01
總則
釋放到大氣中的氣體或蒸氣可通過逸散或擴散的方式在空氣中被稀釋并且在較小程度上通過濃度梯度驅動的擴散稀釋,除非是在一個有限和密閉空間釋放,否則氣體會完全擴散且濃度基本為零。自然或人工通風導致的空氣流動將促進擴散。通風速率適當,可以降低爆炸性氣體環(huán)境的持久性,從而影響區(qū)域類型。
通孔足夠空氣自由通過建筑物的全部結構通常視為通風良好的露天區(qū)域,例如側面敞開和頂部有通風口的遮棚。
氣體或蒸氣向大氣中的擴散或消散是將氣體或蒸氣的濃度降低到低于可燃下限的關鍵因素。通風和空氣流動有兩個基本功能:
a)增加稀釋率并促進擴散以限制區(qū)域范圍;
b)避免可能影響區(qū)域類型的爆炸性環(huán)境持續(xù)存在。
隨著風量或空氣活動的加大,危險區(qū)域范圍通常會減小。阻礙通風或空氣活動的障礙物能使危險區(qū)域范圍擴大。某些障礙物如堤壩、圍墻或天花板限制了通風或空氣活動的范圍,也可能限制危險區(qū)域范圍。
注1:露天液體表面的蒸發(fā)增加的空氣流動也可能加大蒸氣的釋放速率。然而,空氣流動增加的益處通常超過釋放速率的增加。
對于低速釋放,大氣中的氣體或蒸氣擴散速率隨風速增加而增加,但在穩(wěn)定的大氣下,可能出現(xiàn)氣體或蒸氣的分層和安全擴散距離的加大。對于存在障礙物(如圍墻和天花板〉的低速釋放,天花板上可能會出現(xiàn)比空氣輕的氣體或蒸氣分層,安全擴散的距離大大增加。
注2∶在通風受阻的工廠區(qū)域,如大型容器和結構,即使在低風速下,也可能在這些障礙物后面形成渦流,進而形成氣團或蒸氣,且沒有足夠的湍流來促進擴散。
在日常實踐中,不考慮區(qū)域劃分中分層的趨勢,因為產(chǎn)生這種效果的情況很少并僅在短時間內發(fā)生。但是,在特定情況下如果預期有長時間的低風速,則該區(qū)域范圍宜考慮到實現(xiàn)擴散所需的額外距離。
注3:在某些特定應用中,分層可能是一個相關因素,例如室內與室外的空氣交換很少。
在釋放量有限的應用中,可以使用封閉空間內的循環(huán)氣流提供足夠的混合以稀釋釋放物。
02
通風的主要類型
2.1總則
下面兩種主要通風類型:
a)自然通風;
b)人工通風,釋放源的整體或局部。
2.2自然通風
建筑中的自然通風是由于風和/或溫度梯度作用造成壓力差引起的。自然通風在某些戶內場所(例如,在墻壁上和/或房頂有通孔的建筑物)也可安全有效地稀釋排放。
自然通風舉例:
——敞開式建筑物,考慮到涉及的氣體和/或蒸氣的相對密度,在建筑物的壁上和/或屋頂通孔處,其尺寸和位置保證建筑物內部通風效果等效于危險場所分類的露天場所;
——非敞開建筑物,建有永久性的通孔,使其具有自然通風的條件(一般低于敞開式建筑物的通風效果)。
氣體或蒸氣浮力可能是考慮建筑物的自然通風的一個重要因素,因此,宜通風以促進擴散和稀釋。如果釋放的氣體或蒸汽相對于空氣的密度較高或較低,則靠近通孔處的混合物前端的壓力也可用于產(chǎn)生自身通風
本質上自然通風產(chǎn)生的通風速率是非常多變的。一般來說,自然通風的通風速率較低時可用性水平更高,反之亦然。如果通過自然通風稀釋釋放,最好考慮以最壞情況確定通風速率。這時可用性水平更高,將補償在估計通風速率時作出的過于樂觀的假設。
有些情況需要特別注意。尤其是在通孔主要限于外殼的一側的情況。在一些不利的環(huán)境條件下,例如風吹到外殼通風面上的大風天時,外部空氣運動可能妨礙熱浮力機制的運作。在這種情況下,通風水平和可用性都很差,導致更嚴格的劃分。
2.3 人工通風
2.3.1總則
通過人工的方法,使空氣流動,例如,通風機或排氣裝置。雖然人工通風主要用于戶內或封閉空間,但它也可用于露天場所,補償由于障礙物對自然通風的限制或阻礙。
人工通風可以是整體通風(如整個房間),也可以是局部通風(如釋放源附近的排氣系統(tǒng)),對于這兩種通風,可達到不同程度的空氣流動和置換。
采用人工通風可達到:
——降低區(qū)域類型和/或縮小區(qū)域范圍;——縮短爆炸性氣體環(huán)境持續(xù)的時間;——防止爆炸性氣體環(huán)境的產(chǎn)生。
2.3.2通風要素
人工通風能夠使室內獲得有效、可靠的通風系統(tǒng)。人工通風系統(tǒng)宜滿足下列要求:
a)對排氣系統(tǒng)內部和外部排放點以及排氣系統(tǒng)的其它通孔,應考慮其分類;
b)對危險區(qū)域的通風,一般情況下,通風用空氣宜從非危險區(qū)域中抽取,并考慮周邊區(qū)域的吸力作用;
c)在確定通風系統(tǒng)的規(guī)模(尺寸)和設計前,宜首先確定場所、釋放等級以及釋放速率。另外,下列因素將會影響人工通風系統(tǒng)的質量:
a)通常,可燃性氣體和蒸氣的比重(密度)與空氣比重不同,因此,它們在接近地面或封閉場所的頂部積聚,在這些地方,空氣流動常常是緩慢的;
b)人工通風與釋放源的接近程度;靠近釋放源的人工通風通常會更有效,可能需要充分控制氣體或蒸氣的運動;
c)氣體的比重隨溫度的變化而變化;
d〉阻擋和障礙物可能會引起空氣流動減少甚至不流動。也就是說,場所中的某些部分不通風;
e)空氣湍流和循環(huán)氣流的流型。
宜考慮通風裝置中空氣再循環(huán)的可能性或需要。這可能會影響通風系統(tǒng)在減少危險區(qū)域時的背景濃度和有效性。在這種情況下,可能需要相應地修改危險區(qū)域的劃分。在某些應用中也可能需要再循環(huán)空氣,例如,對某些工藝或在需要補充冷卻或加熱空氣的高或低環(huán)境溫度下提供人員或設備的需要。在需要再循環(huán)空氣的情況下,還可能需要額外的安全控制。例如,帶阻尼器的氣體分析儀控制新鮮空氣的進氣量。
2.3.3人工通風示例
人工通風包括在建筑物的壁上和/或頂部安裝通風機以改變建筑物中的整體通風狀況;
通風機的作用可能是雙重的。它們可以增加通過建筑物的氣流,幫助建筑物排出氣體。建筑物內的通風機也可以增加湍流稀釋房間內比房間小得多的氣云,即使沒有氣體被排出房間。在戶外情況下,通風機也可能通過增加湍流來加強稀釋。
局部人工通風可能是:
a)用在連續(xù)地或周期地釋放可燃性蒸氣的加工設備上的空氣/蒸氣排出系統(tǒng)
b)用在不進行通風可能會出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的小的局部通風場所的強制通風或附加的抽風系統(tǒng)。
2.4稀釋等級
控制爆炸性環(huán)境擴散和持續(xù)時間的通風效果取決于稀釋等級、通風的可用性和系統(tǒng)設計。例如,通風不能有效防止爆炸性環(huán)境形成,但能避免爆炸性環(huán)境持續(xù)較長時間。
稀釋等級是衡量通風或大氣條件下將釋放物稀釋到安全水平的能力。因此,對給定的一組通風/大氣條件,較大的釋放對應低稀釋等級。對給定大小的釋放,較低的通風率對應低稀釋等級。
如果采用其它通風形式,例如,考慮到冷卻通風機,要注意通風的可用性。其他目的的通風也可能以正面或負面的方式影響稀釋。
稀釋等級也會影響稀釋體積。稀釋體積等于可能高于LFL的體積,包括安全系數(shù),即可能易燃的體積。然而,危險場所的邊界另外考慮了其他因素,例如,由于釋放的方向、速度以及周圍空氣體積影響可能發(fā)生的釋放運動。危險區(qū)域通常比稀釋體積大得多。稀釋體積的概念以及與危險場所分類的關系如圖1所示。
稀釋等級不僅取決于通風,還取決于預計會釋放的氣體的性質和類型。一些釋放,例如低速釋放,可以通過加強通風來緩解,而其他釋放則要少得多,例如高速釋放。
常用稀釋等級:
a)高級稀釋
釋放源附近的濃度迅速降低,釋放停止后幾乎沒有持續(xù)存在。
b)中級稀釋
釋放正在進行時濃度得到控制,從而形成穩(wěn)定的區(qū)域邊界,釋放停止后,爆炸性氣體環(huán)境持續(xù)存在時間不會過長。
c))低級稀釋
釋放源釋放過程中濃度明顯和/或釋放源停止釋放后,爆炸性環(huán)境持續(xù)存在。
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