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...     

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%。     

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。     

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。     

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     

气体二氧化氯爆炸特性参数的测定

利用20L圆柱形可燃气体(蒸气)爆炸测试实验装置,用预先配制好浓度的盐酸溶液和亚氯酸钠溶液现场发生反应生成二氧化氯气体,对二氧化氯气体爆炸特性参数进行测定。采用TST6150动态数据储存仪和压力传感器等实验设备获得了高清晰度的二氧化氯气体爆炸压力变化曲线。通过综合分析实验结果,得到了二氧化氯气爆炸极限和爆炸压力变化规律。根据该研究结果,对于预防二氧化氯气体爆炸事故的发生提供数据参考,对指导安全生产和使用,均具有实际意义。     

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。     

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。     

可燃气体爆炸极限与阻火实验装置的改进研究

以国家专利--可燃气体爆炸极限与阻火实验装置为研究对象,结合使用该设备的体会,分析了设备在使用过程中出现问题的原因,并结合该设备的特点提出了改进方案,同时进行实验验证,取得了满意的结果.     

混合气体爆炸性现场测试实验研究

为测定现场可燃混合气体的爆炸性,对比分析了国内外实验室爆炸极限的测定装置及爆炸性判定方法,设计研制了混合气体爆炸性现场测试装置。装置实现了爆炸性环境现场的自动采样、超高温点火、高速压力和温度测定及爆炸性自行判定。开展了丙烷、乙烯和液化石油气等典型可燃气体爆炸性实验,提出了基于压力和火焰温度变化相结合的气体爆炸性判定指标,改变了传统目测判定方式。研究结果表明:20 L球和1 L爆炸腔以爆炸压力提升来判定,比管式法测定的爆炸极限范围窄,以压力提升量5%~10%判定较适宜;1 L爆炸腔以爆炸过程温度提升量来判定,爆炸极限范围比以爆炸压力提升量判定宽,与目测观察的管式测定法相比,略宽于管式测定法和大部分文献数据。     

油页岩利用过程粉尘爆炸研究现状及趋势分析

在石油资源日益紧张的形势下,我国油页岩资源的开发利用正得到前所未有的重视,但其利用过程潜在的粉尘爆炸危险性并未引起关注。对国内外有关油页岩粉尘着火、爆炸的文献进行了综述,约旦学者对油页岩粉尘爆炸下限、着火温度及惰化粉尘对下限的影响进行了持续性的研究。国内学者多涉及油页岩利用工艺的研究,只注重页岩油蒸气的爆炸风险,多采用经验公式的方法进行分析,具有较大的局限性。根据爆炸风险控制原理,提出了油页岩粉尘防爆安全需要进一步进行的基础研究工作,突出了加强油页岩粉尘和蒸气杂混物爆炸机理研究的重要性。     

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。     

氧气瓶内附油脂充氧过程爆炸分析与计算

分析总结了氧气钢瓶物理爆炸和化学爆炸的原因。针对2009年某市发生的一起氧气瓶内含油脂爆炸事故,系统分析了国内曾经发生的几次因油脂导致气瓶爆炸事故。油脂进入到氧气瓶内大都是由于误操作。油脂与高压纯氧接触会发生剧烈的自燃氧化放热,使瓶内的氧气迅速升温升压,超出气瓶承压极限导致爆炸破裂。分析比较发现由油脂导致的气瓶爆炸,其破坏程度不如混入可燃气体导致的气瓶爆炸剧烈,一般不是粉碎性爆炸。在正常的充氧过程中,氧气瓶温度会升高,采用变质量热力学中的方法,计算说明气瓶在充装过程中氧气温度的具体变化。充氧温度计算为充氧工作人员提供参考,如发现异常情况,可以及时地控制和预防。由现场压力表可知氧气瓶在充装至12MPa时发生爆炸,而氧气瓶最小爆炸压力为37.6MPa,油脂燃烧放热,计算可知致使钢瓶爆炸破裂所需要的最小油脂量,为66.4-79.6g。不同的充装压力下发生爆炸,所需要的最小油脂量不同,充装压力越高,爆炸所需要的最小油脂量越少。     

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。     

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。     

小环境密闭空间初始压力对预混合可燃性气体爆炸的影响

在工程应用中,初始压力的增高一般都能提高预混合可燃性气体爆炸的强度,缩小反应设备的体积.因此研究在小环境密闭空间下初始压力的变化对预混合可燃性气体爆炸的特性与规律是十分必要的.本文运用AutoReaGas爆炸仿真模拟器定量研究了小环境密闭空间的初始压力对预混合可燃性气体爆炸的影响.其结果表明,在相同小环境密闭空间尺寸下利用AutoReaGas爆炸仿真模拟器充入相同条件的预混合可燃性气体.其预混合气体密度、冲击波产生的超压都随着初始压力的增加而增大;并且爆炸超压与初始压力呈近似的线性关系;但各个观测点的温度和速度并不随着初始压力的增加而变化.研究所取得的成果可为今后的工程应用提供一定的理论数据指导.     

障碍物对火焰传播过程影响数值模拟

采用CFD软件AutoReaGas建立典型的物理模型及数值模型来研究管道内障碍物对可燃气体爆炸火焰传播的影响规律。结果表明,障碍物间距、阻塞率的改变会对爆炸场内的火焰传播速率产生巨大影响。障碍物间距的改变对火焰传播速率的影响是一个先增大后减小的过程;低阻塞率下,火焰传播速度较低。但随着阻塞率的增大可燃气体爆炸火焰传播速度得到明显的增大。为障碍物对可燃气体爆炸传播规律的影响的进一步研究提供了理论依据。     

初始瓦斯浓度对爆炸温度影响实验研究*

为探索瓦斯爆炸过程中温度变化规律,基于球形爆炸实验,研究不同初始瓦斯浓度条件下爆炸温度及爆炸温度与爆炸压力之间的相互作用关系。结果表明:随初始瓦斯浓度升高,在6.5%(低浓度)、9.5%(当量浓度)、12%(高浓度)时出现爆炸温度极大值,分别为995,932,1 153 K;爆炸过程中温度延迟时间及升温时间与初始瓦斯浓度曲线均呈U型变化,当初始瓦斯浓度约为9.5%(当量浓度)时,温度延迟时间及升温时间变化较小;当初始瓦斯浓度在爆炸上限浓度（16%）和下限浓度（5%）附近时,受瓦斯浓度影响变化较大;初始瓦斯浓度在9.5%时,瓦斯爆炸过程中的压力波促进火焰燃烧波的反向传播,出现二次升温现象。研究结果可为完善瓦斯爆炸温度变化机理、提高灾害防控技术提供依据。     

可燃气体燃爆特性综合试验装置构建与甲烷试验

为研究半开敞空间内可燃气体爆炸过程,设计带有泄压面的气体爆炸室,并在此基础上构建一套可燃气体燃爆特性综合试验装置。运用该试验装置,研究预混塔内甲烷气体分层现象以及甲烷爆炸浓度与最小点火能之间的变化规律。甲烷分层试验结果表明:静置一段时间后,预混塔中甲烷浓度随高度的增加而增大。最小点火能试验结果显示,当甲烷的试验爆炸体积分数在10%～13%时,其浓度与点火能之间呈现比较平缓的变化关系,而当其体积分数小于10%或大于13%时,浓度稍微变化,其点火能将发生明显变化。