一種低溫瓦斯爆炸特性試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于安全領域，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境下可燃氣體爆炸特性研究的相關設備，但不能實現低溫環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。現有的低濃度煤層氣深冷液化工業化試驗裝置在_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，以便保障系統安全。因此急需一種低溫瓦斯爆炸特性試驗系統。
【發明內容】
[0004]鑒于此，本發明提供一種低溫瓦斯爆炸特性試驗方法。
[0005]本發明的目的是通過這樣的技術方案實現的，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下的壓力，然后進行檢漏。
[0010]優選的，在檢漏過程保持溫度變化不超過1°C。
[0011]優選的，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，本發明具有如下的優點:
[0020]本發明主要測試任意低溫狀態下，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，即在低溫狀態下，裝有規整填料和爆破片的壓力容器(如精餾塔)如果發生爆炸，規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]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發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的結構圖。
【具體實施方式】
[0023]以下將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。
[0024]—種低溫瓦斯爆炸特性試驗系統，包括試驗罐和分別與試驗罐連接的配氣系統、制冷系統、測量系統、點火系統和監控系統；
[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，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，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，用于爆炸試驗過程中瓦斯爆炸各特征參數數據以及環境參數數據的測試及采集；所述點火系統，用于對試驗罐內的瓦斯混合氣體進行點火；所述監控系統，用于對試驗罐的實際情況進行監控，所拍攝的畫面傳輸到地面數據處理設備并可在顯示屏幕上監控到巷道內情況。
[0030]所述配氣系統包括空壓機18、液氮發生器19、氧氣發生器20、甲烷發生器21，所述液氮發生器、氧氣發生器、甲烷發生器合并到一根總管，該總管與配氣進口連接。所述制冷系統包括液氮預冷槽22，所述液氮預冷槽連接一液氮發生器，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；所述制冷系統還包括與夾層液氮進口 16連接的液氮發生器。所述測量系統包括與配氣進口 15連接的溫度顯示器23、與靜態壓力口 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。所述點火系統包括點火頭和與點火頭連接的點火能量發生器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。所述監控系統包括攝像頭29和與攝像頭連接的視頻顯示器30。甲烷發