第十讲 爆炸泄压技术
爆炸泄爆实验
爆炸泄爆实验可燃气体、液体燃料蒸汽等爆炸是工业生产、燃料储运及日常生活中常见的灾害事故之一，此类事故往往会造成重大的人员伤亡和财产损失。
泄爆技术是应用广泛的爆炸防护措施之一。
其实质是爆炸发生后，当管道、储罐、厂房或其他封闭空间内的压力超过某一临界值时，某些薄弱环节（如：膜片、门窗等）首先破裂，将内部高压气体泄出，使内部压力迅速降低，从而达到减轻爆炸灾害的目的。
本实验的目的是通过压力传感器测量泄爆封口破裂后容器内压力变化规律；同时采用纹影技术获得爆炸火焰结构。
1、测试数据（1）爆炸压力：压力传感器布置在泄爆容器内部及泄爆口处，采样频率10, 000Hz。
（2）爆炸火焰：高速相机的采用频率10,000 Hz.2、仪器设备泄爆容器及配气系统、点火系统、压力测试系统、纹影系统。
2.1 泄爆容器及配气系统泄爆容器直径250mm，长度250mm。
泄爆容器两侧各有一厚度为50mm、直径为295mm的石英玻璃观察窗，用于记录泄爆容器内火焰传播过程。
采用道尔顿分压定律配置某一浓度氢气-空气混合气。
2.2 点火系统采用高压脉冲点火器点火。
2.3 压力测试系统压力传感器为PCB102B16耐高温压力传感器。
压力数据由HIOKI记录。
2.4 纹影系统采用双反射镜纹影系统记录火焰传播过程。
纹影系统原理图如下：其原理是：因测试段气体密度变化导致平行光偏转，以亮度不均的形式在在观察屏上成像。
3、实验过程（1）将泄爆容器抽真空；（2）根据道尔顿分压定律配制浓度为30%的氢气-空气混合气；（3）安装泄爆封口；（4）点火并记录实验数据。
4、数据处理实验得到的压力数据为电压，需将电压转换为压力。
其方法为用电压除以压力传感器的灵敏度。
5、实验结果泄爆后容器内最大压力为172 Kpa。
易燃易爆气体泄压
易燃易爆气体泄压在工业生产和日常生活中，易燃易爆气体的泄漏和爆炸事故时有发生。
为了避免这些事故的发生，人们需要对这些气体的泄压行为进行深入了解，并采取相应的预防措施。
易燃易爆气体的类型易燃易爆气体是指在一定条件下，与空气形成可燃性混合物并能自燃或爆炸的气体。
常见的易燃易爆气体有天然气、液化石油气、乙烷、丙烷、氢气等。
气体泄压的原因气体泄压会导致气体呈现高速射流运动状态，产生冲击波和喷射火焰，引发火灾甚至爆炸事故。
气体泄压的原因主要有以下几种：1.气体管道或设备的损坏或破裂2.气体容器或储罐的泄漏或爆裂3.气体阀门或管道接头的松动或故障4.操作人员失误或疏忽等泄压事故的危害当易燃易爆气体泄压时，会形成可燃性混合物，一旦遇到火源或者静电火花，就很容易发生火灾或爆炸事故。
泄压事故的危害主要有以下几个方面：1.对人身安全的威胁。
当气体泄漏时，会形成可燃性混合物，如果在泄漏地区有人员存在，他们就会受到泄压的冲击和火焰的烧伤，甚至造成死亡。
2.对环境的污染。
牵涉到的气体可能是有毒有害的，会对环境造成二次污染。
3.经济损失。
泄压喷出的气体不仅会造成燃烧和爆炸，还会破坏设备设施，造成经济损失。
泄压事故的预防措施为了避免气体泄压事故的发生，我们需要采取以下措施：1.设备管道的检修和维护。
对于机器设备和管道进行定期的检修，发现问题及时进行维修和更换。
2.操作人员的培训。
必须对操作人员进行安全操作和维修的培训，增强安全意识。
3.安全设施的设置。
针对不同的设备，可以对其设置安全阀门、减压阀门、泄压口和警报器等设施，发生泄压时能够及时报警并控制泄放速度。
4.建立应急预案。
针对可能发生的泄压事故制定应急预案，进行科学合理的应急处理，减少损失。
总结通过以上的介绍，我们可以了解到易燃易爆气体泄压的原因、危害和预防措施。
在工业和生活中，要高度重视安全生产，积极采取预防措施，全力避免发生泄压事故，确保人员的安全和设备的完好。
建筑物的防爆泄压措施
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建筑物的防爆泄压措施
为了减少建筑物因爆炸而造成的破坏，常常采用一些防爆泄压措施。
主要措施有以下几种：
1、考虑影响爆炸威力和破坏力的各种因素，建筑物的泄压面积与厂房容积之比一般为0.05-0.10平方米/立方米。
对于爆炸威力较强的爆炸混合物场所，还应加大泄压面积与厂房容积之比值，可采用0.2平方米/立方米。
对于那些有丙酮、汽油、甲醇、乙炔、氢气等的厂房，这个比值应尽量大于0.2平方米/立方米。
2、如果从泄压效果考虑，建筑物宜采用轻质屋盖和轻质墙体，其容重应小于120克/平方米。
建筑物上应采用结构上易于脱落的屋面板，或在坚固难脱落的屋顶结构上镶上石棉板、铁皮等轻质易撕开的材料。
3、建筑物上根据要求设置采光天窗和大面积的特制屋顶通气管。
4、建筑物上设置向外开启的门、窗，当室内压力增大时，可以自动开启或使玻璃破碎而泄压。
还应注意的是，泄压面积的分布应考虑不影响邻近建筑物的安全。
爆炸技术学习教学课件
图 导爆索的串联起爆网路
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4 起爆方法
（2）分段并联 分段并联时在深孔或药室外面敷设一条主干索，然后将支干索分别与主干 索相连接，主导爆索起爆后，就能分别传递爆炸作用到各药包中去，如网路中无 延期元件，各药包的起爆时间几乎是相同的。如图5-8所示。为增加网路的起爆 可靠性，可使导爆索分段并联网路构成一个网路，组成双向分段并联网路。
纸壳火雷管
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4 起爆方法
4.2.1火花起爆的特点
火花起爆的优点是：操作简单，不需仪器检验，容易学习掌握，成本 低。但是在安全程度上比其它起爆方法差，无法用仪器仪表检查起爆的准 备工作质量，无法控制延期起爆的时间。只适用于小药量和浅孔起爆，在 进行大量爆破、水下爆破或有特殊要求的爆破时，不宜采用火花起爆。
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4 起爆方法
4.3.2起爆药包的加工
对于硐室爆破，常常将导爆索的一端挽成一个结，如图4-4所示，然后将这 个起爆结装入一袋或一箱散装炸药的起爆体中。
4.3.3导爆索的起爆
导爆索本身需要用火雷管或电雷管爆索与雷管联接的地方绑上一卷或两卷炸药包，如图5-5 所示，联接时雷管的聚能穴应朝向传爆方向。绑结雷管或药包的位置应在离导 爆索末端0.15m的地方。为安全起见，只允许在起爆前将雷管或药包绑结在导 爆索上。
图4-8分段并联网路
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4 起爆方法
（3）并簇联 并簇联的导爆索起爆网路，是把从各药包引出的导爆索，集中在一起，捆扎 成簇，再和主导爆索相连，这种网路一般用在药包和炮孔比较密集的地方。 （4）环形网路 环形网路是一种闭合网路，连接方法如图5-9所示。这种网路的特点是各个 深孔或药室中的引爆索可以接受从两个方向传来的爆轰波，起爆的可靠性比开口网 路要可靠的多，但导爆索消耗量大。
球形容器可燃气爆炸超压泄放设计
性分布的轴向力。
参照GB150-1998中法兰应力的校核方法,可取其许用应力为1.5[ ]t f,即88.5M Pa。
故铜法兰满足强度要求。
4 基本结论 (1)在预紧状态和操作状态下,铜法兰和铜管满足强度要求。
橡胶垫发生泄漏失效时的压力为7.0MPa,是设计压力的3.5倍。
(2)铜管和铜法兰之间焊接接头的焊根部位,大部分长度上存在未熔透缺陷,个别位置的深度达3.5mm(长约10mm)。
但是,由于焊根部位内表面(深度在2mm以内)的轴向应力为压应力,这里的环状浅缝有闭合趋势,对焊接接头强度的影响很小,所以铜法兰和铜管之间焊接接头能承受10.0M Pa的内压而不破坏。
(3)由于黄铜的弹性模量约为钢的一半,铜法兰设计时应特别注意其刚度,以避免发生泄漏失效。
参 考 文 献 1 GB150-1998钢制压力容器. 2 J B4732-95钢制压力容器—分析设计标准. 3 丁伯民编著.钢制压力容器的设计制造与检验.上海:华东化工学院出版社,1992.球形容器可燃气爆炸超压泄放设计王淑兰 喻健良 李 岳 丁信伟(大连理工大学,大连市116062) 摘 要 针对平衡泄放和非平衡泄放两种工况,研究了球形容器内可燃气爆炸超压时,容器的安全泄放设计;根据内径为1m球形容器的爆炸泄放实验数据得到了经验公式,为类似设计提供参考。
关键词 可燃气 平衡泄放 非平衡泄放1 两种泄压工况 关于可燃气爆炸超压泄放设计尽管有不少研究者做了大量的工作,并根据模拟实验总结了各种各样的经验公式,但由于泄放过程的因素复杂,至今还没有统一公认的设计准则。
目前,有代表性的设计方法是Bradley and M iche-son的安全泄放设计曲线,其主要思想是依据下述泄放假设:爆炸泄放时的峰值超压P m不超过泄放口打开时的泄放压力P v;气体排放产生的压力下降速率(d P/d t)v不低于可燃气爆炸时最大升压速率(d P/d t)m,并限定初始压力条件是内、外压均为大气压P0。
爆破针型泄压阀的技术特点、标准及应用
爆破针型泄压阀的技术特点、标准及应用【摘要】本文介绍了一种新型压力泄放装置—爆破针型泄压阀。
爆破针型泄压阀巧妙地应用了压杆失稳的欧拉定律，触发爆破针失稳进而实现泄压。
相比于传统的压力泄放装置，爆破针型泄压阀具有泄放精度高、不受介质温度和腐蚀性影响、无疲劳、无碎片、复位简单、维护成本低等优势，并开始在相关领域得到越来越多的应用。
【关键词】压力泄放装置爆破针压力容器压力管道安全泄压装置是锅炉、压力容器、压力管道以及其它承压设备的保护装置，用来防止承压设备中的压力超过设计允许值，从而保护设备及其运行人员的安全。
安全泄压装置通常不依赖任何外部能源而动作，所以常常作为承压设备的最后一道保护装置。
从这个意义上说，它的作用是其它保护装置所无法替代的。
按照其发生泄压动作后能否自动复位关闭，泄压装置可以分为重闭式和非重闭式两种类型。
应用最为广泛的重闭式泄压装置是弹簧式安全阀，当介质压力达到某一预定值时，安全阀自动开启，继而全通量泄放，以防止压力继续升高。
当介质压力由于安全阀的排放而降低至另一预定值时，阀门又能自动关闭，阻止介质继续排出。
应用最为广泛的非重闭式泄压装置是爆破片装置，爆破片装置由爆破片（或爆破片组件）和夹持器（或支承圈）等零部件组成。
在设定的爆破温度下，当爆破片两侧压力差达到设定值时，爆破片即刻动作（破裂或者脱落）从而泄放介质，且在泄压后不能重新闭合。
对于非重闭式泄压装置，ASME 锅炉及压力容器规范及其规范案例在对爆破片装置相关要求进行规定之外，还规定了针型泄压装置在制造、测试和使用等方面的要求[1，2]。
在满足相关要求的前提下，针型泄压装置可以作为非重闭式泄压装置使用。
作为针型泄压装置中的一种，较爆破片装置而言，爆破针型泄压阀的泄压精度高且不受介质温度和腐蚀性影响，不会因承压设备中压力变化而疲劳失效，泄压后无需拆卸管道即可快速更换泄压元件实现复位，停工成本低，无碎片无堵塞，长期使用成本低廉。
由于这些优点，爆破针型泄压阀已经成为很多工况下的首选泄压装置。
爆破针型泄压阀的技术特点、标准及应用
/
（4） 复位简单、停工成本低，复位过 程不会对环境造成污染。在阀门泄压之后， 无需拆卸管道和阀门，从阀门外部即可将阀 门复位并更换爆破针。然而，爆破片在发生 泄压之后，必须将其拆卸才能完成更换。以 20”的管道为例，爆破针型阀的复位仅需10 分钟以内的时间，而更换20”的爆破片通常 需要8-10小时。另外，拆卸管道意味着大量 介质的流失，这会对环境造成污染。有毒或 者腐蚀性以及易燃、易爆的介质，还需要采 取特殊的防护措施以保证安全。
121
技术研究
中国石油和化工标准与质量
2月（上）
与阀座3紧密接触，此时泄压阀处于密封状 态。
在非正常工况下，承压设备内部压力 上升至封闭系统的安全压力之上，泄压阀高 压侧与低压侧的压差P大于或等于设定压力 P cr。阀瓣2通过阀杆4施加在爆破针6上的轴 向载荷F也将大于或等于爆破针6的失稳临 界载荷F cr，爆破针6发生失稳，其有效长度 瞬间大幅度减小。爆破针6作用在阀杆4上的 推力会骤然降低，从而阀瓣2在介质压力作 用下与阀座3瞬间分离，实现准确、快速泄 压。爆破针型泄压阀的密封状态和泄压状态 如图2所示。
（6） 阀门泄压过程中不会产生碎片。 用户通常会担心爆破片爆破过程中产生的碎 片会影响下游设备的运行，而爆破针型泄压 阀的使用者完全没பைடு நூலகம்必要担心因泄压而产生 碎片。
（7） 阀门安装后可以在线调整其设定 压力。如果用户有调整爆破针型泄压阀设定 压力的需求，只要其在订货时提前说明，阀 门生产厂家可以提供相应的解决方案，通过 改变爆破针直径或有效长度等参数调整阀门 的设定压力，并且此类调整可以在不拆卸管 道和阀门的情况下完成。然而，若要通过更 换爆破片以达到调整爆破压力的目的，则必 须要进行管线拆卸。
建筑防爆泄压方案
建筑防爆泄压方案建筑防爆泄压方案是指为了降低建筑在发生爆炸事故时所造成的危害和损失，提前制定和采取的一系列措施和方法。
防爆泄压是指通过合理的设计和施工，使建筑物内部的压力得到有效的释放，从而避免爆炸的连锁反应和蔓延，减少爆炸事故造成的人员伤亡和财产损失。
首先，建筑防爆泄压方案应该包括建筑物的结构设计和施工，确保建筑物的承载力和耐爆性能。
在结构设计方面，需要考虑建筑材料的弹性和韧性，选择具有较高耐爆性能的材料，如抗爆玻璃、防爆钢等。
在施工时，需要合理安装和固定构件，确保其稳定性和抗震性能，以应对爆炸时产生的冲击和震动。
其次，建筑防爆泄压方案还应包括建筑的通风系统和泄压装置的设计和设置。
通风系统是通过排出建筑物内部的有害气体和烟雾，减缓爆炸事故的扩散和危害。
在通风系统的设计上，需要充分考虑建筑物的结构形式和使用功能，确定合理的通风方式和通风量。
泄压装置是为了在发生爆炸事故时能够迅速泄压，减少内部压力，避免建筑物的倒塌等危险。
泄压装置的设置通常包括防爆门、防爆窗、防爆罐等，需要按照建筑物的要求和实际情况进行布置和选择。
此外，建筑防爆泄压方案还应包括建筑物的安全通道和逃生设施的规划和设置。
安全通道是指在爆炸事故发生时，人员可以迅速从建筑物内部逃离的通道。
在设计安全通道时，需要考虑通道的宽度、通畅性和疏散距离，确保人员能够快速、安全地疏散。
逃生设施是指在发生爆炸事故时，人员可以使用的逃生设备和器具，如应急疏散楼梯、逃生滑梯等。
逃生设施的设置需要满足建筑物的使用需求和人员密度，确保人员在紧急情况下能够迅速逃生。
最后，建筑防爆泄压方案还应包括建筑物的防火设施和安全管理措施的制定和执行。
防火设施是为了阻止火灾和爆炸的蔓延，包括消防设备和消防通道的设置。
在设计防火设施时，需要考虑其容量和效果，确保能够满足火灾和爆炸的控制要求。
安全管理措施是指对建筑物的日常维护和安全运营进行有效管理和监督，包括定期检查和维修建筑设施，提供员工的安全培训和应急预案等。
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防爆球阀是一种（球体）绕垂直于通道轴旋转90°的阀门，其
由回转型角行程电子式电动执行器和O型阀结构组成，属旋转类 型高性能调节或开关阀类，接受工业自动化控制（DCS、PLC 系统）仪表来源的电流信号或电压信号的输入输出，可实现对工 艺管路中流体介质的比例调节或二位开关控制，从而达到对流体 介质的流量、压力、温度、液位等参数的自动化控制。
工作的设备；气体排放口直径小于12mm或大于150mm，
要求全量泄放时毫无阻碍，管径不小于爆破片公称直径； ② 爆破片的出口管道应泄向安全场所或密闭回收系统。出口管道应
有足够管径和支撑。要考虑爆破时的反冲力和振动；
③ 爆破片单独用作泄压装置时，爆破片的入口管设置一切断阀。切
主要爆炸防护是预防爆炸性气体的形成， 或通过以下方式预防点燃 防止使用可燃性物质 通过自然或人工通风限制其浓度
用添加剂改变气体的结构，使其不再可燃
5
爆炸性危险区域的划分
气体 环境
0区 Zone 0
1区 Zone 1
2区 Zone 2
6
0区，爆炸性环境中的爆炸性混合物以气体、蒸气或薄雾形 式连续出现或长时间存在的场所；
I组 - 可能受到甲烷气体和/或可燃 性粉尘危害的地面及地下使用 的采矿电气设备。
- 根据（防火外壳）的安全间隙宽 度MESG或（本安型）最小点燃 电流MI的比率，为II组的某些防 护类型规定细分为A、B、C。
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防 爆 方 式 类 型 及 相 应 标 准
防护类别 隔爆外壳 充砂型 符号
正压型
油浸型
以增加反应的安全性。
爆破片
爆破片是设备的薄弱部分，当压力升高，但尚未足以引起
设备爆炸的情况下，爆破片先行破裂，使设备泄压，从而
防止设备爆破。 适用于：存在异常反应或爆炸使压力瞬间急剧上升、突然 超压或发生瞬时分解爆炸的设备；不允许介质有任何泄漏 的设备；运行中产生大量沉淀或黏附物，妨碍安全阀正常
三、泄爆装置与设施
泄爆装置既用来封闭设备或包围体，又可用来泄压；
泄爆装置与设施通常分敞口式（全敞口、百叶窗、飞机
库门式）和封闭式（爆破门式和爆破膜式）。
常用的防爆泄压装置有安全阀、防爆膜、防爆门、放空
阀等，主要是防止物理性超压爆炸。
泄爆膜
适用于环境压力接近大气压，操作不十分严格复杂的场合。
3
爆炸性环境
- 爆炸性环境达到危险值 - 一旦点染爆炸性混合物，人们会直接或间接处于危险之中 - V danger = 10-4 V room
- 无论封闭的空间大还是小，人们认为10升的爆炸性气体已经
很危险。如封闭空间的体积小于100立方米，那么更小的量已
足以导致危险。
4
主要爆炸防护 预防危险始终胜过防护危险。
Pred，max：最大泄爆压力，MPa；
a,b,c,d:
系数。
诺莫图的使用变化
诺莫图的内插；
以气体的正常火焰传播速度为比较标准；
粗略估算；
诺莫图的外推。
二、低强度包围体的爆炸泄压
耐压能力小于0.01MPa的低强度包围体及设
备外壳的泄爆，需确认最薄弱环节。
扩展诺莫图
低强度推荐方程
自动泄压结构，当滞留在阀门中腔的液体介质由于温度升高而气化，从而中腔压力异
常升高时，中腔介质能依靠本身的推力推动阀座而自动泄压，从而确保阀门安全。
22
防爆电器
防爆电器顾名思义就是防止电器设备在正常运行时产生的
电火花引起周围危险性气体环境发生爆炸，产生各种事故 ，而采取的特殊防护措施。
II组 - 在其它地方使用的可能受到爆炸 危险的电气设备 。
浇封型
增安型
本安型
原理
电动设备 、开关设 备，发动 机（在正 常情况下 所有的设 备均可燃 ） 电容器、 电子配件 、熔断器 电动设 备（需 要有效 的安全 测量与 控制工 程继电 器、电 连接箱与 配电箱、 灯具、测 量仪器、 鼠笼式发 动机（正 常情况下 不会出现 可燃性火 花） 测量与控 制工程数 据、数据 工程（低 电值）
防 爆 区 域 划 分
1区，在正常运行时，爆炸性环境中可能出现气体、蒸气或
薄雾形式的爆炸混合物的场所。1区是防爆电气设备最型的
应用场所； 2区，在正常运行时，爆炸性环境中不太可能出现气体、蒸 气或薄雾形式的爆炸混合物。如果出现也只是偶尔发生并且 仅是短时间存在的场所，通常情况下，“短时间”指持续时 间不多于2个小时。
7
防爆分区示例
Zone 0
Zone 2 2区 Zone 1 1区
0区
8
☆大型危险气体储罐防爆区域示意图
通风口
Zone 1
Zone 0
可燃性液体 Zone 2 防火墙
Zone 2 防火墙
9
一、爆炸泄压面积计算
泄压防爆就是通过一定的泄压面积释放在爆炸空间内
产生的爆炸升压，保障包围体不受破坏。
应用
变压器
（少用
）
措施）
子电路
24
断阀应在开启状态加铅封；
④ 爆破片在安全阀前串联使用时，应在爆破片与安全阀之间设置压
力表和放空阀。压力表和放空阀可设置在爆破片装置的夹持器上
，订货时要说明；
⑤ 爆破片在安装时应清洁，并检验有无破损、锈蚀、气泡和夹渣。
铭牌应朝向泄放侧。
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防爆门与防爆球阀
适用于：加热炉上的安全装置。
钢质泄爆门
影响泄压面积的因素
可燃气体性质，如爆炸指数KG越大，最大上升压力越 大，泄压面积要求越大；
泄爆开启压力；
包围体的强度。
气体爆炸的泄爆诺谟图
图10.1—10.4；
适用条件。
气体泄爆的回归公式
AV aV e
b
AV： V： Pst：
c p s
t
p
d red , max
泄压面积，m2； 包围体的容积，m3； 开启压力，MPa；
第十讲
爆炸泄压技术
1
一、爆炸泄压面积计算 二、低强度包围体爆炸泄压 三、泄爆装置与设施
危险区域： 禁止使用非 防爆手机、 对讲机，禁 止拍照
爆炸性环境警告标志“Ex”
爆炸性环境
正常大气压条件下可燃性气体、蒸气、烟雾或掺杂 有空气的粉尘的混合物，其中爆炸性的气体会自动 扩散。
0.8-1.1巴绝对压力 20℃到+60℃.混合物的温度
指用钢质材料做门框、门扇及骨架，门体内部可填充隔热材料，并
配以特种铰链、逃生锁、泄爆装置、闭门器锁组成的能有效倾泄爆 炸冲击波载荷的门。名称代号为XBM。
钢质泄爆窗
指用钢质材料做窗框及横挺和竖挺，并配以能抗一定冲击波载荷的
玻璃体或轻质材料、特种铰链、泄爆装置、防飞溅装置所组成能有 效倾泄爆炸冲击波载荷完整性要求的窗。名称代号为XBC。
在压力装置泄压孔上设置的金属薄片称为防爆膜，也称爆破片。当装置 压力超过一定值时，金属薄片瀑破，达到泄压保护装置的目的。由于防 火膜爆破后会发生大量冲料（喷料），对装置构成更大的危险。因此一
般在放爆膜上加装放空回收管，将防爆模爆破后冲出的物料回收到槽
（罐）或放空至火炬焚烧。但有些生产条件较差的装置不加装放空回收 管。有些装置设双层防爆膜，并在防爆膜之间安装数据采集装置以装置