阻隔防爆技术介绍

1、阻隔防爆技术介绍上世纪80年代，欧美科技工作者经过多年研究、实践，终于探索出阻隔防爆技术。这一技术的问世，为危险 化学品生产、储藏、运输的本质安全提供了可能，也无形 中创造出一个安全、无爆炸的生活空间。易庄云什么是阻隔防爆技术？阻隔防爆技术从广义上来讲，是指一种利用阻隔防爆 装置将设备内发生的燃烧或爆炸火焰实施阻隔，使之无 法通过管道传播到其他设备中去的一种防爆技术措施。 阻隔防爆技术在矿业、化工、机械、动力等人们生产生 活的各个领域得到了广泛的应用，如矿井瓦斯爆炸的预 防，油气管道和油气储罐的防火防爆，粮食粉尘爆炸的 预防，加热炉中可燃气体管网防爆，内燃机排气系统的 防爆等。随着石油化工行业

2、的发展，金属和非金属阻隔 防爆材料也逐渐在向汽车、航空、航海、运输、石油、 化工等领域拓展。应用对象主要包括汽车油箱、轮船油湖南化工医药设计院高级工程 师，国家注册咨询工程师、国家注册安全工程师、一级安全评价师。易庄云长期从事大、中、小型合成氨设计工作，2003年后参与安全评价和安全咨询，熟悉我省危险化学品企业，是湖南省第一、二届安全生产专家委员会危化组专家。38 湖南安全与防灾·2012年 第11期本期专家随 着社会的不断发展，易燃易爆危险化学品的应用越来越广泛， 成为人类生活不可或缺的一部分。这些化学品在为人类的生产、生活带 来方便的同时，也为社会带来了火灾及爆炸的潜在危险。历年

3、来不断上 演的悲剧，给社会和公众生命财产造成了不可估量的损失。如何趋利避 害，让这些化学品更好地造福人类，早已成为人类探索已久的问题。本 期专家大讲堂邀请湖南化工医药设计院高级工程师易庄云，介绍阻 隔防爆技术的发展历程、机理特点与推广应用。油罐、运油车油罐等装置的内部或外部，防止加油加气站、运油车、油气罐、油库等油品储运设施发生火灾爆 炸等灾害的专有技术。以下均简称为阻隔防爆技术。箱、加油站地下储罐、运油槽车等装置。根据阻隔防爆技术措施的作用机制不同，阻隔防爆技 术可分为机械阻隔防爆和化学阻隔防爆两种，阻隔防爆 装置也可分为工业阻火器、主动式隔爆装置和被动式隔 爆装置等多种类型。因此从广义上讲

4、的阻隔防爆所涉及 的范围非常的广泛。阻隔防爆技术可以有效防止易燃易爆的气态和液态的 危险化学品（如汽油、酒精、丙酮、丙烷等）在储藏、运 输中因意外事故（静电、焊接、枪击、碰撞、错误操作 等）引起的爆炸，从根本上解决了这些危险化学品在储运 过程中的本质安全，做到阻止燃烧、抑制爆炸。这一技术 的载体是阻隔防爆材料，这一技术的实现也是通过阻隔防 爆材料来实现的，这种材料是利用金属网热的传导的原理 发明而来，有网状材料与球状材料两种类型。本文所介绍的阻隔防爆技术是专指将网状或蜂窝状金 属（非金属）材料填充或安装在汽车油箱、加油站埋地湖南安全与防灾·2012年 第11期 39专家大讲堂阻隔防爆

5、技术的发展历程二次世界大战后，国外就开始了阻隔防爆技术的研 究，主要针对的是军用飞机燃油箱防火防爆材料的研制。 根据填充的材料不同，具体可分为金属填料防爆技术和非 金属填料防爆技术。金属填料防爆技术是将网状或蜂窝状 金属材料填充到油箱中，防止油箱发生火灾爆炸事故的一 项阻隔防爆技术。非金属填料防爆技术是将网状或蜂窝状 非金属材料填充到油箱中，防止油箱发生火灾爆炸事故的 一项阻隔防爆技术。20世纪60年代，人们发现在燃油储槽中填充网状金属 材料可以有效地减少或防止爆炸事故的发生，降低了燃油 储槽的火灾爆炸危险性。而网状金属材料作为一种高效的 防火防爆材料，最初主要是应用在军事领域。最常用的金 属

6、填料防爆材料是指网状铝合金。网状铝合金材料结构如 下图所示。研制了网状铝合金防爆材料，获得了易燃易爆物品的抑爆储存器实用新型专利和用于易燃易爆物品的抑爆 材料发明专利等多项专利权，并于1992年通过部级鉴 定，首先在装甲运油车、城市流动加油车和油槽车等设施 上进行应用。之后，借助中国军转民项目基金计划的机遇，成 立了专门的机构，共同推进“铝合金抑爆材料及储存器” 项目的开发，取得了专利实施权。上海、江苏、黑龙江等 地均有公司先后获得中国兵器工业第五二研究所专利使用 权，经过多年努力，研发出金属阻隔防爆材料，让这项 技术在国内拥有了自主知识产权的专有技术和商标。从2005年起，阻隔防爆技术在国内

7、危险化学品储运领域率 先进行推广，目前主要在加油站埋地油罐和撬装式汽车加 油装置中得到应用。加拿大Valcan工业包装公司经过25年的努力，研制成了用铝合金箔材制成的网状防爆材料。美国军方组织有关 实验室经过4年研究和治疗鉴定，认为网状材料是一种先 进的防爆材料。并在上述试验的基础上，于1982年颁布 了美国军用规范MIL-B-87162，明确网状铝合金防护材 料用于飞机燃油箱防爆。在1991年的海湾战争中，美军 开始使用这一防爆技术，在直升机和战斗车辆燃油箱中均 加装了铝箔网状防爆材料，直至海湾战争结束，这项技术 才由军工转为民用。网状防爆材料在英、法、美、德等国家均获得了专 利，加拿大、美

8、国、奥利地等多个国家的公司生产金属阻 隔防爆产品。这些产品在欧美国家的军工领域应用较为广 泛，主要包括战斗机、坦克和装甲车的油箱。我国对金属防爆材料的研究比国外起步要晚，也走的 是“由军工转为民用”的发展道路。由于此项技术实用性 极强，作用特别明显，从20世纪90年代我国开始对此项 技术展开研究。由中国兵器工业部相关研究所率先开发阻隔防爆技术的机理和特点阻隔防爆技术的机理：根据热传导理论及形成燃烧、 爆炸的基本条件，网状阻隔防爆材料加入到储存易燃易爆 液体的容器中，利用阻隔防爆材料的蜂窝结构，阻隔火焰 的迅速传播与能量的瞬间释放，当火焰与网面接触，热量 通过网状材料散发，由于金属材料的热容和导

9、热率远高于 气体，当网状材料的孔径足够小时，散热的速度超过热量 产生的速度，破坏了燃烧介质的爆炸条件，从而防止爆 炸，保证了易燃易爆气态、液态危险化学品的储运安全。 装有该材料的油箱如果出现泄露，还可以用电、气焊进行 补焊，而不会发生爆炸。40 湖南安全与防灾·2012年 第11期加油站地处宾馆院内，与左侧办公楼安全间距不足，必须进行阻隔防爆改造阻隔防爆材料的应用是实验性较强的技术，从物理、化学两方面共同对其应用机理进行的解释与实验结果较一致。火焰燃烧高度，有利于灭火；可消除静电，不会产生静电积聚，不会因静电积聚产生放电火花；阻止浪涌，稳定储 槽内液体，利于保持汽车转弯时重心的稳定，

10、避免因浪涌 引起的侧翻事故，还能减少轮胎的磨损；阳极保护，因罐阻隔防爆技术的特点：保护易燃易爆气态、液态危险化学品的储存、运输容器和装置在遇到意外事故（静电、 明火、焊接、雷击、枪击、碰撞、错误操作）时不会发生 爆炸；阻隔火焰的燃烧，减缓火焰的传播速度，明显降低湖南安全与防灾·2012年 第11期 41火焰受阻效应火焰传播与流体流动相似，影响火焰 传播速度的因素之一是其传播的阻力，抑 爆材料的孔隙决定阻力。孔隙大传播速度 快，孔隙小传播速度慢，孔隙小到一定限 度即可停止火焰传播，这种火焰传播受材 料孔隙阻碍的效应叫做材料的阻隔。自由基“器壁吸附”效应混合爆炸是自由基的连锁反应。反应速

11、度受单位容积内自由 基的数量限制，而自由基可被器壁表面“杂质”和“器壁”材料 吸附，这种“器壁吸附”效应减少了单位容积内自由基的数量。 “器壁”表面积越大、“杂质”越多，自由基被“吸附”的机会 就越多，因此单位容积内自由基的数量就越少。参与燃烧反应的 自由基数量被减少，抑制了燃烧爆炸反应速度，直至反应中断。热传导效应爆炸火焰在传播过程中，伴随着热量 被比表面面积很大的材料快速吸收和散 失，火焰传播强度减低，所以能量递减， 直至熄灭。降温效应燃烧产生的热量可进一步提高反应温度，加快反应速度，直 到爆燃、爆炸。阻隔防爆材料的导热性起到了散失热量、降低温 度的效果，这种“降温效应”抑制了温度的上升和

12、反应速度的加 快，使其无法形成爆燃、爆炸。化学方面的解释物理方面的解释体得到了阳极材料的保护，可防止容器内壁的腐蚀，延长 容器的使用寿命，避免地埋储罐因渗漏而对地下水资源的 污染；抑制容器内油气的挥发，减少损耗，有效降低对环 境的污染。因阻隔防爆材料的阻隔作用，“呼吸”而排出 的气体是普通油罐的四分之一，减少了“大小呼吸”而带 来的损耗；对装有易燃易爆危险化学品的容器可随时进行 补焊和维修；装有阻隔防爆材料后容器的有效容积影响有 限，仅占容器的0.3-1.1；对介质无污染、抗挤压。加油站内设置防爆配电屏HAN阻隔防爆材料的分类HAN产品按加工方法分类0102不同机械强度不同加工密度0304不同

13、成型形状 不同表面处理方法根据应用情况又可分为如HAN橇装式加储油装置、HAN 便携式储罐、HAN集装罐、HAN 运油车、HAN地理式储油罐、 定型产品类HAN液化气储罐等；如HAN防护技术对空气/油汽（LPG、汽油、柴油、 乙醇）混合气储罐改造的安全施工；HAN防护技术 对大型浮顶复合防爆的设计施工；HAN防护技术对安全工程类液化气储罐预防BLEVE事故的设计施工。专家大讲堂42 湖南安全与防灾·2012年 第11期加油站内对电灯、电线采取防爆措施铝合金网状填充材料和聚氨酯网状填充材料的使用性能：金属填充材料和非金属填充材料， 都会对油箱起到良好的防爆防爆作用，在使用过 程中也都不

14、会产生电荷积聚的现象，但两者的优 缺点也比较明显。对推广应用HAN阻隔防爆技术的有关规定国家安监总局于2005年4月13日就阻隔防爆技术发布 了AQ 3001-2005 汽车加油（气）站、轻质燃油和液化 石油气汽车罐车用阻隔防爆储罐技术要求和AQ 3002-2005阻隔防爆撬装式汽车加油（气）装置技术要求 两项安全生产行业标准，就此拉开了我国阻隔防爆技术推 广应用的序幕。2005年6月10日，国家安监总局发布关于做好道路 运输危险化学品安全专项整治工作的通知，指出“有条 件的地区要结合企业实际，在成品油储罐和运输槽罐等容 器中推广应用HAN阻隔防爆技术，进一步提高成品油储罐 和运输槽罐等容器的

15、阻燃、防爆能力，提高成品油储罐和 运输槽罐等容器本质安全度”。为规范HAN阻隔防爆技术推广应用工作，国家安监 总局会同建设部、交通运输部、质检总局于2005年8月印 发了关于推广应用HAN阻隔防爆技术的通知，明确了 HAN阻隔防爆技术应用范围，包括周边安全防护距离不 符合汽车加油气站设计与施工规范（GB50156）要求 的埋地油罐，城镇人口密集区、重点目标周围的汽车加油（气）站的埋地油罐，构成重大危险源或周边安全防护距 离不符合国家标准要求的成品油库的储罐，轻质燃油和液 化石油气汽车罐车用储罐，采用橇装式汽车加油（气）装 置等。我国引导和鼓励新建、改建、扩建汽车加油（气）站 采用HAN阻隔防爆

16、技术或阻隔防爆橇装式加油（气）装 置，轻质燃油和液化石油气汽车罐车用储罐采用HAN阻隔 防爆技术。并且明确：“现有周边安全距离不符合汽车 加油气站设计与施工规范（GB50156）的加油（气） 站的储罐实施HAN阻隔防爆技术改造并验收合格后，加油（气）站的安全距离按符合汽车加油气站设计与施工规 范（GB50156）的规定核定”。湖南安全与防灾·2012年 第11期 43HAN阻隔防爆产品的应用范围：HAN阻隔防爆产品的军 用和民用范围广泛。适用于油库、飞机、坦克和军舰、 车辆、轮船、易燃易爆的油罐、气罐、油库、气库，各 种易燃易爆油、气管道等的防火与防爆，还可以用于热 交换器、防火网、

17、过滤器、阻火器等。（2）聚氨酯网状填充材料的优点01 重量轻02 可以切割成任意形状、安装使用方便03 成本较低04 具有极强的抑制燃烧爆炸连锁反应 能力和缓冲燃油冲击晃动能力相对于铝合金材料，其缺点也明显，本 身的体积及燃油的吸附残留要占用一部 分可用的装置容量。（1）铝合金网状填充材料的优点01 寿命长，维护方便；02 与油品的兼容性好03 报废后无污染04 热传导性好05 体积置换率和油品滞留体积低缺点是相对非金属填充材料而言，填充 防爆材料后的油品装置会稍重一些。加油站油罐区全景加油站油罐计量孔油罐区加装了阻火器的通气管专家大讲堂规程，加强施工现场安全管理，确保施工作业安全；要建立健全

18、质量服务体系，提高技术人员和施工作业人员的 质量意识、安全意识；要系统收集和整理有关检测、检验 等数据，为修订和完善阻隔防爆技术标准提供可靠的技术 依据。储存容器所有单位应保证储存容器改造前的安全条 件，与承担HAN阻隔防爆技术改造实施任务的单位明确双 方确保施工安全的责任和义务。保证阻隔防爆材料质量：HAN阻隔防爆材料生产单位 要建立材料采购、加工、包装、运输和检验等管理制度， 完善产品质量管理体系，确保阻隔防爆材料的质量。相互 配合，加强监督，防止假冒伪劣的阻隔防爆材料和产品进 入市场。严格技术改造工程验收条件：严格按照阻隔防爆技术 标准的要求，对实施阻隔防爆技术改造的储存容器进行 验收，

19、验收合格的储存容器要加贴“阻隔防爆技术储罐 标记”。定期检查和定期清洗：铝合金网状阻隔防爆材料装进 油罐设备后，通过一段时间运行，可能会出现变形、塌 陷，造成留空率超标，如果空隙过大就应及时补充；另 外，铝合金网状阻隔防爆材料有可能因腐蚀造成铝合金 表面的粉末脱落，金属粉未一旦混进油品中，可能造成堵 塞油路的事故。因此，定期检查和清洗是十分必要的。一 般情况下，由哪家公司安装就应由哪家公司负责清洗和补 充，而且清洗剂应由负责清洗公司提供，不要随意采购市 面上的清洗剂。（戴健对本文资料收集亦有贡献）责任编辑 宋智慧随着阻隔防爆技术的推广应用，2006年，我国对如何确认HAN阻隔防爆技术施工单位的资质，实施HAN阻 隔防爆技术改造后加油站储罐的安全距离核定、工程验 收，阻隔防爆材料质量与规格要求等问题作出相关规定。2009年，要求地方各级安全监管部门要加强对阻隔防爆 技术推广应用工作的跟踪、指导。2011年，规定由各省 级安全监管局监制，采用阻隔防爆技术的储罐标记和阻隔 防爆储油（气）罐标记。2005年，湖南省安监局及时下发关于转发