魏樹旺， 蔣新生， 徐建楠， 何 標， 齊 圣， 王世茂

(后勤工程學院 軍事供油工程系，重慶 401311)

狹長受限空間油氣爆炸抑制實驗研究

魏樹旺， 蔣新生， 徐建楠， 何 標， 齊 圣， 王世茂

(后勤工程學院 軍事供油工程系，重慶 401311)

為研究氣態(tài)抑爆介質對油氣爆炸的抑制作用，搭建了狹長受限空間油氣爆炸抑制實驗系統(tǒng)。以二氧化碳和七氟丙烷(FM200)作為抑爆介質，進行了油氣爆炸抑制實驗，與無抑爆介質條件進行了對比，并分析了爆炸超壓值、火焰?zhèn)鞑ニ俣?、火焰強度以及爆炸產物等特性參數(shù)變化情況。實驗結果表明：當以二氧化碳和七氟丙烷作為抑爆介質時，最大超壓值分別下降28.66%和56.30%，火焰?zhèn)鞑ニ俣确謩e下降60.69%和89.23%，火焰持續(xù)時間縮短，火焰強度減弱；在相同條件下，七氟丙烷的抑爆效果優(yōu)于二氧化碳。

油氣爆炸；模擬實驗；抑爆介質；主動抑爆

在油氣儲運工程建筑和設施中，狹長受限空間是一類常見的空間結構，包括暗渠、管道、洞庫坑道和管路系統(tǒng)等，洞庫呼吸管路系統(tǒng)[1]中充滿著油氣和空氣的混合物，一旦遭遇雷擊、靜電或者明火，將很有可能發(fā)生油氣爆炸事故，對生命財產安全構成重大威脅。而油庫中的油罐如果發(fā)生漏油事故，洞庫坑道、暗渠等狹長受限空間也會存在發(fā)生爆炸的危險。國內外類似事故案例數(shù)不勝數(shù)[2-3]，因此開展針對狹長受限空間油氣爆炸抑制實驗研究顯得尤為重要。目前關于可燃氣體爆炸抑制的研究涉及甲烷[4-6]、氫氣[6-7]、乙烯[8]等，但這些單分子可燃氣體介質實驗成果不能完全揭示油氣這種多組分氣體爆炸規(guī)律，張躍等[9]、齊圣[10]和蔣新生等[11-12]分別采用干粉、細水霧和冷氣溶膠進行了油氣爆炸抑制實驗，取得了較好的效果。但是在油氣儲運過程中狹長受限空間爆炸抑制往往需要清潔、無污染的抑爆介質，干粉、細水霧和冷氣溶膠雖然抑爆效果良好，但不適用于油氣儲運工程狹長受限空間中，因此氣態(tài)抑爆介質是更好的選擇。DU等[13]利用氮氣開展了油氣爆炸抑制實驗，取得一定的成果，而大量實驗研究表明，二氧化碳抑爆效果好于氮氣。七氟丙烷作為新型滅火劑已在消防領域得到廣泛推廣[14]，而在可燃氣體爆炸抑制方面研究較少。同時，上述國內外研究均是預先將抑爆介質與可燃氣體混合或者用薄膜隔開，抑或采用被動式抑爆的方法，重點針對抑爆機理進行研究，而對實際工況考慮較少。本文采用主動式抑爆裝置對大尺度狹長受限空間油氣爆炸進行抑制，對比研究了二氧化碳和七氟丙烷的抑爆效果，為工業(yè)實際安全需要提供理論和技術支持。

1 實驗系統(tǒng)和方案

1.1 實驗系統(tǒng)

實驗系統(tǒng)如圖1所示。實驗臺架由三段內徑450 mm的長直鋼制管道用法蘭連接而成，每段長7.1 m，共21.3 m，壁厚15 mm，耐壓6 MPa。每段管道一側有5個螺紋孔，可以安裝壓力傳感器、火焰速度傳感器和火焰強度傳感器，另一側有2個觀察窗，用來觀察火焰形態(tài)和傳播情況，使用高速攝影儀進行記錄，型號為FASTCAM-ultima512，拍攝速度為1 000幀/s，具體拍攝效果如圖6(a)所示。壓力傳感器采用ZXP610型壓阻式壓力傳感器，測試量程為5 MPa，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為TST6300動態(tài)測試分析儀，采集分析軟件為DAP7.10?；鹧?zhèn)鞲衅骰诩t外火焰探測系統(tǒng)，火焰強度傳感器為筆者教研室自行研制，能夠采集火焰照射強度并將其轉化為電壓信號，可用來測試火焰強度。火焰速度采用火焰速度傳感器進行采集，在傳感器之間距離已知的情況下，通過測試相鄰兩個傳感器之間火焰經過的時間，可以計算得到相鄰兩個傳感器之間的平均火焰?zhèn)鞑ニ俣?。采用智能點火系統(tǒng)，點火位置在右側法蘭端蓋中心。

采用主動式抑爆裝置，從點火端起第一個觀察窗位置安裝抑爆裝置的火焰?zhèn)鞲衅?，第四個觀察窗位置安裝抑爆裝置。壓力傳感器、火焰?zhèn)鞲衅饕约耙直b置安裝位置已在圖1中進行了標注。

Pi-壓力傳感器; Vi-火焰速度傳感器; Fi-火焰強度傳感器圖1 實驗系統(tǒng)Fig. 1 Experiment system

1.2 抑爆裝置

抑爆裝置包括火焰?zhèn)鞲衅?、控制器、抑爆器，抑爆介質采用二氧化碳和七氟丙烷。抑爆器為橢球型容器，直徑24.9 cm，容積27 L，出口為M60×2，電子觸發(fā)器直徑為38 cm。由于發(fā)生爆炸時火焰?zhèn)鞑ニ俣群芸?，往往能達到100 m/s甚至超聲速，諸如電磁閥之類的常規(guī)閥門開啟時間較長，難以滿足要求。該抑爆裝置開關采用電子觸發(fā)器，即快開裝置，用耐壓膜片封住出口，當接收到控制器發(fā)出的信號后，快開裝置立即對膜片兩側同時產生15 MPa的擠壓應力，膜片瞬間被破壞，抑爆介質噴出，因此該抑爆裝置響應時間很短。

作者在該實驗之前已在透明玻璃開口管道內進行過爆炸抑制預實驗，用高速攝像儀進行記錄，通過對拍攝圖像的分析計算，得出該抑爆裝置的響應時間為10 ms左右，噴射完畢最多需要500 ms。在該實驗系統(tǒng)設計下，火焰到達抑爆裝置之前抑爆介質已經噴射完畢。在實際工況當中，火焰?zhèn)鞑ニ俣雀?，可以通過增大儲氣壓力和增大火焰?zhèn)鞲衅髋c抑爆裝置之間的距離來實現(xiàn)對油氣爆炸的控制。

當火焰?zhèn)鞲衅鞲惺艿奖ɑ鹧嫘盘柡?，將信號快速傳遞給控制器，此時如果壓力表顯示儲氣瓶壓力在正常范圍內，控制器將對信號進行處理，發(fā)出動作信號給電子觸發(fā)器，電子觸發(fā)器接到動作信號后打開使抑爆介質噴射出來，達到抑爆的目的，抑爆器示意圖如圖2所示。

1-高壓儲氣瓶；2-電子觸發(fā)器；3-引線；4-噴嘴;5-連接法蘭；6-保護罩；7-壓力表；8-銘牌圖2 抑爆器示意圖Fig. 2 Sketch map of explosion suppressor

1.3 實驗方案

在已有的大尺度狹長受限空間油氣爆炸實驗[15]中，爆炸超壓值、升壓速率、火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲蟮挠蜌怏w積分數(shù)在1.6%～1.8%之間，實驗時油氣體積分數(shù)為1.75%，點火能量為1.5 J。抑爆介質采用二氧化碳和七氟丙烷，液化后充入儲氣瓶中，分別進行抑爆實驗，每組實驗均進行5次，保證實驗的可重復性。基于控制變量原則，實驗中抑爆介質質量均為5 kg，由于兩種介質物理性質不同，因此儲氣瓶中壓力即抑爆器噴射壓力也有所不同。相同抑爆介質條件下，噴射壓力越高，則噴射距離越大，形成抑爆空間越大，對爆炸波和火焰陣面的阻滯效果更明顯。實驗中七氟丙烷在儲氣瓶中的壓力小于二氧化碳在儲氣瓶中的壓力，在該實驗條件下尚能證明七氟丙烷抑爆性能優(yōu)于二氧化碳，當使七氟丙烷噴射壓力與二氧化碳相同時，七氟丙烷抑爆效果會更好。

首先連接好抑爆裝置線路，檢測可行性，然后向油氣霧化裝置內倒入一定量的汽油，使用2X-8旋片式真空泵在霧化裝置內形成真空，將汽油霧化噴入管道，利用循環(huán)管路系統(tǒng)循環(huán)約1 h，然后使用油氣體積分數(shù)檢測系統(tǒng)在管道的兩端和中部分別測量油氣體積分數(shù)。如果3點油氣體積分數(shù)差小于0.3%，則可認為管道內各處油氣混合均勻。關閉循環(huán)管路進出口球閥，利用點火系統(tǒng)進行點火，通過測試系統(tǒng)對特性參數(shù)進行采集。

2 實驗結果與討論

2.1 抑爆介質對爆炸壓力的影響

以抑爆介質為二氧化碳為例，各測點爆炸超壓值變化曲線如圖3所示。

圖3 各測點爆炸超壓值變化曲線Fig. 3 Curves of each sensor’s overpressure

圖3中，1、5、6號壓力傳感器所測爆炸超壓值變化趨勢相同，先迅速增大，再逐漸減小，而2、3、4號壓力傳感器所測爆炸超壓值變化趨勢則不同，先迅速增大，再迅速降低，甚至有的降到負值，再逐漸上升，趨于一致，稱2、3、4號壓力傳感器之間的空間為抑爆空間。

當點火系統(tǒng)點火后，油氣迅速被點燃發(fā)生爆炸，產生爆炸波，狹長受限空間中壓力迅速上升，此時抑爆裝置的火焰?zhèn)鞲衅鞲惺艿交鹧嫘盘枺挂直鲊娚湟直橘|，在2～4號壓力傳感器之間形成一個抑爆空間。由于爆炸波在火焰鋒面前面，所以爆炸波在抑爆介質噴射之前就已經到達抑爆空間，并在受限空間中反復振蕩使得壓力持續(xù)上升。當抑爆介質噴射到抑爆空間時，由于液態(tài)抑爆介質汽化吸收大量的熱量，使得抑爆空間中溫度驟然降低，因此爆炸超壓值迅速下降，甚至出現(xiàn)負值。但隨后超壓值逐漸上升，最終趨于一個較高的水平，原因如下：油氣為多碳烴類化合物，爆炸燃燒后產生大量氣態(tài)二氧化碳和水蒸汽；抑爆空間之前已經發(fā)生爆炸燃燒反應產生的熱量將會傳遞到抑爆空間中，使抑爆空間溫度上升；抑爆介質汽化后體積迅速膨脹，所以抑爆空間中壓力會逐漸增大，最終趨于一個較高的水平。1、5、6號壓力傳感器的爆炸超壓值變化趨勢正常說明抑爆空間超壓值變化趨勢異常的原因是抑爆介質的熱效應引起的。

雖然4號壓力傳感器距離抑爆器最近，但是3號壓力傳感器所測超壓值降幅最大，原因在于抑爆器噴射抑爆介質時有一定的壓力，將抑爆介質噴出一定的距離，所以在3號傳感器附近抑爆介質濃度較高，從而超壓值降幅最大。

在不同抑爆介質的影響下，相同測點的壓力傳感器所測爆炸超壓變化趨勢無明顯區(qū)別，在實際工況中抑爆空間在狹長受限空間中所占比例較小，并且其超壓變化受抑爆介質低溫影響，不能反映整體狹長受限空間內爆炸超壓變化規(guī)律，因此作者以1號壓力傳感器采集爆炸超壓數(shù)據(jù)為例來反映不同抑爆介質對爆炸超壓的影響規(guī)律。

圖4為不同工況下爆炸超壓值變化曲線，當沒有噴入抑爆介質時，最大爆炸超壓值達到326.77 kPa，而噴入二氧化碳和七氟丙烷后，分別為233.13 kPa和142.80 kPa，下降了28.66%和56.30%。可以看出，當噴入抑爆介質后，爆炸超壓值大大降低，這是因為抑爆介質的噴入大幅降低油氣和氧氣的濃度，起到稀釋作用，使油氣組分同氧隔離，減少了油氣分子和氧分子作用的機會；根據(jù)分子碰撞理論，大量抑爆介質的存在也使活化分子很容易與其發(fā)生碰撞，一旦發(fā)生碰撞，活化分子就會因為喪失活化能而不能進行反應，從而使反應鏈的數(shù)目減少，抑制油氣爆炸燃燒反應的發(fā)生和進行；而大量液態(tài)抑爆介質汽化會吸收大量的熱量，使燃燒反應溫度急劇降低，中斷燃燒反應，從而達到抑制爆炸的效果。同無抑爆介質條件相比，當噴入抑爆介質后，爆炸超壓的衰減速率相對較低，并且最終壓力要高于無抑爆介質條件下的壓力，原因在于抑爆介質吸熱汽化后體積迅速膨脹，使得管道氣體總量顯著增加，形成較大的“憋壓”。

圖4 不同工況下爆炸超壓隨時間變化曲線Fig. 4 Curves of overpressure in different conditions over time

二氧化碳作為油氣爆炸燃燒反應的最終產物，在濃度很高的情況下，將顯著抑制燃燒反應的正向進行，也會對油氣爆炸起到抑制作用。根據(jù)分子動力學理論，當忽略二氧化碳參與的基元反應時，燃燒反應速率將會增大。雖然二氧化碳對油氣爆炸的抑制作用與分子動力學和擴散稀釋作用有關，但是其熱效應的影響更為顯著。二氧化碳抑爆效果好于其他惰性氣體的原因在于其比熱容更大，能夠大量吸收燃燒反應產生的熱量，從而降低環(huán)境溫度，達到抑制爆炸的目的。

實驗中測得七氟丙烷汽化后溫度降至-15 ℃左右，而二氧化碳則降至-30 ℃左右，所以七氟丙烷的冷卻效果不如二氧化碳明顯，但是無論從最大爆炸超壓值，還是最大升壓速率上，七氟丙烷的抑爆效果均優(yōu)于二氧化碳，這是因為七氟丙烷主要通過化學方法達到抑制爆炸的目的。七氟丙烷通過熱解產生含氟的自由基，并與燃燒反應過程中產生鏈反應的O、H、OH等活性自由基發(fā)生化學反應，從而中斷燃燒過程中化學鏈反應的傳遞，抑制燃燒反應的進行。七氟丙烷在CH4-O2體系中主要的初級反應是熱分解[16]，即：

而不是H原子的抽提反應。通過計算發(fā)現(xiàn)[17]，七氟丙烷的存在使H的濃度下降了25%，O的濃度下降了10%，而OH的濃度則有輕微上升。分析發(fā)現(xiàn)H與CFO、CF3和CF2的反應：

對滅火的貢獻最大。O與CFO、CF3和CF2的反應：

對滅火的貢獻次之。而CH3和OH的消耗對滅火的貢獻不大。

2.2 抑爆介質對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/p>

從圖5可以看出，無抑爆介質條件下，最大平均火焰?zhèn)鞑ニ俣冗_到92.5 m/s，當噴入二氧化碳和七氟丙烷后，最大平均火焰?zhèn)鞑ニ俣确謩e為36.36 m/s和9.96 m/s，下降了60.69%和89.23%，可見抑爆介質對于火焰?zhèn)鞑ニ俣扔忻黠@的抑制作用，并且七氟丙烷的抑制作用更顯著。

圖5 不同工況下火焰?zhèn)鞑ニ俣茸兓€Fig. 5 Curves of average flame propagation velocity in different conditions

為能夠更直觀地觀察爆炸火焰?zhèn)鞑デ闆r，使用高速攝像機對抑爆器前2個觀察窗進行拍攝記錄，拍攝頻率1 000幀/s，并轉換成圖片進行分析。每種工況下選取4張有代表性的火焰變化圖，第一張圖為火焰到達1號觀察窗的時刻，定為0 ms，第二張圖為火焰到達2號觀察窗的時刻，此后2個觀察窗同時存在火焰，第三張圖為一個觀察窗火焰即將熄滅的時刻，第四張圖為另一個觀察窗火焰即將熄滅的時刻。

從圖6中可以看出，在沒有抑爆介質的情況下，火焰從1號觀察窗到達2號觀察窗經過了200 ms，兩個窗口都存在火焰的情況持續(xù)了850 ms，之后1號觀察窗火焰熄滅，250 ms后，2號觀察窗火焰熄滅；而噴入二氧化碳和七氟丙烷后，火焰從1號觀察窗到達2號觀察窗分別經過了350 ms和450 ms，時間有所推遲，而兩個窗口均存在火焰的情況分別持續(xù)了600 ms和460 ms，由于2號觀察窗距離抑爆器較近，之后2號觀察窗火焰首先熄滅，再分別經過400 ms和390 ms后，1號觀察窗火焰熄滅。

抑爆介質的噴入大大延緩了火焰從1號觀察窗到達2號觀察窗，并且使火焰持續(xù)時間明顯縮短，由于2號觀察窗距離抑爆器較近，首先與抑爆介質接觸，與抑爆介質作用時間更長，所以抑制作用更顯著，因而出現(xiàn)了2號觀察窗火焰先于1號觀察窗熄滅的現(xiàn)象，這與沒有抑爆介質的情況有很大區(qū)別，說明抑爆介質作用明顯。同時，無論從到達2號觀察窗所需時間，持續(xù)時間，還是1號觀察窗火焰熄滅時間，都可以看出七氟丙烷抑爆效果好于二氧化碳。

圖6 不同工況下觀察窗火焰變化情況Fig. 6 Flame in viewing window in different conditions

2.3 抑爆介質對火焰強度的影響

抑爆器前后各安裝有一個火焰強度傳感器，用來測試抑爆器前后火焰強度大小，探究抑爆器的抑爆效果，不同工況下2個火焰強度傳感器測試信號變化如圖7所示。

圖7 不同工況下火焰強度傳感器信號變化情況Fig. 7 Curves of flame strength in different conditions

由圖7可以看出，在無抑爆介質工況下，抑爆器前后火焰強度峰值在1 200～1 300 mv之間，抑爆器前火焰持續(xù)時間為1.25 s，抑爆器后火焰持續(xù)時間為1.43 s，火焰持續(xù)時間增長說明火焰長度更長，油氣爆炸燃燒更劇烈；在噴入二氧化碳的情況下，抑爆器前火焰強度峰值變化不大，在1 300 mv左右，但火焰持續(xù)時間明顯縮短，達到0.745 s，抑爆器后火焰強度明顯降低，達到382.02 mv，持續(xù)時間縮短到0.15 s，抑爆效果顯著；在噴入七氟丙烷的情況下，抑爆器前火焰強度降到774.77 mv，火焰持續(xù)時間縮短到0.16 s，而抑爆器后沒有探測到火焰信號，說明油氣爆炸已被完全抑制，火焰已被完全撲滅。同時，在沒有噴入抑爆介質情況下，火焰從1號火焰強度傳感器到2號火焰強度傳感器經歷了0.17 s，而噴入二氧化碳后，傳播時間延長到0.245 s，說明抑爆介質有效抑制了爆炸燃燒反應的進行，延緩了火焰的向前傳播。數(shù)據(jù)表明，七氟丙烷抑爆效果要優(yōu)于二氧化碳。

2.4 廢氣分析

廢氣分析系統(tǒng)采用NHA-502廢氣分析儀，每次實驗結束后都對爆炸產物進行測量分析，結果如表1所示。

為方便表述，將無抑爆介質、抑爆介質為CO2、FM200三種工況分別稱為工況(a)、工況(b)、工況(c)。工況(a)中，HC濃度為4 795 ppm，而噴入抑爆介質(二氧化碳或七氟丙烷)后，HC濃度則為 9 999 ppm，說明有大量的油氣沒有進行燃燒反應，抑爆介質效果明顯。工況(a)中二氧化碳濃度為5.15%，而工況(c)中二氧化碳濃度為4.57%，作為油氣爆炸燃燒的反應產物，二氧化碳濃度的減少說明七氟丙烷對油氣爆炸起到明顯的抑制作用，而工況(b)中二氧化碳濃度高達22.58%，是由于二氧化碳作為抑爆介質被大量噴入實驗管道中，所以濃度很高。一氧化碳作為油氣燃燒反應的中間產物，其在廢氣中含量的高低可以反映出燃燒反應的程度，工況(a)中一氧化碳濃度高達13.02%，而工況(b)和工況(c)中濃度則為0.86%和2.42%，說明抑爆介質對燃燒反應過程的抑制作用明顯，工況(c)中一氧化碳濃度高于工況(b)是由于二氧化碳并不能很好地抑制一氧化碳的氧化反應，使得一氧化碳濃度較低，所以七氟丙烷抑爆效果更好。工況(a)和工況(c)中一氧化氮濃度相當，說明七氟丙烷對氮氣氧化反應抑制作用不明顯，而工況(b)中一氧化氮濃度低于工況(c)是由于二氧化碳熱釋放速率和熱容大，在汽化過程中吸收大量熱量，大大限制了管道內各類反應的進程，而七氟丙烷抑爆機理主要是化學方法，通過參與油氣燃燒鏈式基元反應達到抑制爆炸發(fā)展的目的，所以七氟丙烷不能像二氧化碳那樣抑制所有反應的進行。

表1 不同工況下爆炸產物數(shù)據(jù)

3 結 論

利用主動式抑爆系統(tǒng)，分別采用5 kg二氧化碳和5 kg七氟丙烷在初始油氣濃度為1.75%的狹長受限空間中進行了油氣爆炸抑制模擬實驗，得到以下結論：

(1)通過噴射二氧化碳和七氟丙烷等抑爆介質，爆炸超壓值明顯降低，分別下降28.66%和56.30%；

(2)通過噴射二氧化碳和七氟丙烷等抑爆介質，火焰?zhèn)鞑ニ俣让黠@減小，分別下降60.69%和89.23%，并且縮短了火焰持續(xù)時間；

(3)抑爆介質的噴入有效減小了火焰強度，對油氣爆炸抑制起到重要作用；

(4)數(shù)據(jù)分析表明，七氟丙烷抑爆效果優(yōu)于二氧化碳，為可燃氣體爆炸抑制研究提供了新思路，為油庫安全防護提供理論依據(jù)和實際參考，具有重要指導意義。

[1] 耿光輝. 油罐呼吸系統(tǒng)的檢查與維護[J]. 油氣儲運, 2001, 20(5): 40-42. GENG Guanghui. Inspection and maintenance of tank’s breathing system[J]. Oil & Gas Storage and Transportation, 2001, 20(5): 40-42.

[2] 馮刊民,王豐,唐清.油庫事故分析與預防[M]. 北京：中國石化出版社, 2005.

[3] ZHU Y, QIAN X, LIU Z, et al. Analysis and assessment of the Qingdao crude oil vapor explosion accident: lessons learnt[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2015, 33: 289-303.

[4] LUO Z, WANG T, TIAN Z, et al. Experimental study on the suppression of gas explosion using the gas-solid suppressant of CO 2/ABC powder[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2014, 30: 17-23.

[5] WANG Z R, NI L, LIU X, et al. Effects of N 2/CO 2 on explosion characteristics of methane and air mixture[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2014, 31: 10-15.

[6] DI BENEDETTO A, DI SARLI V, SALZANO E, et al. Explosion behavior of CH 4/O 2/N 2/CO 2 and H 2/O 2/N 2/CO 2 mixtures[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2009, 34(16): 6970-6978.

[7] TANG C, HUANG Z, JIN C, et al. Explosion characteristics of hydrogen-nitrogen-air mixtures at elevated pressures and temperatures[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2009, 34(1): 554-561.

[8] MOVILEANU C, RAZUS D, OANCEA D. Additive effects on the rate of pressure rise for ethylene-air deflagrations in closed vessels[J]. Fuel, 2013, 111: 194-200.

[9] 張躍, 張景林, 張包民, 等. ABC 和 BC 干粉抑制 92 號汽油蒸氣-空氣混合物爆炸效果研究[J]. 中國安全科學學報, 2013, 23(8): 53. ZHANG Yue, ZHANG Jinglin, ZHANG Baomin, et al. A study on explosion suppression effect of No. 92 gasoline vapor-air mixture using ABC and BC dry powders[J]. China Safety Science Journal, 2013, 23(8): 53.

[10] 齊圣. 受限空間油氣爆燃及其細水霧抑制的實驗研究與數(shù)值仿真[D].重慶:后勤工程學院,2014.

[11] 蔣新生, 杜揚, 嚴欣, 等. 地下儲庫油氣爆炸及抑爆機理與技術研究[J]. 安全與環(huán)境學報, 2008, 8(2): 134-139. JIANG Xinsheng, DU Yang, YAN Xin, et al. On the mechanism and technology for explosion suppression in case of fuel-air mixture in below-surface fuel depot [J]. Journal of Safety and Environment, 2008, 8(2): 134-139.

[12] 蔣新生, 杜揚, 王冬, 等. 基于超細冷氣溶膠的油氣爆炸抑爆劑研究[J]. 后勤工程學院學報, 2010, 26(5): 17-21. JIANG Xinsheng, DU Yang, WANG Dong, et al. Research of fuel-air explosion suppressant based on ultra-fine cold aerosol [J]. Journal of Logistical Engineering University, 2010, 26(5): 17-21.

[13] DU Y, ZHANG P, ZHOU Y, et al. Suppressions of gasoline-air mixture explosion by non-premixed nitrogen in a closedtunnel[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2014, 31: 113-120.

[14] 李亞峰, 胡筱敏, 劉佳, 等. 新型氣體滅火劑七氟丙烷的性能及其應用[J]. 工業(yè)安全與環(huán)保, 2005, 31(2): 39-40. LI Yafeng, HU Xiaomin, LIU Jia, et al. The performance of new type of gas fire control agent-heptafluoro propane and its application[J]. Industrial Safety and Environmental Protection, 2005, 31(2): 39-40.

[15] 蔣新生，魏樹旺，袁廣強，等. 狹長管道油氣爆炸流場分布特殊規(guī)律及分析[J].中國安全生產科學技術，2016，12(8):130134. JIANG Xinsheng, WEI Shuwang, YUAN Guangqiang, et al. The distribution rule of gasoline-air mixture explosion flow field in narrow pipe[J]. Journal of Safety Science and Technology, 2016, 12(8):130-134.

[16] WILLIAMS B A, DREW M, FLEMING J W. Intermediate species profiles in low-pressure methane/oxygen flames inhibited by 2-H heptafluoropropane: Comparison of experimental data with kinetic modeling[J]. Combustion and Flame, 2000, 120(1): 160-172.

[17] HYNES R G, MACKIE J C, MASRI A R. Sample probe measurements on a hydrogen-ethane-air-2-H-heptafluoropropane flame[J]. Energy & Fuels, 1999, 13(2): 485-492.

Experiment study on the gasoline-air mixture explosion suppressionin a long-narrow confined space

WEI Shuwang, JIANG Xinsheng, XU Jiannan, HE Biao, QI Sheng , WANG Shimao

(Department of Petroleum Supply Engineering, Logistical Engineering University, Chongqing 401311, China)

In order to study the effect of gaseous explosion suppressant on the gasoline-air mixture explosion, an experiment system for the gasoline-air mixture explosion suppression in a long-narrow confined space was set up. Carbon dioxide and heptafluoropropane(FM200) were chosen as the explosion suppressant. The gasoline-air mixture explosion suppression experiment was systematically conducted and the results were compared with those of the experiment under no explosion suppressant condition. The changes of overpressure, flame propagation velocity, flame intensity and explosive products were analyzed. The experiment results indicate that when carbon dioxide and FM200 are chosen as the explosion suppressant, the maximum overpressure declines by 28.66% and 56.30%. The flame propagation velocity declines by 60.69% and 89.23% respectively. Meanwhile, the flame duration is shortened and the flame intensity is weakened. When all conditions remain unchanged, the explosion suppression effect of FM200 is better than that of carbon dioxide.

gasoline-air mixture explosion; simulation experiment; explosion suppressant；active explosion suppression

國家自然科學基金(51574254)；重慶市科技計劃項目(CSTC 2014yykfB90001)；火災與爆炸安全防護重慶市重點實驗室建設項目(CSTC 2010CA0005)

2016-02-19 修改稿收到日期： 2016-06-03

魏樹旺 男，碩士生，1991年生

蔣新生 男，博士，教授，博士生導師，1972年生

X932

A

10.13465/j.cnki.jvs.2017.10.009