一种低温瓦斯爆炸特性试验方法
【技术领域】
[0001]本发明属于安全领域，具体涉及一种低温瓦斯爆炸特性试验方法。
【背景技术】
[0002]目前，国内外尚没有关于特殊环境下可燃气体爆炸特性实验研究方面的标准，我国仅有中华人民共和国国家标准.GB/T 12474 一 2008《空气中可燃气体爆炸极限测定方法》，该标准规定了常温常压条件下可燃气体爆炸极限的测定方法。但是，对于超低温(0°C以下)环境可燃气体爆炸极限的测定还缺乏相应的技术手段。目前，我国部分科研院所虽有针对高温或高压环境下可燃气体爆炸特性研究的相关设备，但不能实现低温环境下瓦斯爆炸特性研究。
[0003]在煤层气利用过程中，其中深冷液化工艺是利用甲烷与氧气以及氮气的沸点不同，在超低温下对甲烷实施分离的技术。现有的低浓度煤层气深冷液化工业化试验装置在_182°C的低温和0.3MPa的低压下可把含氧煤层气的分离和液化同步进行。在深冷液化过程中，甲烷浓度穿越爆炸极限范围。在此过程中，存在较大的爆炸危险性，需对该工况条件下的甲烷爆炸极限进行测定，以便保障系统安全。因此急需一种低温瓦斯爆炸特性试验系统。
【发明内容】
[0004]鉴于此，本发明提供一种低温瓦斯爆炸特性试验方法。
[0005]本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种低温瓦斯爆炸特性试验方法，包括以下步骤:
[0006]S1.检查试验系统气密性；S2.进行配气及浓度检测；S3.点火能量，从低到高依次进行试验，直到点爆试验罐内的气体。
[0007]优选的，所述气密性检测包括常温气密性试验和低温气密性试验，
[0008]所述常温气密性试验为:通过空压机向试验罐注入压缩空气至第一目标压力，关闭压缩空气进气阀，使整个试验系统内充满压力为第一目标压力的压缩空气，一段时间后，若整个系统内的压缩空气压降不超过第二目标压力，则认为气密性良好；
[0009]所述低温气密性试验为:常温气密性试验合格后，打开阀V1、阀V2向试验罐内胆和夹层同时通入低温氮气，将罐体温度降低到第一目标温度，并将压力维持在试验状态下的压力，然后进行检漏。
[0010]优选的，在检漏过程保持温度变化不超过1°C。
[0011]优选的，所述配气包括氮气配气、氧气配气和甲烷配气；
[0012]所述氮气配气为:对试验罐内胆充注一定量的液氮，利用液氮冷量对试验罐进行降温至目标温度；
[0013]所述氧气配气为:向试验罐内胆充注一定量的氧气，并调节相关阀门，使氧气达到目标温度，同时试验罐达到目标压力；
[0014]所述甲烷配气为:打开甲烷发生器出口阀使甲烷进入液氮预冷装置，并控制液氮预冷装置出口的甲烷温度为目标温度。
[0015]优选的，所述氮气配气的具体过程为:打开阀门V2、V5、V10对试验罐内胆充注一定量的液氮后关闭阀门V2，利用液氮冷量对试验罐进行降温；当罐内气体温度至第二目标温度，压力为第三目标压力，关闭试验罐排气阀V5。
[0016]优选的，所述氧气配气的具体过程为:打开氧气钢瓶出口阀V4使氧气进入液氮预冷装置，并控制液氮预冷装置出口的氧气温度为第一目标温度；同时通过V9阀门控制液氮量来调节液氮预冷装置的换热强度，使氧气温度降低；当被预冷的氧气达到指定温度第一目标温度时，首先开启罐内排气阀V5，将罐内压力降至第四目标压力后关闭该排气阀V5，之后关闭排气阀V7同时打开进入罐内胆的进气口阀V10，充入温度为第一目标温度的氧，当罐内压力传感器显示压力上升到第五目标压力时，关闭该进气口阀V10和氧气钢瓶阀门，停止充气。
[0017]优选的，所述甲烷配气的具体过程为:打开甲烷钢瓶出口阀使甲烷进入液氮预冷装置，并控制液氮预冷装置出口的甲烷温度为第三目标温度；同时通过阀门V9控制液氮量来调节液氮预冷装置的换热强度，使甲烷温度降低，温度达标后，关闭该排气阀V7同时打开进入罐内胆的进气口阀V10，充入温度为第三目标温度的甲烷；当罐内压力传感器显示压力上升到第六目标压力时，关闭该进气口阀V10和甲烷钢瓶阀门，停止充气。
[0018]优选的，当三种气体都充入罐内之后，采用夹层降温方式，使混合气体降温至试验所需的温度和压力。
[0019]由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点:
[0020]本发明主要测试任意低温状态下，可燃气体的爆炸特性、填料的抑爆性能，以及安全装置泄爆的可靠性，即在低温状态下，装有规整填料和爆破片的压力容器(如精馏塔)如果发生爆炸，规整填料与爆破片是否可以有效抑爆、泄爆，保护精馏塔本体免遭破坏，以避免人员伤亡。
【附图说明】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0022]图1为低温瓦斯爆炸特性试验系统的结构图。
【具体实施方式】
[0023]以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0024]—种低温瓦斯爆炸特性试验系统，包括试验罐和分别与试验罐连接的配气系统、制冷系统、测量系统、点火系统和监控系统；
[0025]所述试验罐，用于作为瓦斯爆炸特性试验的容器。
[0026]所述试验罐包括外胆1、内胆2、设置于内胆与外胆间的液氮夹层17、点火口 4、夹层压力口 6、内胆排气口 7、爆破片8、法兰9、夹层排气口 10、夹层温度测量口(11)、静态压力口 12、瞬时压力口 13、温度测量口 14、配气进口 15和夹层液氮进口 16，所述内层围成一腔体，该腔体具有泄爆口 ；所述配气进口、温度测量口、瞬时压力口、静态压力口、内胆排气口分别与腔体连通；所述夹层排气口、夹层温度测量口、夹层压力口、夹层液氮进气口分别与夹层连通；所述点火口与内胆连通且点火通道伸入到内胆内，所述爆破片通过法兰设置于泄爆口处。还包括设置于外胆外层的保温层3。所述外胆外层与保温层间填充有珠光砂。还包括设置于外胆外层的保温层3，该保温层为不锈钢薄板，可用于防潮。所述外胆外层与保温层间填充有珠光砂，形成珠光砂层，用于保温。
[0027]为了保护设备及操作人员的安体，在所述点火口 4、夹层压力口 6、内胆排气口 7、爆破片8、法兰9、夹层排气口 10、夹层温度测量口 11、静态压力口 12、瞬时压力口 13、温度测量口 14、配气进口 15、夹层液氮进口 16与外部连接的管道上都设置有安全阀。
[0028]所述罐体的内径为Φ250ι?πι，填料层高度为800mm，内胆高度为1000mm，压力为
2.5MPa.Go
[0029]所述配气系统，用于向试验罐内充入甲烷、氧气和氮气，使试验罐内的温度、浓度和压力达到试验要求。所述制冷系统，用于对进入试验罐内的气体进行降温预处理以及对试验罐进行降温；所述测量系统，用于爆炸试验过程中瓦斯爆炸各特征参数数据以及环境参数数据的测试及采集；所述点火系统，用于对试验罐内的瓦斯混合气体进行点火；所述监控系统，用于对试验罐的实际情况进行监控，所拍摄的画面传输到地面数据处理设备并可在显示屏幕上监控到巷道内情况。
[0030]所述配气系统包括空压机18、液氮发生器19、氧气发生器20、甲烷发生器21，所述液氮发生器、氧气发生器、甲烷发生器合并到一根总管，该总管与配气进口连接。所述制冷系统包括液氮预冷槽22，所述液氮预冷槽连接一液氮发生器，所述液氮预冷槽的进气口与总管连接，出气口与配气进口 15连接；所述制冷系统还包括与夹层液氮进口 16连接的液氮发生器。所述测量系统包括与配气进口 15连接的温度显示器23、与静态压力口 12连接的压力显示器24、与夹层温度测量口 11连接的温度显示器、与瞬时压力口 13连接的压力显示器、与温度测量口 14连接的温度显示器、与夹层压力口 6连接的压力显示器、甲烷传感器26和氧气传感器27，所述甲烷传感器和氧气传感器分别连接一个组分显示器25，所述甲烷传感器与氧气传感器连接到一根总管，该总管分别与内胆排气口 7、瞬时压力口 13连接。所述点火系统包括点火头和与点火头连接的点火能量发生器28，所述点火头安装于试验罐体上并伸入到罐体轴向中心线附近。所述监控系统包括摄像头29和与摄像头连接的视频显示器30。甲烷发