油页岩含氧干馏工艺流程爆炸极限分析

根据干馏工艺流程配入适量氧气,可以降低载热气体需要预热的温度,以实现低能耗、易于工业生产的特点,设计了一套新型的有氧干馏工艺流程。有氧干馏工艺因其过程中存在可燃性混合物,有发生爆炸事故的可能性,通过实验对所收集的不同温度下的干馏气体的成分与含量进行了分析,结合爆炸极限理论,对该有氧干馏工艺流程的不同温度、不同惰性气体含量条件下可燃气体爆炸极限进行了分析计算。结果表明,可燃气体的浓度在整个反应升温过程中始终没有进入爆炸危险区域,说明该实验装置不具备爆炸危险性;对干馏工艺流程中氧气的输入量的控制,可以防止该工艺流程的火灾爆炸的发生。     

新型爆炸极限测试演示装置研制成功

一种新型可燃气体动态爆炸浓度极限测试与演示装置已由中国地质大学研制成功。它可用于一般可燃气体爆炸浓度极限测试,以及连续直观观察爆炸极限范围内随可燃气体与助燃气体混合比例变化出现的各种化学反应状况。该装置使用小型空气压缩机作为助燃空气输送源,经混合器与可燃气体混合,由流量计与微调开关调节混合比,通过高压电火     

煤矿其他可燃气体对空气中甲烷爆炸极限的影响

为研究矿井火区中一氧化碳(CO),氢气(H2),乙烯(C2H4)和乙烷(C2H6)等可燃气体对空气中甲烷(CH4)爆炸极限和爆炸危险度(F值)的影响及双组份可燃气体爆炸界限和爆炸危险度的变化,采用空气中可燃气体爆炸极限测定方法完成一系列试验,测定加入不同体积分数其他可燃气体时CH4的爆炸极限。其他可燃气体的加入,均使空气中CH4和混合可燃气体的爆炸界限加宽;同时加大了CH4和混合可燃气体的爆炸危险度。试验结果表明:加入C2H4气体对CH4爆炸极限影响较大,使CH4及其双组份混合气体的爆炸危险度明显增大;加入量为2.0%时,CH4的F值增加了540%。而加入CO气体比加入C2H6,C2H4和H2等气体对CH4及混合气体的爆炸极限影响都小。     

多元可燃气体对CH_4爆炸及其自由基发射光谱影响试验

为探究矿井火区多元可燃气体对CH_4爆炸特性的影响,采用20 L多功能球形气体爆炸试验装置开展爆炸试验,采集爆炸压力参数;通过数字示波器得到CH_4爆炸关键自由基OH~*和CH_2O~*的发射光谱信息;从宏观、微观2方面分别分析多元可燃气体对CH_4爆炸特性的影响,并将两者进行关联对比。研究表明:多元可燃气体对CH_4爆炸的影响因氧气含量不同呈现不同特征,贫氧状态下多元可燃气体含量的增加对CH_4爆炸起到抑制作用,随着氧气含量的增加抑制作用逐渐减弱,最后达到富氧状态时变为促进作用;关键自由基发射光谱的相对强度与其对应的爆炸压力参数变化特征基本一致;不同自由基虽然在参与反应过程中整体变化趋势相同,但是受到氧气含量影响程度不同,相对于OH~*而言CH_2O~*在整个反应过程中更易受到氧气含量的影响。     

基于绝热火焰温度多元混合气体可燃性极限的理论预测

为了预测多元混合气体可燃性极限,通过化学平衡计算软件分析确定了气体在可燃性下限（LFL）和可燃性上限（UFL）的燃烧产物及计算绝热火焰温度（CAFT）,基于能量平衡方程和简化反应模型,分别建立了混合气体LFL和UFL预测模型。应用该预测模型对CH4、C2H4、C3H8、C3H6和CO组成的不同比例混合气体可燃性极限进行预测。结果表明:简化反应模型对于LFL和UFL预测值与文献中实验值的平均相对误差分别为2.76%和5.45%,相关系数分别为0.995和0.950;同时发现两步简化模型对含有C2H4和CO混合组分预测结果误差较大,但对于平均碳原子数大于2的混合气体,预测结果一致性较好。     

丙烯氨氧化制丙烯腈反应器开车过程尾气燃爆危险性研究

丙烯直接氨氧化制丙烯腈工艺由于反应温度高,且反应器内的气相空间存在丙烯、丙烷、丙烯腈、乙腈、氧气、氮气等可燃性气体混合物,极易发生燃爆危险。为研究和评估该工艺装置反应器尾气的燃爆特性,采用11 L爆轰管测试在400℃、40 k Pa (G)工艺条件下,装置开车进料及反应过程中不同进料配比时反应器尾气组成的爆炸极限,并以此绘制爆炸极限三元相图,最终得到爆炸极限和极限氧体积分数。结果表明:反应器内可燃尾气的爆炸上限随氧气体积分数增加而升高,爆炸下限没有明显变化;在开车进料及反应过程中,反应器可燃尾气的极限氧体积分数LOC范围在8. 0%～8. 5%。因此,为避免反应器气相空间在开车过程中发生燃爆危险,需监测反应器内氧气体积分数,并设置氧体积分数报警值小于8. 0%。     

混合均匀性对甲烷爆炸特性影响的试验研究

为探明甲烷在不同混合均匀性下的爆炸特性,预防甲烷气体爆炸,设计由喷射流混合器和静态混合器组成的2级气体混合器,并利用自行研制的可燃气体爆炸特性测试装置,试验测试不使用和使用2级气体混合器2种情况下甲烷的爆炸极限和爆炸压力。结果表明:在2级气体混合器的作用下,甲烷的爆炸下限从5. 25%降低到5. 15%,爆炸上限从17. 15%升高到17. 55%,甲烷爆炸极限范围拓宽了4. 20%,且甲烷爆炸上限受混合均匀性的影响较大;使用2级气体混合器时,甲烷爆炸压力升高,且随着甲烷体积分数的升高,爆炸压力的增幅先增大后减小,当甲烷体积分数为11%时,爆炸压力的增幅最大,甲烷爆炸压力受混合均匀性的影响也最大。     

油田注空气工艺防爆实验的研究

通过实验,研究可燃气体(甲烷)的爆炸极限规律和加入惰性气体(氮气)后可燃气体临界氧含量的变化规律,测定在特定条件下甲烷的爆炸极限范围和安全氧含量,根据实验结果,确定氧含量的安全标准并提出相应的事故预防与控制措施,确保注空气采油技术实施过程中的风险处于可控制范围内,使注空气采油技术得到更广泛的应用。     

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。     

初始温度对可燃气体爆炸下限影响的研究

研究初始温度对可燃气体爆炸下限的影响规律,运用阿累尼乌斯定律,可得出温度与化学反应速度之间的关系式,从而得出简化的温度和爆炸极限影响的模型。利用该模型对5种烷烃在不同温度下的爆炸下限实验值进行拟合相关度比较,所得爆炸下限模型平均拟合相关系数达到0.995 5。结果表明,该简化模型具有较强的可靠性。     

多元可燃性混合气体临界氧浓度的测定

可燃性气体(蒸气)的临界氧浓度目前只限于对单元气体混合物的研究,且影响因素较少提及。通过实验测定了人工煤气、液化石油气的爆炸极限和临界氧浓度,对可燃性气体(蒸气)临界氧浓度的影响因素进行了研究,所测定的数据为煤气、液化石油气的安全防爆工作提供了依据。     

基于空位溶液与DA理论的多组分气体吸附方法及验证*

为准确预测煤层气中多组分气体的吸附性能,将空位溶液与Dubinbin-Astakhov（DA）理论相结合,提出1种适用于煤层气吸附系统的多组分混合吸附模型。在模型中,吸附体系被视为气体与假设的“空位溶质”的多元混合物,吸附体系视为气相和吸附相空位溶质之间的平衡。结果表明:根据单组分气体吸附等温线,采用D-A方程计算分析了生成二元（吸附质+空位）混合物中纯组分气体的活度系数,并优化吸附参数;模型能够根据在单一温度下收集的纯组分吸附数据预测不同温度下的多组分气体吸附;模型计算结果与实测结果吻合良好,误差在10%以内,充分说明模型是切实可靠的。     

可燃制冷剂空调用开关元件点燃危险及防爆试验分析

随着全球范围对环境问题的日益重视,R290,R32等新型制冷剂因优良的环保性能和节能效果被广泛应用于空调行业,但其属于IIA级爆炸性气体,为了进一步分析其运行过程中的防爆安全性能。通过文献数据和测试分析,可燃制冷剂空调电气元件的点燃源主要来自其工作过程中产生的电气火花。其中空调开关元件最容易产生电火花、电弧,且通过试验验证这些火花或电弧能点爆（6.5±0.5）%乙烯/空气混合物。综合IEC 60335-2-40,GB 4706.32标准要求和空调开关元件的结构特征,分析确定其应符合“nC”型防爆技术要求,并能通过“nC”型爆炸试验。针对开关元件结构尺寸小、存在爆炸试验中爆炸性混合气体多次置换和负载通、断电操作的难点问题,提出一套合理可行的爆炸试验实施方案,并通过测试应用得到验证。     

多元可燃性混合气体爆炸中间产物发射光谱特性实验研究

从矿井火区实际出发,选用类似于煤矿开采现场产生的多元可燃性气体:CH4,C2H6 ,C2H4,CO,H2 ,利用瞬态光谱测量系统探究了爆炸引发阶段中间产物的光谱特征,分析了组分配比、组分浓度和甲烷浓度对压力特性和中间产物光谱的影响。研究结果表明:在多组分气体加入量较小（未形成体系贫氧状态）时,3种自由基发射光谱峰值出现时间随着甲烷浓度的增大先缩短后延长;在多组分气体加入量较大（形成体系贫氧状态）时,自由基发射光谱峰值出现时间随着甲烷浓度的增大不断延长;当其以任意比例混合后,微观反应过程中关键自由基的出现顺序为:OH自由基先于O自由基, O自由基先于H自由基出现。     

Explosion regions of 1,3-dioxolane/nitrous oxide and 1,3-dioxolane/air with different inert gases - Experimental data and numerical modelling

In this study, experimental determination and modelling investigations for the explosion regions of 1,3-dioxolane/inert gas/N₂O and 1,3-dioxolane/inert gas/air mixtures were carried out and compared. The experimental measurements were carried out at 338 K and atmospheric pressure according to EN1839 method T using the inert gases N₂, CO₂, He and Ar. The results showed that the ratio of the lower explosion limit in N₂O (LEL_N2O) to the lower explosion limit in air (LEL_air) is 0.52 and the ratio of the maximum oxygen content in air (MOC_air) to the limiting oxidizer fraction in nitrous oxide (LOF_N2O) is 0.36 ± 0.02 independent of the inert gas. When comparing the inert gas amount at the apex based on the pure oxidizing component, which is O₂ in case of air, N₂O-containing mixtures need less inert gas to reach the limiting oxidizer quantity whereas the efficiency of inert gases is in the same order. The coefficients of nitrogen equivalency however were found to differ to some extent. The explosion regions of 1,3-dioxolane/inert gas/oxidizer mixtures were modelled using the calculated adiabatic flame temperature profile (CAFTP) method as well as corrected adiabatic flame temperatures. The results indicate good agreement with experimental data for CO₂, N₂ and Ar- containing mixtures. The noticeable deviations that occur when He is the inert gas are due to the lacking transport data of that mixture.     

氢氩混合气（5%∶95%）在空气中可爆性实验研究

为研究氢氩混合气（5%∶95%）在空气中爆炸时所对应氢、氧极限含量,按照爆炸性测试标准EN 1839—2017,测试氢氩混合气在与空气的总混合气体中不同占比时的可爆性。研究结果表明:氢氩混合气（5%∶95%）在总混合气体中体积分数为76.018%~86.029%时,总混和气体具有爆炸危险性,与之对应能够发生爆炸的最低氢气体积分数为3.8%,最低氧气体积分数为2.93%,不具有爆炸性的最高氧含量为2.72%,该值较ISO 10156—2017《气体和气体混合物-气瓶阀口选择用潜在燃烧性和氧化能力的测定》中规定的极限氧含量低,研究结果可为氢氩气与空气的混合气体爆炸事故预防提供新的参考。     

Modified explosive diagram for determining gas-mixture explosibility

Determination of mine gas explosibility is definitely a significant work for mine safety especially when any mine rescue strategies are under planning or implementing. In detail, its importance can be well understood by the following two aspects: First, if a coal mine's production is under the normal conditions, the underground mine atmosphere must be monitored as a timely matter and its explosibility should also be determined shortly due to the continuous emission of methane or other combustible gases. Thus, the critical time which means a time period that combustible gases could build up to reach the lower flammable limit and then pass the upper flammable limit can be effectively watched and controlled. Second, when facing a mine rescue work or mitigating a hazard of mine accidents (gas explosion, coal fire, etc.), the explosibility determination is also very critical for miners' lives. In this paper, a widely used mine gas explosibility determination method, the Coward diagram, is going to be modified to improve its accuracy. The improvements made in this research effort include: (1) expanding the original Coward diagram; (2) correcting flammable limits; (3) redefining the nose limit for each combustible gas; (4) developing an equation to predict the excess amount of inert gas for individual combustible gas. Finally, the flowchart of the modified Coward explosibility diagram method is listed. By a cross-verification study, it shows that the modified Coward method has better accuracy and reliability and could be applied in practices.     

民居内燃气泄漏爆炸特性及其数值仿真研究进展

为研究民居内可燃气体爆炸规律及特点,预防燃气泄漏爆炸案/事件发生,提高案/事件现场勘验与侦破效率,综述受限空间内燃气爆炸的形成机理和传播特性、现场结构和障碍物对爆炸的影响规律以及爆炸后现场勘验和重建技术方法,阐述数值仿真技术在气体爆炸案件现场勘验和重建中发挥的作用。研究结果表明：民居内燃气爆炸现场特征明显异于传统爆炸类案件现场,尤其是炸点特征存在差异;数值仿真可有效揭示燃气泄漏爆炸的形成、传播和作用机理;目前,燃气爆炸实验研究方法和体系需进一步统一,以提高研究结论普适性。研究结果可为民居内燃气爆炸现场勘验和重建提供技术支持。