涂料生产行业RTO设备典型爆炸及泄爆过程模拟

采用Fluent软件建立典型的物理模型及数值模型来模拟RTO燃烧室发生苯气体爆炸事故及其泄爆过程。结果表明:点火源设置在RTO底部且泄爆口设置在顶部时,更有利于保证RTO设备的系统安全。泄爆口开启后,燃烧室内的压力会在20 ms内达到常压,泄爆过程普遍存在二次峰值现象。燃烧室爆炸过程中燃烧室内达到压力峰值的时间随初始温度的升高而缩短,最大爆炸压力随温度升高而减小;燃烧室内达到的爆炸压力峰值随苯蒸气-空气初始化学计量比的增大呈现先增大后减小趋势,在化学计量比为1.4时,爆炸压力峰值最大。     

内燃机废气净化技术 第二讲 内燃机废气中有害组分的生成

要搞好内燃机废气净化工作,首先必须了解废气中有害组分的产生和对其有影响的因素。以便采取相应的有效措施,减少污染。废气是燃料在内燃机中燃烧的产物,影响其组分的主要因素有:燃料性质;空气供给量;燃料和空气的混合;燃烧室结构;燃烧条件,温度、压力、时间;燃烧方式,运转工况;机器质量及维修保养等。     

气焊与气割的安全特点

气焊是利用可燃气体与氧气按一定比例混合燃烧的火焰,对金属进行加热的一种熔化焊。常用可燃气体为乙炔。气割是利用可燃气体与氧气混合的预热火焰,将金属切割处加热至燃烧点,并在氧气射流中剧烈燃烧,从而割开金属。常用可燃气体为乙炔和液化石油气。危险性分析氧气是一种无色、无味的气体,比空气略重。它本身不能燃烧,但是一种活泼的助燃气体,几乎能与所有可燃的气体和液体的蒸气混合成爆炸性混合物。气焊和气割用氧纯度达99.2％,这     

甲烷-空气预混气体燃烧特性研究

采用纹影系统、压力传感器和高速相机对甲烷-空气预混气体在定容燃烧弹中的燃烧特性进行研究,分析了当量比对拉伸火焰传播速度、未拉伸火焰传播速度和层流燃烧速度的影响及定容弹中压力的变化规律。结果表明,当量比对预混气体燃烧过程有重要影响,且存在临界当量比1.1,在临界当量比下预混气体燃烧最剧烈,层流燃烧速度达到最大值(0.368 m/s),燃烧压力也达到峰值(0.703 MPa)。当预混气体当量比小于临界值时,拉伸火焰传播速度、未拉伸火焰传播速度、层流燃烧速度和燃烧压力随当量比增加而增加;而当预混气体当量比大于临界值时,速度和压力随当量比增加而减小。     

球形压力容器中甲烷-氢气-空气爆炸过程数值模拟及实验研究

为研究受限空间内甲烷-氢气-空气混合气体爆炸特性参数分布规律,在20 L球形压力容器装置内开展甲烷-氢气-空气混合气体爆炸实验,探究掺氢比变化对当量比为1的甲烷-氢气-空气混合气体爆炸过程的影响;运用Fluent数值模拟软件,采用标准k-ε湍流模型,结合层流有限速率燃烧模型,探究混合气体爆炸过程中燃烧特性(爆炸温度、压力、密度等)与反应时间的变化规律。研究结果表明：爆炸过程中,添加一定氢气时爆炸压力峰值、爆炸压力上升速率峰值增大,而到达峰值时间缩短;反应初期,中心点火处密度下降,反应釜各处密度持续上升;距离点火点越远,密度变化越大,反应釜中压力分布基本相同。研究结果可为甲烷-氢气-空气混合燃料的安全使用提供相关参考。     

煤矿乏风瓦斯蜂窝蓄热氧化床阻力特性研究

煤矿乏风由于风排量大、瓦斯浓度低等特点很难利用传统的方式加以利用,一般将其直接排放到大气中,这不仅造成资源浪费而且对天气环境造成严重污染.热逆流氧化装置可以有效氧化乏风瓦斯并回收其中的热量,而由蜂窝陶瓷体填充的蓄热氧化床是其氧化装置的关键部件之一. 通过对蓄热氧化床流动过程进行理论研究,得出3种常用蜂窝氧化床冷热态下的阻力计算数学模型,并结合算例分析得出以下结论:1)冷态下,氧化床阻力损失其孔隙率、通道直径或边长及乏风进气速度等因素相关,在其他条件一定时,阻力损失与乏风进气速度成正比,氧化床通道的边长或直径的平方及孔隙率成反比;2)在相同孔密度和孔隙率的条件下,方形通道蜂窝陶瓷氧化床的阻力损失最大,圆形阻力最小;3)热志下,氧化床阻力损失还与氧化床温度分布有关,某一处压强梯度的大小该处的温度近似成平方的关系;4)氧化床运行时,伴随气体温度和流速在氧化床内部变化,气体所受到的阻力也发生剧烈变化,位于氧化床两端的预热段和蓄热段压强损失较小,而氧化床中心的反应段压强损失较大.     

多元可燃气体爆炸极限理论预测模型研究*

为准确掌握和预测多元可燃气体的爆炸极限,开展2种多元可燃气体爆炸极限的理论预测模型研究。第1种模型针对“多种可燃气体+多种惰性气体”在空气中或氧气中混合,基于求解可燃气体绝热火焰温度的总比热特性方法以及化学平衡反应中的贫燃料(富氧)反应,提出该多元可燃气体的爆炸下限预测模型;第2种模型针对“可燃气体+惰性气体+氧气”混合,基于热平衡方程及混合气体的各组分浓度、淬灭电势及燃烧潜热,提出该多元可燃气体的爆炸极限预测模型。结果表明:在预测多元可燃气体的爆炸极限时,第1种模型具有较广泛的应用性,且表现出较高的准确度;第2种模型具有使用简单的特点,且扩展了LCR（勒夏特列原理）的应用范围。     

氢气添加对乙醇/空气预混火焰燃烧特性影响的数值模拟研究

通过对不同混合比率的乙醇/氢气/空气燃烧特性进行数值模拟,研究氢气添加量对点火延迟时间、层流燃烧速度、火焰厚度、化学反应滞留时间及组分分布情况的影响。研究发现一定程度上氢气添加量的增加能够缩短混合气体的点火延迟时间,并且氢气对点火延迟时间的影响随着温度的升高而逐渐减小。随着混合比率的增大,层流燃烧速度增大,并且在混合比率大于0.4时显著增大。火焰厚度及化学反应滞留时间随氢气增加而逐渐减小。此外,进一步分析组分分布情况得知氢气添加使火焰中H*、O*、OH*自由基摩尔分数峰值增大,并且H+O+OH摩尔分数峰值与层流燃烧速度存在线性关系。     

BTF系统处理兼氧池高浓度恶臭废气的工程应用

在制药厂建立了生物滴滤处理兼氧池高浓度恶臭废气工程装置.兼氧池恶臭成分主要是H2S,同时含有甲苯及四氢呋喃等气态有机物.设计进气量为8 000 m3/h,有效EBRT为12.0 s,当H2S进气质量浓度为394.26～776.52 mg/m3、平均为524.36 mg/m3时,H2S去除率保持在86.53%～94.79%,平均去除率为90.60%;去除负荷为59.14～122.63 g/(m3·h),平均去除负荷为81.47 g/(m3·h).对甲苯和四氢呋喃的平均去除率为66.84%和59.89%.技术经济分析表明,处理1 000 m3废气投资费用为13.32万元,H2S处理费用为5.23元/kg.     

约束空间可燃气体燃烧爆轰特性的数值研究

在可燃气体的输送、贮存、加工和使用过程中,容易发生可燃气体的燃烧和爆炸事故。文中基于有限体积方法,采用五阶WENO格式进行左右状态量的重构后,利用ROE格式进行空间离散,自行开发程序对甲烷氧气的气相爆轰波传播过程进行了数值研究。计算结果表明:在CH4质量分数为10%的混合气体中,高温高压气团可诱导气相发生爆轰,爆轰波以2133.3 m/s的速度传播。在带有障碍物的约束空间内,文中分析了障碍物不同高度、不同间距条件下爆轰波传播时波的绕射、马赫反射等现象,给出障碍物表面压力随时间变化历程和冲量值,揭示波与障碍物的相互作用机理以及由此引发流场的变化规律,为有效地控制可燃气体的燃烧速率、防治爆炸灾害的发生提供理论依据。     

Explosibility and thermal decomposition behavior of nitrile rubber dust in industrial processes

The formation of nitrile rubber (NBR) dust clouds during processing can lead to a potential dust explosion under certain conditions. However, the potential explosion hazard posed by NBR dust is usually overlooked by enterprises. In this paper, the explosive properties of NBR dust are investigated using a Hartmann tube, a G-G furnace, and a 20 L explosion chamber. The results showed that NBR dust could cause explosions severe enough to be classified as St-1. In addition, the thermal decomposition behavior of NBR dust under combustion conditions was investigated using a combination of thermogravimetric analysis coupled with Fourier transform infrared spectroscopy (TGA-FTIR). The results indicated that in the early stage, NBR dust mainly undergoes self-thermal decomposition to produce a large amount of combustible gas, which combines with oxygen to form a mixed gas and cause a gas-phase explosion. In addition, the participation of oxygen could lower the initial temperature of NBR dust thermal decomposition. As a result, decomposition occurred more quickly and a large amount of combustible gas was produced, thus expanding the range of dust explosions. Furthermore, these combustible gases exhibit varying degrees of toxicity, seriously affecting the life and health safety of relevant personnel. This work provides theoretical guidance for the development of safe procedures to prevent and address problems during NBR dust processing in enterprises.     

LFX-20型逆燃式医疗废物焚烧炉二恶英实测分析

概述我国目前医疗废物焚烧处置中的主要炉型,着重介绍LFX-20型逆燃式焚烧炉焚烧处置医疗废物的实际运行工况。在1燃室、2燃室平均温度分别为869.5℃和898.7℃条件下,对医疗废物焚烧烟气进行检测。各项常规指标均低于国标限值,二恶英检测中其质量浓度实测值为15ng/m3,相应毒性当量为0.46ngTEQ/m3,同时对医疗废物焚烧后产生烟气中二恶英和灰渣的检测结果进行了分析,焚烧后底渣体积约为焚烧前医疗废物体积的1/10,重量为原来的12%～18%,飞灰热灼减率为34.6%,并给出分析结果。     

综放采空区瓦斯与煤自燃多场耦合模拟研究

为了分析瓦斯与煤自燃多场耦合致灾特性,结合瓦斯抽采引起的采空区混合气体流动、气体组分渗流与采空区渗透率变化、固气两相热量传输等多物理过程,建立了基于综放采空区高位钻孔瓦斯抽采的热-流-化多场耦合数学模型,采用COMSOL软件模拟了综放采空区高位钻孔抽采瓦斯诱导煤自燃过程,阐明了瓦斯与煤自燃多场耦合致灾机理,得到了寸草塔二矿31102综放采空区氧化带范围与高温范围,并探讨了抽采强度对综放采空区氧浓度场与温度场的影响。研究结果表明:高位钻孔抽采瓦斯有效地降低了回风巷瓦斯浓度,保证了31102综放工作面安全高效回采。增大综放采空区高位钻孔抽采瓦斯强度不能保证煤自燃安全性,二者存在矛盾,在得到高效抽采瓦斯的同时,会造成进风侧氧化带宽度增加,采空区氧化带边界向深处蔓延,扩大煤自燃高温区域,漏风携氧充分的参与煤氧复合反应,采空区最高温度逐渐上升,煤自燃风险增大。     

垃圾焚烧厂对环境空气中二噁英影响研究

本文通过对垃圾焚烧炉废气和周边环境空气采样,采用同位素稀释-高分辨气相色谱/高分辨质谱(HRGC-HRMS)法分析样品中二噁英浓度。废气样品中二噁英总浓度为0.919~1.152 ng TEQ/m^3,总毒性当量为0.071~0.100 ng TEQ/m^3,环境空气样品中二噁英总浓度为1.194~2.268 pg TEQ/m^3,总毒性当量为0.100~0.200 pg TEQ /m^3。比较废气与环境空气中各PCDD/Fs单体浓度的占比,得出该农村区域范围内环境空气中二噁英污染物主要来源于该垃圾焚烧炉。     

地层条件下油气混合气安全氧含量实验研究

为了确定地层高温高压环境下油气混合气的安全氧含量，避免在采油过程中形成可燃性混合气体引发燃烧或者爆炸事故，保证注空气采油工艺过程的安全性，设计了1种测试地层高温高压环境下油气混合气体安全氧含量的实验装置；通过对采油现场井筒内的气体进行取样分析，选取一定组分的混合气体，在理论分析的基础上，对混合气体分别在1，5，10 MPa和40，120℃条件下的安全氧含量进行了实验研究，并将实验结果与理论分析结果进行了比较分析。研究结果表明:随着温度和压力的升高，安全氧含量逐渐降低；在地层高温高压环境下所测得的安全氧含量要远低于常温常压下的理论估算值；在10 MPa，120℃时达到8.27%，很大程度上增加了采油工艺过程的危险性。     

基于不同漏风源浅埋煤层采空区自燃“三带”分布规律研究*

为解决浅埋自燃煤层采空区因地表及工作面漏风而自燃的难题,以沙坪煤矿1818工作面为例,利用SF6示踪法检测采空区地表漏风通道和风速,利用FLUENT数值模拟分析不同漏风源采空区自燃“三带”分布的特征,并通过现场束管测试结果对比分析浅埋煤层采空区地表漏风对自燃“三带”分布的影响,同时限定工作面最小推进速度,确保工作面的安全生产。研究结果表明:地表漏风风速为0.06～0.30 m/s,漏风通道多且复杂;相比于工作面单一漏风源,有地表漏风存在时,自燃危险性加大;限定工作面最小推进速度为1.24 m/d。因此,多漏风源煤层开采条件下自燃“三带”分布的确定对浅埋藏自燃煤层采空区遗煤自燃预测预报及预防工作具有重要的指导和借鉴意义。     

多元可燃性气体爆炸压力与中间产物发射光谱特性的耦合研究

工业生产中爆炸事故往往是由多元可燃气体与空气混合后遇到明火而引起的，为研究乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、一氧化碳（CO）、氢气（H₂）对甲烷爆炸特性的影响，选取多组分可燃气体甲烷爆炸压力特性和自由基发射光谱的影响进行研究，利用陕西省工业过程安全与应急救援工程技术研究中心重点实验室搭建的多功能球形气体/粉尘爆炸实验装置和单色仪进行爆炸实验测试，同步采集时间—压力曲线、中间产物（OH，CH₂O）的发射光谱信号，考察多组分可燃气体浓度对甲烷爆炸压力特性和中间产物的影响。结果表明:在富氧状态下，多组分可燃气体加剧了甲烷—空气混合体系的爆炸剧烈程度，随着体系中氧气含量的减少、由富氧状态变为贫氧状态、促进作用逐渐减弱转变为阻尼作用，爆炸压力特性与中间产物发射光谱参数的影响规律基本保持一致，均呈高度正相关；多元混合体系爆炸剧烈程度越大，自由基发射光谱达到峰值的速度越快，自由基更早、更快的积累是加剧爆炸程度的原因之一。     

200 MW燃气流风洞高压氧气系统安全操作分析

为保证200 MW燃气流风洞高压氧气系统安全运行,从初始能量出发,对高压氧气系统充气、供气、排气时管道内的激波管流动、绝热压缩等过程进行安全分析,并提出针对性安全措施。结果表明:对于充气管道内存在的激波管流动,当驱动气体压力为20 MPa、被驱动气体压力为0.1 MPa时,激波反射后末端气体温度远远高于200 ℃,通过减小阀门开启速度,对阀前管道进行充气以减小上下游压差,可避免因绝热压缩产生的高温;供气管道充填时,管道内最高温度为73 ℃,通过控制充填速度,可进一步降低管道内氧气温度;通过高压排气、低压排气2种模式,可满足国标中对氧气流速的要求。研究结果可为氧气管道远程安全操作提供参考。     

高瓦斯易自燃工作面高抽巷瓦斯抽采与采空区遗煤自燃相互影响研究

为了实现瓦斯与煤自燃两大灾害的联合防治,首先对布置高抽巷条件下瓦斯与遗煤自燃多因素相互影响关系进行了理论分析和归纳总结。结合淮南潘二煤矿11223高瓦斯易自燃工作面,建立了带有高抽巷的物理模型,利用UDF编译了本煤层与邻近层瓦斯涌出源项、采空区三维孔隙率和低温条件下煤氧化反应氧气消耗速率。在此基础上,分析了高抽巷布置参数和抽采参数以及工作面风量对高抽巷瓦斯抽采效果和采空区自燃带分布相互影响的规律。结果表明,当工作面风量为2 000 m3/min,高抽巷布置在顶板上方40 m时,高抽巷瓦斯抽采浓度和纯量分别达32.3%和29.07 m3/min,占总瓦斯涌出量的69.71%,同时能满足实际防火的要求。研究结果可为类似条件下高抽巷最佳施工与抽采参数提供借鉴。