爆炸极限及氧浓度相关参数素材资料

爆炸极限相关参数素材资料CH4.瓦斯爆炸基础介绍瓦斯通常指甲烷，是一种无色、无味的气体。在标准状态（气温为0℃、大气压为101361.53Pa）下，1m3甲烷的质量为0.7168kg，而1m3空气的质量为1.293kg，甲烷比空气轻，其相对密度为0.554。甲烷的扩散性很强，扩散速度是空气的1.34倍。甲烷无毒，但空气中甲烷浓度的增高会导致氧气浓度的降低。当空气中甲烷浓度为43%时，氧气浓度降至12%，人会感到呼吸困难；当空气中甲烷浓度为57%时，氧气浓度降至9%，人会处于昏迷状态。甲烷在空气中达到一定浓度后，遇到高温热源能燃烧和爆炸。在煤矿资源开采过程中，发生瓦斯爆炸造成的后果极其严重。瓦斯爆炸时产生的高温高压，通过气浪以极大的速度向外冲击,给人民的生命财产安全造成巨大的损失，并且对巷道和设备器材造成重大的损坏。在瓦斯爆炸的过程中，掀起的大量煤尘并参与瓦斯爆炸，进而在一定程度上增加了破坏的力度，其危害可想而知。爆炸温度根据权威机构研究表明，当瓦斯浓度超过9.5%，遇到明火时发生爆炸，爆炸产生的瞬时温度，在自由空间内高达1850℃，在封闭的空间甚至达到2650℃。由于井下巷道属于半封闭的空间，所以巷道内发生瓦斯爆炸，其爆炸温度超过1850℃，在这种高温的环境下，瓦斯爆炸产生的高温会对人员和设备造成重大伤害和损失，甚至引发井下火灾，扩大火情等灾害。爆炸压力矿井内发生瓦斯爆炸产生的高温，使得巷道内的气体在短时间内急剧膨胀，并且在连续爆炸以及爆炸产生的冲击波相互叠加的作用下，巷道内的压力骤然增大，爆炸产生的冲击压力会不断增加。根据权威机构测定，瓦斯爆炸产生的压力约是爆炸前的10倍，在高温高压的作用下，爆炸源处的气体以极高的速度向前冲击。有毒有害气体瓦斯爆炸后，将产生大量有毒有害气体。根据研究分析，瓦斯爆炸后巷道内气体的主要成份为：氧气（O2）6%〜10%、氮气（N2）82%〜88%、二氧化碳（CO2）4%〜8%、一氧化碳（CO）2%〜4%。爆炸后生成大量的一氧化碳是造成人员伤亡的重要原因。如果瓦斯爆炸时掀起煤尘，并且煤尘参与爆炸，那么产生的一氧化碳会更多、其浓度会更大，造成的危害更严重。根据相关资料统计，在瓦斯、煤尘爆炸事故中，因一氧化碳中毒而死亡的人数占总死亡人数的70%以上。按照《规程》的相关规定，入井人员要配备自救器。.瓦斯爆炸的原因分析瓦斯浓度的影响新思备科技整理了当瓦斯达到一定的浓度，在遇到火源的情况下才有可能发生瓦斯爆炸。当瓦斯浓度低于5%时，即使瓦斯遇火源也不发生爆炸，因为瓦斯浓度仅够维持燃烧，因此，在火源的外围只发生燃烧现象；当瓦斯浓度超过16%时，瓦斯遇火源爆炸和燃烧均不发生，因为在高浓度的瓦斯环境中，缺少助燃的空气或氧气，其氧化反应不会发生，进而燃烧和爆炸现象不会出现。当注入新鲜空气时，在接触面发生燃烧现象。根据氧化反应可知，当瓦斯浓度过低时，瓦斯燃烧不足以发展成链锁反应构成爆炸；当瓦斯浓度过高，发生氧化反应时，其助燃作用的氧浓度不够，氧化反应难以持续，所以不会发生爆炸。确定瓦斯爆炸的界限所谓瓦斯爆炸的界限就是可燃气体与空气（氧气）混合后，在火源的作用下发生爆炸现象的可燃气体的浓度，也就是混合气体达到一定浓度时，爆炸现象会逐步蔓延。此时，产生爆炸的可燃气体的最低浓度称为爆炸下限；最高浓度称为爆炸上限。为了有效地预防瓦斯爆炸，研究分析瓦斯浓度至关重要，通过理论研究分析以及实践证明，在常温常压环境下，瓦斯在空气中的爆炸下限为5%—6%，当瓦斯浓度低于爆炸下限时，瓦斯遇火源也不会发生爆炸现象，只在火源的外围发生燃烧现象；瓦斯在空气中的爆炸上限为14%-16%，瓦斯浓度高于爆炸上限时，瓦斯在混合气体内也不会发生爆炸或燃烧现象。瓦斯爆炸极限的影响因素影响瓦斯爆炸界限受很多因素的影响，以下从几个方面进行介绍。①温度对爆炸界限的影响甲烷的爆炸界限与环境温度的关系：随着温度的升高，甲烷爆炸下限下降、上限升高，即爆炸范围扩大。②气压对爆炸界限的影响爆炸时环境气压对甲烷的爆炸界限也有影响，随着环境压力的升高，甲烷爆炸下限变动很小而上限上升很大，这个规律同样适用于烃类气体。③煤尘的影响空气中的煤尘，在一定程度上会降低甲烷的爆炸下限。因为煤尘本身具有爆炸性，而且在高温条件下，煤尘会干馏出可燃气体，进而使甲烷爆炸下限下降。④其它可燃其他存在的影响在瓦斯和空气的混合气体中，如果硫化氢、乙烷等可燃性气体混入，由于这些气体有爆炸性，增加了爆炸气体的总浓度，而且会使瓦斯爆炸下限降低，从而扩大了瓦斯爆炸的界限。⑤惰性气体的混入

瓦斯和空气的混合气体中，混入惰性气体将使氧气的含量降低，可以缩小瓦斯的爆炸界限，降低瓦斯爆炸的危害性。氧气浓度氧浓度是构成瓦斯爆炸的三要素之一，对混合气中氧含量的研究具有十分重要的意义。由于我们所参考的瓦斯爆炸实验装置的缺陷，无法直接调节氧气浓度。为实现氧气浓度对瓦斯爆炸影响实验，本文是通过增加巷道内的氮气来降低氧气浓度。氧浓度对瓦斯爆炸的影响~4~4~t8 14faso用烷被度■协①氧浓度对爆炸的影响：一二一】常温常压下，瓦斯爆炸浓度与氧浓度有关，依据柯瓦德爆炸三角形，前人试验表明，瓦斯爆炸下限缓慢地增高，爆炸上限则迅速上升，当氧浓度低于12%时，混合气体就失去爆炸性。爆炸三角形对火区封闭或启封时，以及惰性气体灭火时判断有无瓦斯爆炸危险，有一定的参考意义。②失爆氧浓度爆炸临界点处的氧浓度称为失爆氧浓度，如果混合气体中氧浓度低于比值，则混合气体因缺氧而失去爆炸性；反之，因富氧为爆炸提供了条件。氧浓度对瓦斯爆炸影响的测定由于本文参考的瓦斯爆炸实验装置不够完善，无法直接调节氧浓度来做氧浓度对瓦斯爆炸的影响，本文是通过注氮气的办法来调节混合气体中氧含量。根据实验分析可看出在瓦斯浓度和点火能量一定时，氧气浓度影响瓦斯爆炸，当氧气浓度富裕时，瓦斯就不会爆炸；当氧气浓度很低时瓦斯也不发生；只有氧气浓度和瓦斯浓度在一定比例范围内时，瓦斯才会发生爆炸。同时也表示出当氧浓度降低时爆炸压力也明显减小，且温度逐渐升高，失爆氧浓度约为12%。点火能量对瓦斯爆炸的影响①最小点燃能量最小点燃能量是可燃气体的重要安全技术参数之一。它不仅与可燃性气体组分种类有关，而且也随着可燃气体的浓度而变化。在爆炸上、下限附近，需要的点燃能量最大；在化学当量浓度(可燃气体与空气中的氧正好燃尽时的可燃气体的浓度)时，需要的点燃能量最小，即最容易点燃。瓦斯空气混合气体的最低点燃能量为0.28MJ。②点燃能量对爆炸的影响爆炸范围随着点火源向邻近混合气体层传输能量的增大而变宽。点火能量的测定点火系统有脉冲发生器、电压转换器以及显示器组成：根据瓦斯爆炸所需最低点火能量为0.28MJ，模拟井下电火花自制了点火器，它能在一定的电压下击穿空气形成电火花。电压表为智能HB404型。HB404智能电压表的主要技术参数有直流电压测量精度：土(0.8%+3d)；交流电压测量精度：±(1.0%+5d)；响应频率：40〜400Hz；交流电压显示范围：0〜9999；工作电源：AC22〜260V(DC22〜360V)/4W；继电器触点寿命：105次；变送输出精度：±(0.8%+3d)12位。电压转换是将低电压转换成高电压，直流电转换成交流电。由于本文参考的瓦斯爆炸实验装置不够完善，无法实现在正常大气压下测出瓦斯爆炸所需的最小点火能量，但能做点火能量对瓦斯爆炸的影响。实验结果表明点火能量越大，爆炸范围也就越宽，其发生瓦斯爆炸的可能性就越大。.结束语本文是通过对瓦斯爆炸的爆炸极限和温度、点火能量来控制点火能量的大小等研究分析瓦斯爆炸规律，进而掌握瓦斯爆炸的工作原理，达到掌握并利用所学安全知识的目的。二.油气作为燃烧和爆炸三要素之一，氧气体积分数的控制对于爆炸事故的防治具有重要意义.新思备科技实验研究了氧气体积分数对汽油蒸气-空气混合物(简称油气)爆炸极限和爆炸压力的影响.结果表明：随着氧气体积分数的降低，油气爆炸下限呈一阶指数规律缓慢增大，油气爆炸上限呈线性规律迅速减小；爆炸极限范围由0.92%〜3.76%缩小为1点，该爆炸极限临界点为1.22%,对应的临界氧气体积分数为11.4%;油气的最大爆炸压力和最大压力上升速率随着氧气体积分数的降低而减小，油气体积分数越大,氧气体积分数影响越显著.Ttb.3£(N&ninMin色cwrhpflianeterwithfittingfunclitknI国 -IRFffljQ （j*秘 0117 （L聃］ 娟Lj62 -3SMi.?? 1.546 （U胡 打。也力拓而）将一2中的最大压力1；升速率熏军数据馀制成曲纵加I而所小」从图N”以看出氐彳体积分数对油气岫大用力上升速率有机著影响，氧^体机分班越小,M大更力上fl■速率躅低占比较图式4）・出）可以看出.辄气体制分熬对1闽厘的油气鼓火压力上升谟率的影响要大于IE惭的油气，体积强数为1,05,地油气最大用力I升速率随著氧气体积分效的降低，其F降启势开始疑为平场光滑.当氧气*粗强数F降到］7%左右后JF降均势越凰明显,基本“直线下降:，而对于体积电数%L62混的油々，当乳/体根。数降低,呆大压力上升速率由用之迅速降低，卜降帼度较大.如当氯气体税分数从2伏力部卜降到1482%,氧气体积分数仅下降T13%I而最大压力上升速率却下降了m7MMp响其原因在于体积分数为L0捐的油气凫全反应所需的料比L62%的油气要齿科玄.因此在一定的博内.对于他枳疗数为I仆嘴的油气来说惧气是充足的;而对于体积分数为162%㈣油气.在空气环境F其所鬻置气不是很充足「W氧气体职分跤降低就能发不足」导致爆炸强度减薪.最大压力上升盘率迅速下降心对图8,力射”中的数据中进数据点，福到切合式今用为E¥，-0/57才.氏毋7，-斯。44,厅内.9打傅.66£雷龙加32）；尸配0921-91.4跖fl:=0.924（|4,63<a<20.07）从中“以后用"体根分宜为】,电转的油气盛大压力上升速率与新气林根疗数呈二次函数挑律理化:体枳分馥%L心梳的油气跟大珏力上升速率与策气体和分数呈缓性规律变化:：_Lit . J511川徜3|总喋 小）海4L62NSK・大比不上升选/醺*气体聚弁融笠北Fjf,&I%hfhuiiaiLnb 6心」Mh力士心卡ki||bmy趾*UEH「rjrliiHiftt**>*/*】）加气体程分数对油?爆作下限足响赧小，随著氧气体枳分数的有低油气爆棒下限早一阶指数规律培火:氧气体积分数对油气爆炸上眼影响显著阳若粒气体用分数的降低油气爆性上限呈线性规律献小口力常温常怅下油气爆炸的瞌界景气体机价做为114橘，的位的爆炸板限临界点为L”轮。根掘篁验效据维制的爆俳报限曲或，可将再划分为4个区域:可燃区，富粮不可树区，黄氮不可烟区和抑爆安全区3J航首豆F体积分数的降假.渐气的最大爆年压力和师大任力上升速率均就小体枳分敷为LQ5%纳油弋最大爆炸压力与和父体制分数呈指数烧褥变化।最大压力上升速率则昊二次函数规律变化;体树分数为I.货％的油气最大爆蚱压力身氧T体机分数呈指fit规律变化,最大压力上升速第H型拨性规律变化.油气体粉分数越高,氮气体积分数的影胴痣为显著依据汽油爆炸极限实验经验积累，爆炸下限1.3%,爆炸上限7.6%；但是当温度升高时，爆