一種低溫瓦斯爆炸特性試驗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于安全領域，具體涉及一種低溫瓦斯爆炸特性試驗方法。
【背景技術】
[0002]目前，國內外尚沒有關于特殊環(huán)境下可燃氣體爆炸特性實驗研究方面的標準，我國僅有中華人民共和國國家標準.GB/T 12474 一 2008《空氣中可燃氣體爆炸極限測定方法》，該標準規(guī)定了常溫常壓條件下可燃氣體爆炸極限的測定方法。但是，對于超低溫(0°C以下)環(huán)境可燃氣體爆炸極限的測定還缺乏相應的技術手段。目前，我國部分科研院所雖有針對高溫或高壓環(huán)境下可燃氣體爆炸特性研究的相關設備，但不能實現(xiàn)低溫環(huán)境下瓦斯爆炸特性研究。
[0003]在煤層氣利用過程中，其中深冷液化工藝是利用甲烷與氧氣以及氮氣的沸點不同，在超低溫下對甲烷實施分離的技術?，F(xiàn)有的低濃度煤層氣深冷液化工業(yè)化試驗裝置在_182°C的低溫和0.3MPa的低壓下可把含氧煤層氣的分離和液化同步進行。在深冷液化過程中，甲烷濃度穿越爆炸極限范圍。在此過程中，存在較大的爆炸危險性，需對該工況條件下的甲烷爆炸極限進行測定，以便保障系統(tǒng)安全。因此急需一種低溫瓦斯爆炸特性試驗系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0004]鑒于此，本發(fā)明提供一種低溫瓦斯爆炸特性試驗方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的，一種低溫瓦斯爆炸特性試驗方法，包括以下步驟:
[0006]S1.檢查試驗系統(tǒng)氣密性；S2.進行配氣及濃度檢測；S3.點火能量，從低到高依次進行試驗，直到點爆試驗罐內的氣體。
[0007]優(yōu)選的，所述氣密性檢測包括常溫氣密性試驗和低溫氣密性試驗，
[0008]所述常溫氣密性試驗為:通過空壓機向試驗罐注入壓縮空氣至第一目標壓力，關閉壓縮空氣進氣閥，使整個試驗系統(tǒng)內充滿壓力為第一目標壓力的壓縮空氣，一段時間后，若整個系統(tǒng)內的壓縮空氣壓降不超過第二目標壓力，則認為氣密性良好；
[0009]所述低溫氣密性試驗為:常溫氣密性試驗合格后，打開閥V1、閥V2向試驗罐內膽和夾層同時通入低溫氮氣，將罐體溫度降低到第一目標溫度，并將壓力維持在試驗狀態(tài)下的壓力，然后進行檢漏。
[0010]優(yōu)選的，在檢漏過程保持溫度變化不超過1°C。
[0011]優(yōu)選的，所述配氣包括氮氣配氣、氧氣配氣和甲烷配氣；
[0012]所述氮氣配氣為:對試驗罐內膽充注一定量的液氮，利用液氮冷量對試驗罐進行降溫至目標溫度；
[0013]所述氧氣配氣為:向試驗罐內膽充注一定量的氧氣，并調節(jié)相關閥門，使氧氣達到目標溫度，同時試驗罐達到目標壓力；
[0014]所述甲烷配氣為:打開甲烷發(fā)生器出口閥使甲烷進入液氮預冷裝置，并控制液氮預冷裝置出口的甲烷溫度為目標溫度。
[0015]優(yōu)選的，所述氮氣配氣的具體過程為:打開閥門V2、V5、V10對試驗罐內膽充注一定量的液氮后關閉閥門V2，利用液氮冷量對試驗罐進行降溫；當罐內氣體溫度至第二目標溫度，壓力為第三目標壓力，關閉試驗罐排氣閥V5。
[0016]優(yōu)選的，所述氧氣配氣的具體過程為:打開氧氣鋼瓶出口閥V4使氧氣進入液氮預冷裝置，并控制液氮預冷裝置出口的氧氣溫度為第一目標溫度；同時通過V9閥門控制液氮量來調節(jié)液氮預冷裝置的換熱強度，使氧氣溫度降低；當被預冷的氧氣達到指定溫度第一目標溫度時，首先開啟罐內排氣閥V5，將罐內壓力降至第四目標壓力后關閉該排氣閥V5，之后關閉排氣閥V7同時打開進入罐內膽的進氣口閥V10，充入溫度為第一目標溫度的氧，當罐內壓力傳感器顯示壓力上升到第五目標壓力時，關閉該進氣口閥V10和氧氣鋼瓶閥門，停止充氣。
[0017]優(yōu)選的，所述甲烷配氣的具體過程為:打開甲烷鋼瓶出口閥使甲烷進入液氮預冷裝置，并控制液氮預冷裝置出口的甲烷溫度為第三目標溫度；同時通過閥門V9控制液氮量來調節(jié)液氮預冷裝置的換熱強度，使甲烷溫度降低，溫度達標后，關閉該排氣閥V7同時打開進入罐內膽的進氣口閥V10，充入溫度為第三目標溫度的甲烷；當罐內壓力傳感器顯示壓力上升到第六目標壓力時，關閉該進氣口閥V10和甲烷鋼瓶閥門，停止充氣。
[0018]優(yōu)選的，當三種氣體都充入罐內之后，采用夾層降溫方式，使混合氣體降溫至試驗所需的溫度和壓力。
[0019]由于采用了上述技術方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:
[0020]本發(fā)明主要測試任意低溫狀態(tài)下，可燃氣體的爆炸特性、填料的抑爆性能，以及安全裝置泄爆的可靠性，即在低溫狀態(tài)下，裝有規(guī)整填料和爆破片的壓力容器(如精餾塔)如果發(fā)生爆炸，規(guī)整填料與爆破片是否可以有效抑爆、泄爆，保護精餾塔本體免遭破壞，以避免人員傷亡。
【附圖說明】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中:
[0022]圖1為低溫瓦斯爆炸特性試驗系統(tǒng)的結構圖。
【具體實施方式】
[0023]以下將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[0024]—種低溫瓦斯爆炸特性試驗系統(tǒng)，包括試驗罐和分別與試驗罐連接的配氣系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)；
[0025]所述試驗罐，用于作為瓦斯爆炸特性試驗的容器。
[0026]所述試驗罐包括外膽1、內膽2、設置于內膽與外膽間的液氮夾層17、點火口 4、夾層壓力口 6、內膽排氣口 7、爆破片8、法蘭9、夾層排氣口 10、夾層溫度測量口(11)、靜態(tài)壓力口 12、瞬時壓力口 13、溫度測量口 14、配氣進口 15和夾層液氮進口 16，所述內層圍成一腔體，該腔體具有泄爆口 ；所述配氣進口、溫度測量口、瞬時壓力口、靜態(tài)壓力口、內膽排氣口分別與腔體連通；所述夾層排氣口、夾層溫度測量口、夾層壓力口、夾層液氮進氣口分別與夾層連通；所述點火口與內膽連通且點火通道伸入到內膽內，所述爆破片通過法蘭設置于泄爆口處。還包括設置于外膽外層的保溫層3。所述外膽外層與保溫層間填充有珠光砂。還包括設置于外膽外層的保溫層3，該保溫層為不銹鋼薄板，可用于防潮。所述外膽外層與保溫層間填充有珠光砂，形成珠光砂層，用于保溫。
[0027]為了保護設備及操作人員的安體，在所述點火口 4、夾層壓力口 6、內膽排氣口 7、爆破片8、法蘭9、夾層排氣口 10、夾層溫度測量口 11、靜態(tài)壓力口 12、瞬時壓力口 13、溫度測量口 14、配氣進口 15、夾層液氮進口 16與外部連接的管道上都設置有安全閥。
[0028]所述罐體的內徑為Φ250ι?πι，填料層高度為800mm，內膽高度為1000mm，壓力為
2.5MPa.Go
[0029]所述配氣系統(tǒng)，用于向試驗罐內充入甲烷、氧氣和氮氣，使試驗罐內的溫度、濃度和壓力達到試驗要求。所述制冷系統(tǒng)，用于對進入試驗罐內的氣體進行降溫預處理以及對試驗罐進行降溫；所述測量系統(tǒng)，用于爆炸試驗過程中瓦斯爆炸各特征參數(shù)數(shù)據(jù)以及環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)的測試及采集；所述點火系統(tǒng)，用于對試驗罐內的瓦斯混合氣體進行點火；所述監(jiān)控系統(tǒng)，用于對試驗罐的實際情況進行監(jiān)控，所拍攝的畫面?zhèn)鬏數(shù)降孛鏀?shù)據(jù)處理設備并可在顯示屏幕上監(jiān)控到巷道內情況。
[0030]所述配氣系統(tǒng)包括空壓機18、液氮發(fā)生器19、氧氣發(fā)生器20、甲烷發(fā)生器21，所述液氮發(fā)生器、氧氣發(fā)生器、甲烷發(fā)生器合并到一根總管，該總管與配氣進口連接。所述制冷系統(tǒng)包括液氮預冷槽22，所述液氮預冷槽連接一液氮發(fā)生器，所述液氮預冷槽的進氣口與總管連接，出氣口與配氣進口 15連接；所述制冷系統(tǒng)還包括與夾層液氮進口 16連接的液氮發(fā)生器。所述測量系統(tǒng)包括與配氣進口 15連接的溫度顯示器23、與靜態(tài)壓力口 12連接的壓力顯示器24、與夾層溫度測量口 11連接的溫度顯示器、與瞬時壓力口 13連接的壓力顯示器、與溫度測量口 14連接的溫度顯示器、與夾層壓力口 6連接的壓力顯示器、甲烷傳感器26和氧氣傳感器27，所述甲烷傳感器和氧氣傳感器分別連接一個組分顯示器25，所述甲烷傳感器與氧氣傳感器連接到一根總管，該總管分別與內膽排氣口 7、瞬時壓力口 13連接。所述點火系統(tǒng)包括點火頭和與點火頭連接的點火能量發(fā)生器28，所述點火頭安裝于試驗罐體上并伸入到罐體軸向中心線附近。所述監(jiān)控系統(tǒng)包括攝像頭29和與攝像頭連接的視頻顯示器30。甲烷發(fā)