【摘要】：在煤礦生產(chǎn)過程中,煤炭自燃、二次爆炸等都極易導(dǎo)致高溫環(huán)境,為研究極高溫條件下瓦斯爆炸極限的變化規(guī)律,利用1 L極高溫氣體爆炸特性測試系統(tǒng)對瓦斯在25、100、200、300、400℃初始溫度條件下的爆炸極限進行了實驗研究。結(jié)果表明:在25~400℃范圍內(nèi),瓦斯爆炸極限與初始溫度大致呈線性關(guān)系,且初始溫度由25℃升高到400℃時,瓦斯爆炸上限升高了7.7個百分點,爆炸下限下降了1.53個百分點;隨初始溫度升高,瓦斯爆炸范圍增大,爆炸危險性增大。研究得出的結(jié)論為預(yù)防煤礦極高溫條件下瓦斯爆炸事故提供了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

升高5%～7%以上作為爆炸的判定依據(jù)［3］。前2種方法都是通過觀察火焰情況來判斷發(fā)生爆炸與否，從而計算得出爆炸極限;后2種方法都是通過測定點火前后壓力變化情況來判斷發(fā)生爆炸與否，從而確定爆炸極限。2實驗系統(tǒng)與方法2．1實驗系統(tǒng)實驗采用自行研制的1L極高溫氣體爆炸特性測試系統(tǒng)進行，該實驗系統(tǒng)主要由1L爆炸罐體、加熱系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，其原理圖如圖1。該裝置類似于美國材料與試驗協(xié)會E918－83中的實驗裝置，且可用于測試極高溫條件下易燃易爆氣體的爆炸特性。圖11L極高溫氣體爆炸特性測試系統(tǒng)原理圖加熱系統(tǒng)由加熱器、保溫層、溫度傳感器組成，實驗時預(yù)設(shè)一目標(biāo)溫度，加熱器便開始加熱，通過溫度傳感器實時監(jiān)測爆炸罐體內(nèi)溫度，等罐體內(nèi)溫度達到目標(biāo)溫度時，控制系統(tǒng)便控制加熱器停止加熱;配氣系統(tǒng)由高壓氣體、壓力傳感器、進樣電磁閥組成，實驗采用氣體體積分壓的方式進行配氣，壓力傳感器實時監(jiān)測爆炸罐體內(nèi)氣體壓力，控制系統(tǒng)通過控制進樣電磁閥實施配氣。2．2實驗方法實驗測試時先對實驗系統(tǒng)進行總體檢查，確保各連接部位完好且無漏氣現(xiàn)象。通過控制系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)將罐體內(nèi)溫度升高到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，用真空泵將爆炸罐體抽至真空度為0．005MPa，然后將一定壓力的瓦斯和空氣分別充入爆炸罐體內(nèi)，待氣體混合均勻并充分預(yù)熱后，，開啟點火系統(tǒng)引燃混合氣體，同時，計算機采集系統(tǒng)接收實驗數(shù)據(jù)。參照美國材料與試驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)判斷爆炸發(fā)生與否，即爆炸后壓力超過原來壓力7%以上為發(fā)生爆炸的判據(jù)。2．3環(huán)境條件實驗是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(0．101MPa)條件下進行的，實驗室環(huán)境溫度在16～30℃之間，實驗室環(huán)境相對濕度在60%～90%ＲH之間。爆炸前罐體內(nèi)混合氣體處于靜止無湍流狀態(tài)，?

3．2高溫條件下爆炸極限結(jié)果分析采用1L極高溫氣體爆炸特性測試系統(tǒng)，對瓦斯在初始溫度為25、100、200、300、400℃時的爆炸極限進行了測定。25℃時，不同濃度瓦斯爆炸壓力隨采樣時間的變化情況如圖2。圖2爆炸壓力隨采樣時間變化圖由圖2可見，點燃點火藥頭時的最大爆炸壓力為0．018MPa，瓦斯?jié)舛葹?7．2%時的最大爆炸壓力為0．025MPa，因此，判定25℃時，瓦斯的爆炸上限為17．2%。以此類推，可以測出其它各溫度測點的爆炸極限。瓦斯爆炸上限和爆炸下限隨初始溫度的變化情況圖如圖3、圖4。圖3瓦斯爆炸上限隨初始溫度變化情況圖4瓦斯爆炸下限隨初始溫度變化情況由圖3、圖4可以看出，在初始溫度為25～400℃范圍內(nèi)，瓦斯爆炸極限與初始溫度接近線性關(guān)系，并且在此范圍內(nèi)，瓦斯爆炸上限隨著初始溫度升高而升高，瓦斯爆炸下限隨著初始溫度升高而降低。初始溫度由25℃升高到400℃時，瓦斯爆炸上限升高了7．7個百分點，瓦斯爆炸下限下降了1．53個百分點。將瓦斯爆炸極限與初始溫度之間的關(guān)系進行擬合，得到如下所示一元線性回歸方程:L=L0+CT(T－25)(1)式中:L為爆炸極限，%;L0為初始溫度為25℃時的爆炸極限，%;CT為溫度每升高1℃時爆炸極限的變化幅度，%/℃;T為初始溫度，℃。式(1)中各參數(shù)取值以及相關(guān)系數(shù)Ｒ2的數(shù)值見表2。表2爆炸極限擬合公式中的參數(shù)L/%L0/%CT/(%·℃－1)Ｒ2爆炸上限17．3000．0210．998爆炸下限4．652－0．0040．996關(guān)于初始溫度對瓦斯爆炸極限的影響，可以從反應(yīng)動力學(xué)方面來進行討論，阿累尼烏斯(SvanteAugustArrhenius)曾提出反應(yīng)速率常數(shù)k與反應(yīng)溫度T之間有如下關(guān)系［10］:k=k0exp(－EαＲT)(2)式中:k為阿累尼烏斯反應(yīng)速率常數(shù)，m3/(s

【參考文獻】

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1 姚潔;蔣軍成;潘勇;;初始溫度對可燃?xì)怏w爆炸下限影響的研究[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2012年02期

2 劉振翼;李浩;邢冀;黃平;周軼;;不同溫度下原油蒸氣的爆炸極限和臨界氧含量[J];化工學(xué)報;2011年07期

3 黃子超;司榮軍;張延松;李潤之;;初始溫度對瓦斯爆炸特性影響的數(shù)值模擬[J];煤礦安全;2012年05期

4 金滿平;張帆;孫峰;徐偉;石寧;謝傳欣;;溫度對烴類物質(zhì)爆炸極限的影響及其預(yù)測模型研究[J];中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù);2013年09期

5 盧楠;陳德展;董川;;瓦斯爆炸極限及反應(yīng)熱力學(xué)溫度的計算[J];山東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年04期

【共引文獻】

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1 馬忠斌;;20L爆炸容器內(nèi)甲烷爆炸特性參數(shù)分布規(guī)律模擬研究[J];礦業(yè)安全與環(huán)保;2014年04期

2 司榮軍;;溫度壓力耦合對甲烷爆炸極限影響的試驗研究[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2014年04期

3 周軼;劉振翼;錢新明;李浩;潘振祥;鄒貴福;;注空氣管內(nèi)原油蒸氣爆炸過程數(shù)值分析[J];科技導(dǎo)報;2012年22期

4 李銀昌;杜揚;梁建軍;歐益宏;;環(huán)境溫度對汽油蒸氣爆炸下限的影響[J];后勤工程學(xué)院學(xué)報;2013年02期

5 張俊明;袁鵬;郭繼香;許偉寧;宋永會;;基于MATLAB模擬的石化企業(yè)蒸餾裝置泄漏擴散環(huán)境風(fēng)險分析[J];環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報;2013年03期

6 張利明;孫雷;王雷;夏彪;候大力;;注含氧氮氣油藏產(chǎn)出氣的爆炸極限與臨界氧含量研究[J];中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù);2013年05期

7 劉文輝;蔣新生;周建忠;王冬;;不同環(huán)境條件油氣爆炸極限測試模擬實驗系統(tǒng)[J];后勤工程學(xué)院學(xué)報;2013年06期

8 金滿平;張帆;孫峰;徐偉;石寧;謝傳欣;;溫度對烴類物質(zhì)爆炸極限的影響及其預(yù)測模型研究[J];中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù);2013年09期

9 劉文輝;蔣新生;何標(biāo);孫國駿;;氧氣體積分?jǐn)?shù)對油氣爆炸特性的影響[J];后勤工程學(xué)院學(xué)報;2014年05期

10 王艷秋;宋考平;孫建松;;特低滲透油田注空氣驅(qū)油調(diào)研及認(rèn)識[J];中外能源;2012年04期

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1 劉貞堂;瓦斯（煤塵）爆炸物證特性參數(shù)實驗研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2010年

2 祝釗;瓦斯抽采安全防護關(guān)鍵技術(shù)及多級防護系統(tǒng)研究[D];大連理工大學(xué);2014年

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1 黃永亮;紅外吸收式甲烷濃度報警器研制[D];哈爾濱理工大學(xué);2011年

2 胡婷婷;瓦斯爆炸及催化氧化的機理研究[D];山西大學(xué);2010年

3 楊興春;濕式電除塵器泄爆過程的模擬研究[D];河北科技大學(xué);2013年

4 朱靜麗;熱氣溶膠滅火劑抑制油池火規(guī)律研究[D];南京理工大學(xué);2014年

5 張佳;臭氧氧化法結(jié)合鈉法吸收同時脫硫脫硝研究[D];華東理工大學(xué);2014年

6 姜海鵬;煤塵濃度對瓦斯爆炸極限的影響研究[D];煤炭科學(xué)研究總院;2014年

7 陳若釗;瓦斯抽采管路內(nèi)的爆炸流場模擬研究[D];遼寧石油化工大學(xué);2014年

8 崔曉娜;沈150塊低滲透油藏水驅(qū)后注空氣可行性研究[D];東北石油大學(xué);2014年

9 金潮;高溫冶金爐煤氣爆炸特性研究[D];東北大學(xué);2013年

【二級參考文獻】

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1 李剛;李玉峰;苑春苗;;高溫和高壓下CBM的爆炸極限[J];東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年04期

2 李宇紅,祁海鷹,張宏武;甲烷預(yù)混燃燒火焰的詳細(xì)數(shù)值模擬[J];工程熱物理學(xué)報;2002年01期

3 申志兵;何衍興;高春艷;李列平;;可燃?xì)怏w爆炸極限與阻火實驗裝置的改進研究[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2009年09期

4 李成兵;吳國棟;經(jīng)福謙;;CH_4-O_2-N_2預(yù)混氣體爆炸二維數(shù)值模擬[J];高壓物理學(xué)報;2009年05期

5 黃超,楊緒杰,陸路德,汪信;烷烴高溫下爆炸極限的測定[J];化工進展;2002年07期

6 劉振翼;李浩;邢冀;黃平;周軼;;不同溫度下原油蒸氣的爆炸極限和臨界氧含量[J];化工學(xué)報;2011年07期

7 劉光永;;可燃物質(zhì)的爆炸極限數(shù)據(jù)[J];化學(xué)工業(yè)與工程;1992年03期

8 翟志勇;;氫氣爆炸極限實驗的探究與啟示[J];教學(xué)儀器與實驗;2010年09期

9 劉彬;;有機可燃?xì)怏w爆炸極限的推薦計算方法[J];昆明理工大學(xué)學(xué)報(理工版);2007年01期

10 何博文,高廣偉,汪洪斌;環(huán)境高溫對甲烷爆炸極限的影響[J];煤礦安全;1988年11期

【相似文獻】

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1 近藤重雄;李淑金;;磷烷的爆炸極限[J];低溫與特氣;1989年04期

2 彭湘濰;;可燃性有機物爆炸極限的計算[J];化學(xué)工程師;1990年05期

3 ;幾種石油產(chǎn)品的爆炸極限(%)[J];消防科技;1991年03期

4 黃超,楊緒杰,陸路德,汪信;一元醇非常溫爆炸極限的測定[J];天然氣化工;2002年05期

5 黃超,楊緒杰,陸路德,汪信;高溫醇水體系爆炸極限的測定[J];公安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年05期

6 晨曉霓;劉斌;胡婷婷;董川;;瓦斯爆炸極限及其熱力學(xué)分析計算[J];山西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年04期

7 季云娣;曹亮;周月紅;李楠;;高溫乙二醇在不同水和氮氣含量下爆炸極限的測定[J];上�；�;2010年05期

8 陳行表;關(guān)于熱爆炸的極限理娭[J];化學(xué)世界;1962年03期

9 王金泉;李自明;紀(jì)秀英;劉象坤;;乙苯氫過氧化物的穩(wěn)定性及靜態(tài)燃燒爆炸極限的測定[J];石油化工;1979年01期

10 李繼忠;對《混合燃?xì)獗O限計算方法的補充》一文的修正意見[J];煤氣與熱力;1984年06期

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1 劉村;顧雄毅;隋志軍;;丙烷脫氫氧化反應(yīng)體系爆炸極限的實驗研究[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會2009年度學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

2 張銳;馬志光;曹強;國鋒;程逵煒;顧榕彬;陳光明;;可燃性制冷劑爆炸極限實驗裝置研究[A];制冷空調(diào)新技術(shù)進展——第三屆制冷空調(diào)新技術(shù)研討會論文集[C];2005年

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1 謝新財;爆炸極限下的生死之搏[N];人民公安報·消防周刊;2012年

2 艾麗;氯乙烯氣體竄入常壓加水系統(tǒng)[N];中國化工報;2005年

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2 田貫三;可燃制冷劑爆炸理論與燃燒爆炸抑制機理的研究[D];天津大學(xué);2000年

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1 劉村;丙烷氧化脫氫爆炸極限的研究[D];華東理工大學(xué);2010年

2 傅志遠(yuǎn);可燃性混合氣體（蒸氣）安全含氧量研究[D];中北大學(xué);2005年

3 姜海鵬;煤塵濃度對瓦斯爆炸極限的影響研究[D];煤炭科學(xué)研究總院;2014年

4 李玉峰;非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件下CBM爆炸參數(shù)特性試驗研究[D];東北大學(xué);2011年

5 王曉明;可燃制冷劑燃爆特性的理論及實驗研究[D];天津大學(xué);2012年

6 劉毛毛;環(huán)氧乙烷熱危險性研究[D];青島科技大學(xué);2014年

本文編號：2586602