个分问题的研究:①单组分可燃气体爆炸极限研究;②含氧可燃气体爆炸极限研究;③含氧及惰性气体的混合气体爆炸极限研究(条件允许应通过一定数量的试验进行修正或进行商业软件的模拟验证);④一定压力、温度条件下的爆炸极限研究(条件允许应通过一定数量的试验进行修正或进行商业软件的模拟验证);⑤爆炸极限安全评估;⑥临界氧含量研究;⑦工程安全条件下的氧含量确定。研究的技术路线见框图。
根据现有的爆炸极限研究理论与研究成果,可以较容易得到常温常压下煤层气的爆炸极限范围及临界氧含量,这里所说的常压是指压力为101325Pa,本报告中除标准大气压用的是绝对压力以外,其余所提到的工程设计压力,包括图、表中的所有压力都是相对压力;常温是一个温度范围(293.15±5K),除明确给出温度值外,常温均指这一个温度范围。当温度或压力超过常温或常压时,就要根据具体情况选择适当的研究方法确定爆炸极限范围。本课题的研究要求对XXX工程的煤层气脱氧、加压、液化工艺是否安全进行研究,为此我们采用如下的研究方案:以甲烷在常温常压下的爆炸极限为基础,利用含氧、惰性气体修正公式及多组分燃气爆炸极限的计算公式,并分别对压力或温度参数各自进行爆炸极限修正计算,或者对温度、压力进行综合的爆炸极限修正计算,这样就可以满足XXX煤层气脱氧、加压、液化工艺的爆炸极限及临界氧含量研究。针对贵方提出的3个问题:1、脱氧后,混合气体加压到5MPa,气体温度升高,此时有无可能发生爆炸;2、脱氧气体加压后进行深冷液化,由气相转变为液相,随着转化进行,甲烷浓度逐渐变小,是否会进入爆炸极限区域;3、产品气在液化后储存在储罐时,储罐内的液态甲烷会有小部分挥发气化,是否会进入爆炸极限区。进行了分析,上述3个问题可以归结为7个分问题的研究:①单组分可燃气体爆炸极限研究;②含氧可燃气体爆炸极限研究;③含氧及惰性气体的混合气体爆炸极限研究(条件允许应通过一定数量的试验进行修正或进行商业软件的模拟验证);④一定压力、温度条件下的爆炸极限研究(条件允许应通过一定数量的试验进行修正或进行商业软件的模拟验证);⑤爆炸极限安全评估;⑥临界氧含量研究;⑦工程安全条件下的氧含量确定。研究的技术路线见框图。
爆炸三角图是判断可燃气体混合物爆炸极限及最小氧含量的一种有效方法,图4为甲烷、氧气、氮气的爆炸三角图,其中甲烷的临界氧浓度约为12%,比化学反应式计算的最小氧含量要高,与实验值相同。三角图表示爆炸范围是非常方便的,图中L1,L2,临界氧浓度和U1,U2围成的近似三角区为可燃性气体的爆炸范围。L2,U2为可燃性气体在氧气中的爆炸下限和爆炸上限,L1,U1为可燃性气体在空气中的爆炸下限和爆炸上限,通过爆炸范围与顶点C的直线为空气线,空气线在O—N的交点处氧气浓度为20.95%。图中,连接顶点为C与N的一边是氧浓度为零的线。平行这条边的直线,表示氧浓度为一定值的混合物,与该边平行而与爆炸三角区项点相切的那条线,是要求的含氧量安全限值.