CN104819994A - 压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置，包括真空泵、布袋集尘箱、高强玻璃管、氮气罐、氧气罐和混合气体储罐，真空泵与布袋集尘箱的入口相连，布袋集尘箱的出口与高强玻璃管的一端相连；氮气罐、氧气罐的输出端均与气体压缩机的进气口相连，气体压缩机的出气口与混合气体储罐的进口相连，混合气体储罐的出口与试样管的一端相连，试样管的另一端与高强玻璃管的另一端相连；高强玻璃管内设置有加热电阻丝绕组，高强玻璃管的上方设置有摄像仪；试样管的两端均设置有电磁阀。本发明还公布了该装置的使用方法。其可快速判断不同压力和氧浓度下煤粉的爆炸性，结构设计巧妙，使用简单方便。
Description
技术领域
本发明涉及爆炸试验装置，具体地指一种压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置，本发明还涉及这种装置的使用方法。
背景技术
煤粉可以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，在冶金、化工、发电等领域较为常用，是降低成本最有效的措施之一。然而，在制粉和输送过程中，煤粉的储存堆积、输送摩擦和与氧接触等原因可能会造成煤粉局部温度过高，从而引起爆炸。爆炸一般认为有四个先决条件：氧浓度高、粉尘浓度高、存在火源、煤尘处于分散悬浮状态。只有当上述四个条件同时满足时，爆炸才可能发生。而影响爆炸的因素有氧浓度、煤粉浓度、温度、压力、煤粉粒径、煤尘湍流度、初始点火能量等。
安全是煤粉储存和使用过程中的关键问题。目前国内外常用的粉尘爆炸装置有球形爆炸试验装置、哈特曼管式爆炸装置和高炉喷吹煤长管爆炸装置，但球形爆炸试验装置和哈特曼管式爆炸装置由于喷吹现场供煤种类的变化以及制粉和输送等工艺条件的变化，对煤粉的爆炸性进行经常性的快速检测存在很大困难，因此，不适于作为现场煤粉爆炸性的常规检测装置。高炉喷吹煤长管爆炸装置则较为简便常用。公告号CN202285007U的中国实用新型专利公开了一种高炉喷吹煤爆炸性试验装置，包括电控装置，耐高温玻璃管内设置有加热铂金绕组，耐高温玻璃管的管底与滤尘箱连通，在滤尘箱上设置有除尘风机，在耐高温玻璃管的管口一侧设置有煤粉装料管，煤粉装料管通过煤粉喷吹电磁阀与高压容器连通，高压容器通过压缩空气电磁阀与空气压缩机连通，加热铂金绕组、除尘风机、空气压缩机、煤粉喷吹电磁阀和压缩空气电磁阀均与电控装置电连接。其对高炉喷吹煤的爆炸性实现了现场方便、快速的检测，然而，该装置只能检测常压和大气氧等常规条件下煤粉的爆炸性，对不同压力、氧浓度条件下煤粉的爆炸性并不能进行有效试验。
因此，提供一种结构简单、压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置显得十分必要。
发明内容
本发明所要解决的问题就是要提供一种结构简单、操作便利的压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置，通过该装置可以快速判断不同压力和氧浓度下煤粉的爆炸性。
为解决上述技术问题，本发明所设计的压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置，包括真空泵、布袋集尘箱、高强玻璃管、氮气罐、氧气罐和混合气体储罐，真空泵与布袋集尘箱的入口相连，布袋集尘箱的出口通过止回阀与高强玻璃管的一端相连；
氮气罐、氧气罐的输出端均通过橡胶管与气体压缩机的进气口相连，气体压缩机的出气口通过截止阀与混合气体储罐的进口相连，混合气体储罐的出口通过喷吹管路与试样管的一端相连，试样管的另一端通过管路穿过密封盖与高强玻璃管的另一端相连；
高强玻璃管内设置有加热电阻丝绕组，高强玻璃管的上方设置有摄像仪；试样管的两端均设置有电磁阀；摄像仪和电磁阀的控制端均与外部控制系统电连接；
优选地，密封盖上设置有真空表；氮气罐和氧气罐的输出端与气体压缩机的进气口的橡胶管上分别设置有氮气流量表和氧气流量表；混合气体储罐上安装有压力表。
进一步地，密封盖通过卡扣夹持在高强玻璃管上并用套箍紧固。这样，高强玻璃管密封性好，有利于减小因为漏气造成的压力误差。
本发明还提供一种压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置的使用方法，用以判断高强玻璃管中压力为P和氧浓度为α条件下煤粉的爆炸性，它包括如下步骤：
步骤1：用卡扣将密封盖夹持在高强玻璃管上并用套箍紧固，关闭止回阀和两个电磁阀，开启真空泵，观察真空表示数，当真空表示数为P1时，关闭真空泵；
步骤2：取一定量的煤粉加入试样管内；
步骤3：调节氮气罐、氧气罐的输出阀，控制氧气流量表示数为Q1，则控制氮气流量表示数为Q1(1-α)/α；
步骤4：打开截止阀，将气体压缩机内的混合气体通入混合气体储罐内，观察压力表示数，当压力表示数为P2时，关闭截止阀；
步骤5：将加热电阻丝绕组的电阻丝升温至1050℃，开启摄像仪，同时打开两个电磁阀，则混合气体储罐与高强玻璃管的压强差将煤粉喷进高强玻璃管内，爆炸试验进行；
步骤6：试验结束后，打开止回阀，开启真空泵，将爆炸后粉尘气体通过布袋集尘箱抽出；
步骤7：根据摄像仪拍到的结果，即是否有火焰及火焰的长度，来判断高强玻璃管中特定压力和氧浓度条件下煤粉的爆炸性。
优选地，步骤2中的煤粉量为2g。
进一步地，高强玻璃管中压力P、真空度为P1和混合气体储罐内压力P2之间满足：
P＝(P2V2+P1V1)/(V2+V1) (式1)
当P2远大于P1时，P＝P2V2/(V2+V1) (式2)
其中，V2为混合气体储罐的容积，V1为高强玻璃管的容积。
再进一步地，真空度P1为100～1000Pa；混合气体储罐内压力P2为500～2500KPa。
更进一步地，步骤7中高强玻璃管中压力P为20～100KPa，氧浓度α为1～21％。
本发明的优点主要体现在如下几方面：
其一，试样管的两端均设置有电磁阀，这样便于控制试样管的密封与敞开，放置煤粉便捷；
其二，密封盖通过卡扣夹持在所述高强玻璃管上并用套箍紧固，这样密封性好，有利于减小因为漏气造成的压力误差；
其三，通过调节氮气罐、氧气罐的输出阀，观察氮气流量表、氧气流量表示数控制通入气体压缩机的混合气体的氧浓度，精确合理，操作简便；
其四，设置真空泵，一方面可以减少高强玻璃管内空气对氧浓度造成的误差，另一方面可以将爆炸后粉尘气体通过布袋集尘箱抽出。
附图说明
图1为本发明压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置的结构示意图；
图2为图1的局部放大结构示意图。
图中：真空泵1；布袋集尘箱2；止回阀3；高强玻璃管4；加热电阻丝绕组5；摄像仪6；密封盖7；套箍8；卡扣9；真空表10；电磁阀11；试样管12；喷吹管路13；压力表14；混合气体储罐15；截止阀16；气体压缩机17；橡胶管18；氧气流量表19；氮气罐20；氧气罐21；氮气流量表22。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应该理解为对本发明的限制。
图中所示的压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置，包括真空泵1、布袋集尘箱2、高强玻璃管4、氮气罐20、氧气罐21和混合气体储罐15，真空泵1与布袋集尘箱2的入口相连，布袋集尘箱2的出口通过止回阀3与高强玻璃管4的一端相连；
氮气罐20、氧气罐21的输出端均通过橡胶管18与气体压缩机17的进气口相连，气体压缩机17的出气口通过截止阀16与混合气体储罐15的进口相连，混合气体储罐15的出口通过喷吹管路13与试样管12的一端相连，试样管12的另一端通过管路穿过密封盖7与高强玻璃管4的另一端相连；
高强玻璃管4内设置有加热电阻丝绕组5，高强玻璃管4的上方设置有摄像仪6；试样管12的两端均设置有电磁阀11；摄像仪6和电磁阀11的控制端均与外部控制系统电连接；
密封盖7上设置有真空表10；氮气罐20和氧气罐21的输出端与气体压缩机17的进气口的橡胶管18上分别设置有氮气流量表22和氧气流量表19；混合气体储罐15上安装有压力表14。
密封盖7通过卡扣9夹持在高强玻璃管4上并用套箍8紧固。
混合气体储罐15的容积V2为12L，高强玻璃管4的容积V1为0.5L。
上述压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置的使用方法如下：
实施例1：
判断高强玻璃管4中压力为32KPa和氧浓度为20.7％条件下煤粉的爆炸性，它包括如下步骤：
步骤1：用卡扣9将密封盖7夹持在高强玻璃管4上并用套箍8紧固，关闭止回阀3和两个电磁阀11，开启真空泵1，观察真空表10示数，当真空表10示数为100Pa时，关闭真空泵1；
步骤2：取2g煤粉加入试样管12内；
步骤3：调节氮气罐20、氧气罐21的输出阀，控制氧气流量表19示数为21L/h，则控制氮气流量表22示数为80L/h；
步骤4：打开截止阀16，将气体压缩机17内的混合气体通入混合气体储罐15内，观察压力表14示数，当压力表14示数为800KPa时，关闭截止阀16；
步骤5：将加热电阻丝绕组5的电阻丝升温至1050℃，开启摄像仪6，同时打开两个电磁阀11，则混合气体储罐15与高强玻璃管4的压强差将煤粉喷进高强玻璃管4内，爆炸试验进行；
步骤6：试验结束后，打开止回阀3，开启真空泵1，将爆炸后粉尘气体通过布袋集尘箱2抽出；
步骤7：根据摄像仪6拍到的结果，即是否有火焰及火焰的长度，来判断高强玻璃管4中特定压力和氧浓度条件下煤粉的爆炸性。
试验结果：高强玻璃管4中无火焰，则高强玻璃管4在压力为32KPa和氧浓度为20.7％条件下煤粉不可爆。
实施例2：
判断高强玻璃管4中压力为100KPa和氧浓度为21％条件下煤粉的爆炸性：
步骤1中控制真空表示数为100Pa；步骤3中控制氧气流量表19示数为21L/h，则控制氮气流量表22示数为79L/h；步骤4中控制压力表示数为2500KPa，其它条件如实施例1。
试验结果：高强玻璃管4中有火焰，火焰长度300mm，则高强玻璃管4在压力为100KPa和氧浓度为21％条件下煤粉可爆，且爆炸很剧烈。
实施例3：
判断高强玻璃管4中压力为20KPa和氧浓度为1％条件下煤粉的爆炸性：
步骤1中控制真空表示数为1000Pa；步骤3中控制氧气流量表19示数为1L/h，则控制氮气流量表22示数为99L/h；步骤4中控制压力表示数为500KPa，其它条件如实施例1。
试验结果：高强玻璃管4中无火焰，则高强玻璃管4在压力为20KPa和氧浓度为1％条件下煤粉不可爆。
实施例4：
判断高强玻璃管4中压力为72KPa和氧浓度为17.9％条件下煤粉的爆炸性：
步骤1中控制真空表示数为500Pa；步骤3中控制氧气流量表19示数为21L/h，则控制氮气流量表22示数为96L/h；步骤4中控制压力表示数为1800KPa，其它条件如实施例1。
试验结果：高强玻璃管4中有火焰，火焰长度40mm，则高强玻璃管4在压力为72KPa和氧浓度为17.9％条件下煤粉可爆。
实施例5：
判断高强玻璃管4中压力为80KPa和氧浓度为12.9％条件下煤粉的爆炸性：
步骤1中控制真空表示数为600Pa；步骤3中控制氧气流量表19示数为21L/h，则控制氮气流量表22示数为141L/h；步骤4中控制压力表示数为2000KPa，其它条件如实施例1。
试验结果：高强玻璃管4中无火焰，则高强玻璃管4在压力为80KPa和氧浓度为12.9％条件下煤粉不可爆。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置，包括真空泵(1)、布袋集尘箱(2)、高强玻璃管(4)、氮气罐(20)、氧气罐(21)和混合气体储罐(15)，其特征在于：
所述真空泵(1)与所述布袋集尘箱(2)的入口相连，所述布袋集尘箱(2)的出口通过止回阀(3)与所述高强玻璃管(4)的一端相连；
所述氮气罐(20)、氧气罐(21)的输出端均通过橡胶管(18)与气体压缩机(17)的进气口相连，所述气体压缩机(17)的出气口通过截止阀(16)与所述混合气体储罐(15)的进口相连，所述混合气体储罐(15)的出口通过喷吹管路(13)与试样管(12)的一端相连，所述试样管(12)的另一端通过管路穿过密封盖(7)与所述高强玻璃管(4)的另一端相连；
所述高强玻璃管(4)内设置有加热电阻丝绕组(5)，所述高强玻璃管(4)的上方设置有摄像仪(6)；所述试样管(12)的两端均设置有电磁阀(11)；所述摄像仪(6)和电磁阀(11)的控制端均与外部控制系统电连接。
2.根据权利要求1所述的压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置，其特征在于：所述密封盖(7)上设置有真空表(10)；所述氮气罐(20)和氧气罐(21)的输出端与气体压缩机(17)的进气口的橡胶管(18)上分别设置有氮气流量表(22)和氧气流量表(19)；所述混合气体储罐(15)上安装有压力表(14)。
3.根据权利要求2所述的压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置，其特征在于：所述密封盖(7)通过卡扣(9)夹持在所述高强玻璃管(4)上并用套箍(8)紧固。
4.一种权利要求3所述的压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置的使用方法，用以判断高强玻璃管(4)中压力为P和氧浓度为α条件下煤粉的爆炸性，其特征在于：它包括如下步骤：
步骤1：用卡扣(9)将密封盖(7)夹持在高强玻璃管(4)上并用套箍(8)紧固，关闭止回阀(3)和两个电磁阀(11)，开启真空泵(1)，观察真空表(10)示数，当真空表(10)示数为P1时，关闭真空泵(1)；
步骤2：取一定量煤粉加入试样管(12)内；
步骤3：调节氮气罐(20)、氧气罐(21)的输出阀，控制氧气流量表(19)示数为Q1，则控制氮气流量表(22)示数为Q1(1-α)/α；
步骤4：打开截止阀(16)，将气体压缩机(17)内的混合气体通入混合气体储罐(15)内，观察压力表(14)示数，当压力表(14)示数为P2时，关闭截止阀(16)；
步骤5：将加热电阻丝绕组(5)的电阻丝升温至1050℃，开启摄像仪(6)，同时打开两个电磁阀(11)，则混合气体储罐(15)与高强玻璃管(4)的压强差将煤粉喷进高强玻璃管(4)内，爆炸试验进行；
步骤6：试验结束后，打开止回阀(3)，开启真空泵(1)，将爆炸后粉尘气体通过布袋集尘箱(2)抽出；
步骤7：根据摄像仪(6)拍到的结果，即是否有火焰及火焰的长度，来判断高强玻璃管(4)中特定压力和氧浓度条件下煤粉的爆炸性。
5.根据权利要求4所述的压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置的使用方法，其特征在于：所述步骤2中的煤粉量为2g。
6.根据权利要求4或5所述的压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置的使用方法，其特征在于：高强玻璃管(4)中压力P、真空度为P1和混合气体储罐(15)内压力P2之间满足：
P＝(P2V2+P1V1)/(V2+V1) (式1)
当P2远大于P1时，P＝P2V2/(V2+V1) (式2)
其中，V2为混合气体储罐(15)的容积，V1为高强玻璃管(4)的容积。
7.根据权利要求6所述的压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置的使用方法，其特征在于：所述真空度P1为100～1000Pa；混合气体储罐(15)内压力P2为500～2500KPa。
8.根据权利要求7所述的压力和氧浓度可调的长管式爆炸试验装置的使用方法，其特征在于：所述步骤7中高强玻璃管(4)中压力P为20～100KPa，氧浓度α为1～21％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170728 Address after: 430083, Hubei Wuhan Qingshan District Factory No. 2 Gate joint stock company organs Applicant after: Wuhan iron and Steel Company Limited Address before: 15 Wuchang, Wuhan Friendship Avenue, No. 999, block A, layer (Wuhan Iron and steel science and technology innovation department), No. 430080, Applicant before: Wuhan Iron & Steel (Group) Corp. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150805 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |