可燃气体(液体蒸气)的爆炸极限与最大允许氧含量的对比研究

通过实验研究了可燃气体(液体蒸气)的爆炸极限规律,从全新的角度分析了各种浓度可燃气体(液体蒸气)的最大允许氧含量的规律,并运用数值分析原理拟合出其规律函数,可从理论上求得各种浓度可燃气体(液体蒸气)的最大允许氧含量值。通过爆炸极限和最大允许氧含量规律的对比研究,分析了两者相辅相成的重要关系,指出两者从不同角度界定了可燃气体(液体蒸气)的爆炸范围,是衡量可燃气体(液体蒸气)爆炸危险性的两个重要参数。     

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。     

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。     

可燃气体爆炸破坏效应的试验研究

借助高速摄像机及ProAnalyst软件,研究可燃气体体积分数和障碍物对可燃气体爆炸破坏力的影响。测定不同体积分数下的甲烷-空气预混气体爆炸冲击波超压,和爆炸火焰波在有无乒乓球方向传播的平均速度。试验结果表明:超压和平均速度均随着甲烷体积分数的增加呈现先增大后减小的变化趋势,其最大值均出现在甲烷体积分数为10%～11%之间;同一体积分数下的甲烷-空气预混气体爆炸火焰波在有乒乓球方向传播的平均速度比没有乒乓球方向传播的平均速度大。根据试验结果,推导出可燃气体爆炸冲击波超压和爆炸火焰波传播平均速度与可燃气体体积分数之间的函数关系,并得出障碍物对爆炸火焰波传播的加速作用随着体积分数的增加呈现先加强后减弱的变化趋势。     

城镇燃气爆炸极限影响因素与计算误差的分析

可燃气体的爆炸极限是消防报警和安全使用燃气的重要参数之一 ,笔者对影响城市燃气爆炸极限的因素进行了讨论 ;同时指出有关文献上公布的燃气爆炸极限是一定条件下测定的 ,当空气中含有略低于文献公布爆炸下限或略高于文献公布爆炸上限的可燃气体 ,在一定的条件下也可能产生爆炸。对燃气爆炸极限的计算方法及其计算误差进行了分析 ,指出在使用测试或计算爆炸极限时应考虑安全系数     

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。     

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。     

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     

以氢气为主要成分的其他可燃气体对低浓度甲烷爆炸特性的影响

为研究矿井火区中一氧化碳(CO)、氢气(H_2)、乙烯(C_2H_4)和乙烷(C_2H_6)等其他可燃气体对甲烷(CH_4)爆炸特性的影响,利用可视球形气体爆炸系统开展了多元可燃气体爆炸压力特性试验,观察并分析了峰值爆炸压力、最大爆炸压力上升速率及其相应时间。通过高速摄影系统拍摄了视窗范围内爆炸火焰传播图像,基于边缘检测方法确定了火焰前锋位置,继而得到最大火焰传播速度。分析了以氢气为主要成分的其他可燃气体对低浓度CH_4-空气混合物压力特性和火焰传播行为的影响。结果表明,多元可燃气体的存在增加了低浓度CH_4-空气混合物的爆炸危险性。随混合气体体积分数增加,低浓度CH_4-空气混合物的峰值爆炸压力、最大爆炸压力上升速率和最大火焰传播速度非线性增加;此外,到达峰值爆炸压力、最大爆炸压力上升速率的时间显著缩短。     

空气中易燃易爆物质浓度测定方法及爆炸危险性评估

空气中易燃易爆物质主要是指空气中存在的可燃气体和易燃液体蒸气(简称为可燃气体)。可燃气体与空气混合时遇火源可发生燃爆的最低浓度称为爆炸下限(LEL)，用容积百分数(V％)或每立方米中的毫克数表示(mg／m^3)。最高浓度称为爆炸上限。上、下限之间的爆炸浓度称为爆炸范围。     

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。     

矿井瓦斯防爆监测氧含量线性标定

矿井火灾是采矿业面临的安全生产问题之一。该文研究的目的是评估新的矿井瓦斯防爆监测中最重要的成分氧气的检测策略,在矿井火灾中做出预见与预报。对于密封区域,发生瓦斯爆炸危险安全区时氧气浓度小于8%,按照国家标准,本矿要求氧气检测精度达到1%。氧含量监测系统受到气体气路、传感器运行、信号调理与处理情况和终端处理系统等四个方面的影响。该文通过运用计算机控制技术分别对氧含量监测系统进行硬件线性开环标定与软件线性闭环标定,并采用著名的OriginPRO数据分析软件对系统采样数据进行了分析与解读,以达到对软件线性闭环标定进行程控规划和信息实时纠正,使系统氧气含量监测灵敏限小于0.36%。     

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。     

丙烯燃爆危险性分析

为预防丙烯氧化制环氧丙烷工艺流程中丙烯燃爆危险的发生,利用5 L爆炸极限测试仪测定丙烯在空气中常压不同温度条件下的爆炸极限,得到丙烯在常压下爆炸极限随温度的变化情况;针对丙烯工艺中的典型工况,采用11 L爆轰管测定不同工况温度、压力条件下,丙烯在空气中不同氧含量下的爆炸极限,并以此绘制爆炸极限三元图,得到不同工况条件下"丙烯-氧气-氮气"混合体系的燃爆区域。结果表明:随着温度、压力及氧气含量的升高,丙烯爆炸上限明显提高,但爆炸下限变化不明显;丙烯在80℃、0.24 MPa,130℃、0.96 MPa,40℃、1.90 MPa条件下的极限氧含量(LOC)分别为11.0%,10.2%和10.8%。降低体系中氧气含量有助于预防丙烯燃爆危险的发生。     

Analysis and assessment of a critical event during an underground coal gasification experiment

The main goal of the study presented in this paper was to analyse the mechanisms affecting an Underground Coal Gasification (UCG) process and to identify possible deviations of the system from normal work to limit, or even avoid, losses. The UCG process is one of the most innovative technologies connected with the exploitation of coal deposits that are currently being tested and developed all around the world. It allows the conversion of a coal seam into gas under in situ conditions of high temperature with the use of gasifying agents such as air, oxygen, steam or with a mixture of them.The paper presents the results of the analysis and assessment of a critical event during the process: a dangerous gas accumulation that occurred during an underground coal gasification experiment in the Experimental Mine “Barbara” of the Central Mining Institute (Poland). The UCG experiment using the shaft method is described, together with its monitoring system and the problems that appeared during the process. The application of the Fault Tree Methodology allowed the establishment of the main factors that may lead to the explosion and to present possible scenarios of its occurrence.Moreover, calculations were carried out to evaluate the risk level of explosion for the gas mixture and the minimum level of oxygen in the mixture that is necessary to initiate an explosion. These calculations were based on a modification of the formula proposed by Le Chatelier. During the course of the underground experiment, original information of the process behaviour has been acquired that can be used in the preparation of other UCG experiments in operational mines to guarantee the safety and the stability of the process.     

叔丁醇燃爆危险性研究

为预防叔丁醇氧化制甲基丙烯酸甲酯工艺过程中燃爆危险的发生,利用11L爆轰管测定不同工况温度、压力条件下,叔丁醇在不同氧含量的氧氮混合气中的爆炸极限,得到不同工况条〖JP2〗件下“叔丁醇-氧气-氮气”混合体系的燃爆区域;针对工艺过程中存在水蒸汽的条件,研究了水蒸汽含量对叔丁醇燃爆的影响。结果表明:叔丁醇在80℃、015MPa,170℃、015MPa,280℃、01MPa条件下的极限氧含量分别为159%、153%和135%;随着水蒸汽含量的升高,叔丁醇爆炸极限范围变小,在80℃、015MPa,170℃、015MPa条件下当水蒸汽含量增加到27%和34%时无燃爆现象发生。     

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.