[發明專利]一種混合可燃氣體的爆炸極限計算方法

有效

• 申請號: 201810102343.7
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108345734B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 羅振敏;郝強強;王濤;程方明;鄧軍;王秋紅;王亞超;劉博;張江;易欣
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 韓曉娟

本發明公開了一種混合可燃氣體的爆炸極限計算方法，涉及化工生產和礦井瓦斯爆炸防控技術領域，首次將理?查特里爆炸極限計算公式以計算程序的方式使用，提出了一種多組分混合可燃氣體爆炸極限極值的預測方法，同時以自適應的方式計算爆炸極限，在只確定具體氣體種類的情況下就可以計算混合氣體的爆炸極限，并能找到此爆炸極限下的各組分氣體的體積分數，為工業生產中爆炸抑制提供指導。

技術領域

本發明涉及化工生產和礦井瓦斯爆炸防控技術領域，特別是涉及一種主要由有機烴類氣體構成的混合可燃氣體的爆炸極限計算方法。

背景技術

燃燒爆炸作為人類獲取能量的一種重要方式，如果在不受控制的時間、空間環境下發生，會給人們帶來巨大的生命財產損失。可燃氣體爆炸災害的發生，主要是由于可燃氣體泄漏或煤礦的瓦斯突出后，與空氣混合后形成適宜濃度的可燃混合氣體，被點火源點燃，逐步形成湍流燃燒、爆燃甚至爆轟造成的。在一般情況下，運輸可燃氣體的管道是安全的，因為在管網所輸送的易燃易爆氣體都是純氣體，沒有摻雜氧氣或其它氧化劑。但是在建設施工不當，地震，年久失修或其他不可預見的特殊情況下，造成管道網破裂和受損。在低壓傳送燃氣的情況下就有可能在破裂和受損局部壓力降低，引起外界空氣進入管道網，使下游管網內的燃氣成為與空氣的預混氣。該預混氣到達爆炸極限時，便給回火和爆炸創造了必要條件。一旦遇到明火、雷擊或者其他情況造成的燃燒條件時，就會產生火焰或爆炸，引發嚴重的安全事故。

為了減小混合氣體爆炸的發生概率，做好相關的防爆、抑爆工作是非常有必要的，可燃混合氣體發生爆炸并不是在任意濃度下都能夠發生的，當可燃氣體與空氣混合后在一定濃度時遇點火源才能發生爆炸反應，混合可燃氣體能否發生爆炸反應需要對比兩個重要的參數即爆炸下限和爆炸上限，整個可燃混合氣體的濃度在混合氣體爆炸上、下極限之間內時遇點火源才能發生爆炸，控制混合氣體的濃度是阻斷可燃氣體發生爆炸的重要環節。現在發生的可燃混合氣體爆炸，大部分混合氣體都是由于烴類等有機可燃氣體構成，所以尋找一種能夠快速計算此類混合氣體爆炸極限的方法是刻不容緩的。

一組混合氣體在計算整體爆炸極限時，每種氣體的體積分數對整個混合氣體的爆炸極限都是有影響的，而現在大部分常見氣體的爆炸極限都是已經得到測量的，不需要我們再去單獨測量，如甲烷(CH4)爆炸上限15％、爆炸下限5％，可燃混合氣體爆炸極限的確定對于整個防爆、抑爆具有重要的指導意義，與此同時對于整個混合可燃氣體爆炸極限的確定也取得了比較完善的理論。

現有技術中，可燃混合氣體爆炸上、下極限的數值確定主要有以下兩類方法：

第一類：通過試驗獲得所需可燃混合氣體爆炸極限

第二類：通過理論預測模型對多元混合氣體的爆炸極限進行預測

該類方法主要包括三種常用方法：第一種是理-查特里經驗方程或其改進公式：應用于計算組成復雜的可燃氣體混合物的爆炸極限，該公式適用于各組分之間不反應，燃燒時無催化作用的可燃氣體混合物的爆炸極限的計算，該公式尤其對有機烴類混合氣體的計算準確性更高：

式中，L_m-混合氣體爆炸極限，％；

L₁、L₂、L₃、L_n-混合氣體中各組份的爆炸極限，％；

V₁、V₂、V₃、V_n-各組份在混合氣體中的體積分數，％。

第二種是恒定絕熱火焰溫度法：通過在爆炸極限處觀測鏈烷烴所具有的恒定絕熱火焰溫度來實現爆炸極限的預測；

第三種是體積濃度經驗公式法：通過采取線性或非線性回歸方法，對混合氣體爆炸極限與各組分濃度之間的內在定量關系進行統計學習，得到相關的經驗公式，從而實現通過各組分的體積濃度預測混合氣體爆炸極限的功能。