天然气泄露紧急处理装置的研究设计

孙玉宏

摘 要：近些年，随着城镇化建设不断加快，天然气成为当前人们日常生活必不可少的一部分。天然气属于易燃易爆型气体，相较于空气，它有着更小的质量。一旦发生了天然气泄漏等问题，可以在极短的时间内扩散开来，从而导致处于扩散范围中的人出现中毒等问题，甚至还会发生燃烧以及爆炸等事故。为了有效避免上述问题出现，本篇文章对天然气泄漏紧急处理装置进行了研究，同时制定了相关的改进方案，希望借此可以为有关人员提供一定帮助，从而避免因天然气泄漏造成不必要的损失与损害。

关键词：紧急处理;天然气泄漏;装置研究与设计

天然气是否处于正常状态与每一个人都有着极为密切的关系，在当前确保供气的安全性是最为关键的一个问题。当天然气发生泄漏之后，紧急处理装置能够根据空气中天然气泄漏的浓度进行及时报警，从而促使相关人员尽快制定出对应的解决措施，最大程度的预防因天然气泄漏而引起的人员伤亡以及其他事故出现。

1 天然气泄漏基本情况

1.1 泄漏部位与原因

1.1.1 天然气公司所管理的相关设备出现泄漏

①管道泄漏。导致管道泄漏的原因有很多，其中由于管道的外壁锈蚀与穿孔而引起的泄漏在当前较为常见，此类泄漏通常出现在湿度较大的穿墙以及穿楼板等部位。另外，用户私自把室内的管道当作负重架或者随意进行拆改等同样也会导致螺纹连接位置发生泄漏事故;②阀门泄漏。此类泄漏通常是因为腐蚀、密封材料的老化以及磨损等而出现;③燃气表泄漏。这种泄漏问题主要是因为中间轴密封件的老化而引起，主要发生于一些长时间使用的表具之上，极易受到外界温度的变化造成的影响。

1.1.2 用户管理设施出现的泄漏

①燃具泄漏。当前燃具泄漏主要包括以下几种情况，首先是在没有使用的前提下发生的泄漏，导致此类泄漏出现的原因主要是燃具回火还有存在杂质使得阀体无法完全关闭等;其次是因台式灶（即无熄火保护功能的燃气灶）操作不当而引起的天然气泄漏，例如中途发生熄火、点火出现失误还有其他诸多原因等;②胶管泄漏。当胶管长时间使用之后会发生老化龟裂的现象，从而导致胶管和其连接位置发生漏气问题，另外胶管在老化变硬之后会因外力的作用而松动最终脱落，进而形成一个开放式的泄漏。

1.2 泄漏的实际情况

1.2.1 天燃气设施泄漏

在天然气设施中，管道、阀门还有燃气表以及燃具等极易出现自然泄漏。但是就目前来看，上述设施的泄漏量极小，按照已有经验，一般不超过0.02m3/h，在泄漏的前期几乎不可能被发觉，而且此类问题主要出现在设施使用时间过长和环境相对较差的老旧住宅区。

1.2.2 因台式灶操作失误导致的泄漏

此类泄漏量和燃烧器负荷以及旋钮的开启程度等存在直接联系，通常为单眼泄漏，当灶具的旋钮全部打开之后泄漏量大多在0.47 m3/h左右，而且此类泄漏极易出现在视力较差且嗅觉迟钝的中老年家中。

1.2.3 因胶管的脱落发生的泄漏

此类泄漏量和灶前阀门完全打开时的流量近乎相同，大约在3.12 m3/h。因为泄漏量比较大，而且事故出现的较为突然，所以很容易导致爆炸问题的发生，极易引起严重的损失与破坏。

1.3 危害性

1.3.1 对室内的空气质量产生影响

尽管天然气自身无毒无害，但是倘若在室内发生泄漏便会极大的减少空气之中氧的含量。一旦天然气的体积分数超过10%，住户便会感觉到呼吸困难，而且随着其体积分数不断升高，最终还可能会使住户出现窒息甚至死亡等危险。除此之外，CH4为天然气最主要的成分，而且其属于温室气体，相较于CO2它有着更大的危害。

1.3.2 爆炸

天然气在封闭的空间中泄漏之后会和空气混合，从而逐渐趋向于极限的爆炸值，此时一旦遇到明火便会爆炸。通过相关试验证明，爆炸的极限范围不同时，住宅因燃气爆炸而形成的后果也存在一定差异。如果和爆炸极限的下限相接近，那么破坏迹象便会相对明显，若与爆炸极限的上限相接近时，则燃烧现象更为突出。另外在与上下限中间值相接近时，燃气爆炸破坏力最为强大。

2 天然气泄漏紧急处理装置具有的意义

倘若在封闭的环境之中，出现了天然气泄漏问题，那么这些气体便会逐渐汇聚，一旦到达了其爆炸的极限，在遇到火源之后，便會发生强烈的爆炸。另外，室内空气当中的氧含量也会因为天然气的泄漏而出现大幅下降，当空气当中的甲烷含量超过10%之后，便会使得处在此范围内的人发生窒息等问题。而为了有效避免上述问题发生，天然气安全装置便随之诞生。对于天然气泄漏的紧急处理装置而言，其将天然气的浓度监测、联动控制还有报警等装置进行了有机结合，一旦出现天然气泄漏问题并且室内的浓度超过限定值，那么装置便会发出声光警报，同时自动关闭天然气的阀门，自动打开门窗进行通风，从而有效减少室内的天然气数量，最大程度的避免爆炸和窒息等事故出现。

3 装置的设计

3.1 阀门自动关闭以及自动报警的设计

如果室内天然气泄漏的浓度超过了1.25%，那么紧急处理装置中自动报警功能便会使用户感受到天然气泄漏问题的存在，倘若恰好此时室内无人，那么装置便会通过切断阀门来最大程度的降低进一步泄漏带来的风险。下图即紧急处理装置中自动报警还有阀门自动关闭的设计详情图。

由紧急处理装置自动报警与阀门自动关闭的原理示意图可知，检测装置1中检测信号输入端和控制装置2中检测信号输入端保持联通的状态。而控制装置2中无线报警的启动控制信号输出端则又和无线发送装置4中报警启动的控制信号输出端保持联通状态。控制装置2中显示信号输出端和显示装置5中显示信号输入端相联通。而控制装置2中报警启动信号输出端和报警装置6中信号输出端处于联通状态。无线发送装置4中电磁阀的关闭信号输出端利用无线通讯以及无线接收装置8中电磁阀的关闭信号输入端相联通。除此之外，无线接收装置8中电磁阀的关闭信号输出端和电磁阀7中关闭信号输入端保持联通。

3.2 自动开窗通风的设计

在天然气泄漏之后，尽管及时的切断了进气阀门但是依旧不能让室内的天然气浓度得到有效降低。借助装置让天然气的浓度到达1.25%后，窗户便会自动打开，而感应层检测到由图1中无线发送装置4发出的信号时，会把源信号直接传输到接受转化装置中，当转化装置完成转化处理之后，源信号会变成电信号，进而传递至控制器中，由于控制器中的已经设定好相关的阀值，因此当室内的天然气含量超过1.25%之后，控制器便会自动打开传动装置电机，进而实现开关窗等操作。在室内发生天然气泄漏问题之后，对室内进行及时有效的通风处理，可以最大程度的降低事故出现的概率，从而确保用户人身以及财产安全。

4 结束语

通过分析因天然气泄漏所导致的事故出现的机理，对天然气泄漏紧急处理装置进行深入研究和设计。借助天然气泄漏紧急处理装置中的自动报警器可以把声光信号转变成动作信号，我们可以得到以下几点结论。首先此装置可以在室内天然气的泄漏量到达1.25%之后，及时进行声光报警处理，而且还可以在同一时间对泄漏事故进行自动处理;其次，面对天然气泄漏事故，优化与完善天然气阀门自动关闭以及自动开窗等冗余装置，能够有效提升系统安全性;最后，通过自动化等方式处理天然气泄漏事故，不需要专业的人员进行操作，这在一定程度上增加了有关装置的安全与可靠性，从而实现了系统安全化的理想效果。

参考文献：

[1]崔国刚，李磊，薛忠林等.天然气泄露应急处置系统研究与应用[J].计算机与应用化学，2012，029（012）：1488-1490.

[2]吴昊，王燕芬.天然气处理装置的模拟与优化[J].新疆石油科技，2000.