压容器破裂的原因

5.1.1　容器的缺陷

5.1.2　容器的超压

5.2　破裂的能量

5.2.1　破裂能量的计算

5.2.2　破裂能量的评价

5.3　破裂的冲击波超压

6　燃气成分控制技术

6.1　燃气安全置换原理

6.1.1　含有惰性气体的爆炸范围

6.1.2　置换过程的选择

6.1.3　置换过程中储罐内气体浓度的变化分析

6.2　储气罐置换时间与惰性气体耗量分析

6.2.1　空气置换为燃气

6.2.2　燃气置换为空气

6.2.3　燃气安全置换工艺

6.3　抽风、排风和送风

7　超压预防技术

7.1　安全阀

7.1.1　安全阀的结构与工作原理

7.1.2　安全阀的排放压力与排放面积

7.1.3　安全阀的数量选择与安装检验

7.1.4　安全排放系统

7.1.5　安全回流阀

7.2　管路安全装置

7.2.1　水封

7.2.2　低压安全阀

7.2.3　超压安全切断阀

7.3　自动降温装置

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　贮罐固定冷却装置

8　静电消除技术

8.1　静电的产生

8.1.1　接触起电

8.1.2　静电放电

8.2　静电的防护方法

8.2.1　静电接地

8.2.2　静电中和

8.2.3　降低工艺过程的速度

9　安全切断技术

9.1　紧急切断系统

9.2　安全切断系统

9.2.1　非工作状态的燃气切断

9.2.2　低压关断装置

9.2.3　止回阀

9.2.4　过流阀

9.3　熄火保护系统

9.4　建筑物燃气安全系统

9.4.1　安全报警系统的要求

9.4.2　安全系统的构成

10　爆炸泄压技术

10.1　爆炸泄压面积的计算

10.1.1　影响泄压面积的因素

10.1.2　气体爆炸的泄爆诺谟图

10.1.3　气体泄爆的回归公式

10.1.4　诺谟图的使用变化

10.2　低强度包围体的爆炸泄压

10.2.1　扩展的诺谟图

10.2.2　低强度泄爆推荐方程

10.3　泄爆装置与设施

10.3.1　泄爆膜

10.3.2　爆破片

10.3.3　防爆门和防爆球阀

11　火焰隔离技术

11.1　安全液封与水封井

11.1.1　安全液封

11.1.2　水封井

11.2　阻火器

11.2.1　阻火器的种类

11.2.2　阻火器的计算

12　燃气供应系统风险评价过程

12.1　风险概述

12.1.1　风险的定义

12.1.2　风险评价概述

12.1.3　风险管理概述

12.1.4　风险评价的范围

12.2　风险辨识

12.2.1　储运介质危险有害因素

12.2.2　燃气储运工艺及管道设备设施有害因素

12.2.3　人力与安全管理危险有害因素辨识

12.2.4　环境危险有害因素辨识

12.2.5　火源因素辨识

12.3　风险估计

12.3.1　事件的概率估计

12.3.2　后果估计

12.3.3　风险值计算

12.3.4　风险的可接受性准则

13　风险评价常用的方法

13.1　安全检查表

13.2　危险性预分析法(PHA)

13.3　危险和可操作性研究(HAZOP)

13.4　作业条件危险性(LEC)法

13.5　故障类型及影响分析(FMEA)

13.6　肯特管道风险评价方法

13.7　故障树分析(FTA)

13.7.1　基本概念

13.7.2　故障树分析的基本步骤

13.7.3　故障树的数学描述

13.7.4　故障树的定性分析

13.7.5　故障树的定量分析

13.8　事件树分析

13.8.1　基本概念

13.8.2　事件树分析的基本步骤

13.8.3　事件树的定量分析

14　可靠性工程基础

14.1　可靠性工程基本概念

14.1.1　可靠性基本概念

14.1.2　可靠性指标

14.1.3　常用的失效密度函数

14.1.4　可靠性分析概述

14.2　参数估计概论

14.2.1　统计量与抽样分布

14.2.2　点估计与区间估计

14.2.3　无偏估计量

14.2.4　矩法点估计

14.2.5　极大似然点估计

14.2.6　指数分布参数的区间估计

参考文献

《建筑环境与设备工程专业系列教材》书目 2100433B

《普通高等教育“十二五”规划教材：燃气安全技术与管理》以燃气的基本性质为基础，以燃气安全措施为途径，以保障燃气安全输配为目的，全面系统地介绍了燃气安全技术和管理的相关知识。主要内容包括燃气泄漏及其预防，可燃混合气体的爆炸与防护措施，防雷、防静电措施，燃气场站消防，燃气安全管理，燃气安全检查、检修与抢修等。《普通高等教育“十二五”规划教材：燃气安全技术与管理》紧密结合专业技术的发展，吸收了燃气安全技术发展的最新成果，遵循了相关规范，在注重基础知识的同时，增强了实用性。

《普通高等教育“十二五”规划教材：燃气安全技术与管理》可作为燃气专业、安全专业的本科生教材使用，也可以作为燃气工程设计、科研、施工和运行管理人员的培训教材和参考书。

民用建筑燃气安全技术条件质量、类别和特性

4.1.1 城镇燃气的质量应符合GB50494的规定。

4.1.2 城镇燃气的类别和特性应符合GB/T13611的规定。

民用建筑燃气安全技术条件供气压力

4.2.1 燃具前供气压力的波动应符合GB50028的规定。

4.2.2 海拔高度大于500m 的地区,燃具前供气压力应根据燃气密度变化进行修正,不同海拔高度(H )时低压燃具额定压力Pn 可参照附录A 采用。

民用建筑燃气安全技术条件管材及管件

5.1.1 管材及管件应有技术说明书(样本),说明书至少应包括下列技术内容:

• a) 用户安装使用:1) 适应介质(燃气及冷、热水等)条件;2) 适应环境温度及安装条件限制;3) 维护及维修;4) 其他事项。

• b) 产品技术参数:1) 材料牌号和代号;2) 公称尺寸(通径)、外径或内径、公称压力和公称壁厚;3) 产品标记及执行标准;4) 其他事项。

5.1.2 管材及管件的质量应符合国家现行有关标准的规定。管材及管件的连接应符合下列规定:

• a) 管材及管件的连接性能应符合国家现行有关标准的规定,连接性能至少应包括1.5倍设计压力的强度试验和1.0倍设计压力的严密性试验,试验条件及试验压力应符合CJJ94的规定;

• b) 采用镀锌钢管螺纹连接时,应采用符合GB/T3091规定的热浸镀锌钢管,宜采用加厚钢管;

• c) 采用软管连接时,接头的形状及尺寸应与软管的尺寸匹配。其拉拔(拔脱)强度应符合国家现行有关标准的规定。

5.1.3 燃气管材及管件的耐用性应符合下列规定:

• a) 与燃具连接的软管的设计使用年限不宜低于燃具的判废年限,燃具判废年限应符合GB17905的规定,对不符合要求的燃具连接用软管应及时更换;

• b) 其他燃气管材及管件的设计使用年限应符合GB50494和相关产品标准的规定。

5.1.4 管道系统的管道连接、管材和管件防腐、管道性能(运行压力、气密性、使用年限、冷热补偿、防沉降、防地震、防雷和防静电等)应符合GB50028、GB50494和CJJ94的规定。

民用建筑燃气安全技术条件设备

5.2.1 燃气调压装置、计量装置和阀门应有技术说明书(样本),说明书至少应包括下列内容:

• a) 用户安装使用:1) 适应燃气类别;2) 适应环境温度及安装条件限制;3) 维护及维修。

• b) 产品技术参数:1) 产品型号、标记及执行标准;2) 产品结构、材料尺寸和性能;3) 连接尺寸、进出口工作压力和工作温度。

5.2.2 燃气调压装置、计量装置和阀门的产品质量应符合国家现行有关标准的规定,其使用年限宜在10年以上。

5.2.3 燃气调压装置的进出口压力及流量应与使用条件匹配,调压装置中超压、欠压防护装置的性能和设置要求应符合国家现行有关标准的规定。当使用条件变化后,出口压力的调整应符合下列规定:

• a) 海拔高度升高后,调压装置的出口压力应相应提高,其提高值可参照附录A 规定的燃具额定压力和调压装置至最远燃具的总压力降确定;

• b) 用户燃气改为用代用气(燃气华白数变化)后,调压装置的出口压力应相应改变,其改变值应依据燃具额定压力(如10T天然气Pn=2.5kPa)和调压装置至最远燃具的总压力降确定;

• c) 调压装置的出口压力调整后,应满足燃具额定压力和燃具额定热负荷的需要。

5.2.4 燃气计量装置的进出口压力及流量范围应与使用条件匹配,远传表、智能表的性能和设置要求应符合国家现行有关标准的规定。计量装置的流量应符合下列规定:

• a) 家用燃气表的流量应依据用户所有用气设备同时使用时的总额定热负荷并通过计算确定,当用户安装一台灶具和一台热水器,并同时使用时的总额定热负荷宜取(25~30)kW(采暖除外);

• b) 商用燃气表的流量应依据燃具台数和同时工作系数确定。

5.2.5 燃气阀门宜采用快速切断式球阀,阀门过流切断装置和泄漏显示装置的性能和设置应符合国家现行有关标准的规定。阀门的结构型式应符合下列规定:

• a) 阀门的公称尺寸DN 和公称压力PN 应与管道匹配;

• b) 燃具前的阀门出口为软管插入式接头时,其接头的形状及尺寸应与软管匹配,其拉拔(拔脱)强度应符合国家现行有关产品标准的规定。