CN108226222A - 一种用于测试可燃气体燃爆参数的装置及方法 - Google Patents

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王振刚
费轶
刘静如
张帆
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China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
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    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • G01N25/22—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures
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Abstract

本发明属于石油化工技术领域,涉及测试可燃气体燃爆参数的装置及方法。一种用于测试可燃气体燃爆参数的装置，包括管体，所述管体的一端为点火端，所述点火端安装有电阻丝、压力表、真空表，以及法兰连接有气体钢瓶组和真空泵；管体的另一端连接有动压传感器和热电偶；所述的电阻丝连接有电压调节器；所述管体的外部套有加热套；加热套、动压传感器和热电偶与控制器连接。本发明的用于测试可燃气体燃爆参数的装置及方法，结构简单，操作方便，可用来测试可燃气体发生火灾爆炸的各参数测试如爆炸浓度范围、爆炸临界压力和最低点火温度等，有效弥补了现有燃爆参数测试体系中的不足。

Description

一种用于测试可燃气体燃爆参数的装置及方法
技术领域
本发明属于石油化工技术领域,涉及测试可燃气体燃爆参数的装置及方法。
背景技术
石油化工装置中由于可燃气体的存在，当遇到氧化性气体和点火源的条件下可能引发火灾爆炸，常用的燃爆测试装置如爆炸极限测试仪、最小点火能测试仪的点火装置均为电火花点火，然而石化装置中点火源的种类较多，高温热表面是另一种常见的点火源，如各种动火作业、电机表面、加热器、换热器或硫化亚铁自热等，目前对于热表面作为点火源来评价可燃气体燃爆危险性的评估实验装置尚未发现。
发明内容
本发明的目的是弥补现有技术中存在的不足，提供一种用于测试可燃气体燃爆参数的装置，同时还提供测试可燃气体发生火灾爆炸的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于测试可燃气体燃爆参数的装置，包括管体，所述管体的一端为点火端，所述点火端安装有电阻丝、压力表、真空表，以及法兰连接有气体钢瓶组和真空泵；管体的另一端连接有动压传感器和热电偶；所述的电阻丝连接有电压调节器；所述管体的外部套有加热套；加热套、动压传感器和热电偶与控制器连接。
所述管体的另一端安装有安全阀和爆破片。
所述管体的另一端设有尾气排放管。
本发明提供的一种测试可燃气体燃爆参数的方法，包括以下步骤：（1）装置气密性检查；
（2）将管体温度调至测试温度，并记录测试时当地大气压；
（3）对装置和管路抽真空；
（4）向管体内加入所测气体至适当浓度，之后打开气体钢瓶，使气体进入管体，直至压力升至目标压力；
（5）打开电阻丝电源，根据实验需求，选择不同的点火温度，打开动压传感器，记录点火压力曲线；
（6）根据压力曲线可以得到该浓度、该温度压力条件下点火温度为某温度下是否发生了爆炸，爆炸压力数据和该条件下的爆炸指数Kst；
（7）根据点火后压力情况重新选择合适的点火温度、可燃气体浓度或爆炸初始压力，重复步骤（1）-（6），直至试验完毕。
本发明的用于测试可燃气体燃爆参数的装置及方法，结构简单，操作方便，可用来测试可燃气体发生火灾爆炸的各参数测试如爆炸浓度范围、爆炸临界压力和最低点火温度等，有效弥补了现有燃爆参数测试体系中的不足。
附图说明
图1是本发明的用于测试可燃气体燃爆参数的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的用于测试可燃气体燃爆参数的装置及方法做详细的阐述和说明。本发明的用于测试可燃气体燃爆参数的装置，其结构如图1所示，主要由电脑1、动压传感器2、热电偶5、加热套6、管体7、电阻丝8、真空泵11、气体钢瓶组12组成。内径为150mm的管体7作为装置主体，管体上包有加热套6，热电偶5插入管体7中测试气体温度并将温度信号传给电脑1，电脑1控制加热套6维持在恒定的测试温度上。管体7的一端为点火端，采用电阻丝8进行点火，点火温度可以通过电压调节器10来调节电阻温度，点火端法兰连接有气体钢瓶组12和真空泵11，气体配制过程中通过压力表和真空表9来查看气体分压，点火后通过动压传感器2来记录燃爆情况。管体上还安装有安全阀和爆破片4，用于保护管体，超过10MPa就爆破。在管体的另一端安装有尾气排放管3，用于测试完成后将管体内气体排出。
实施例1 测试环氧乙烷在800℃电阻丝中不发生燃爆的氮气需要量。
实验开始前用红外探温仪记录电阻丝电压和电阻丝温度的关系，以备实验时选择合适的点火电压。
具体步骤如下：
（1）气密性检查。每次实验前，要仔细检查装置的气密性以防漏气。
（2）将管体温度调至50℃，并记录测试时当地大气压。
（3）对装置和管路抽真空。
（4）通过进气阀向管体内加入环氧乙烷至适当浓度，之后打开氮气钢瓶，使氮气进入管体，直至压力升至目标压力。
（5）打开动压传感器，打开电阻丝电源，记录点火压力曲线。
（6）根据压力曲线可以得到该浓度、该温度压力条件下点火温度为800℃下是否发生了爆炸，爆炸压力数据和该条件下的爆炸指数Kst。
（7）根据点火后压力情况重新选择合适的点火温度、环氧乙烷浓度或爆炸初始压力，重复步骤（1）～（6），直至试验完毕。
（8）重复以上步骤，直至试验完毕。能够引发混合气体爆炸的最低的氮气浓度，即环氧乙烷的爆炸浓度范围。
实施例2 测试环氧乙烷在800℃电阻丝中发生燃爆的临界压力。
环氧乙烷在常压空气中的爆炸极限为3%-100%，理论上来说，当环境压力减小后爆炸极限范围会变小，当压力降低到一定程度后环氧乙烷在空气中将没有燃爆现象，本实验的目的即是测试环氧乙烷不发生燃爆的临界压力，实验开始前用红外探温仪记录电阻丝电压和电阻丝温度的关系，以备实验时选择合适的点火电压。
具体步骤如下：
（1）气密性检查。每次实验前，要仔细检查装置的气密性以防漏气。
（2）将管体温度调至50℃，并记录测试时当地大气压。
（3）对装置和管路抽真空。
（4）通过进气阀向管体内加入环氧乙烷至适当浓度，之后打开空气钢瓶，使空气进入管体，直至压力升至目标压力。
（5）打开动压传感器，打开电阻丝电源，记录点火压力曲线。
（6）根据压力曲线可以得到该浓度、该温度压力条件下点火温度为800℃下是否发生了爆炸，爆炸压力数据和该条件下的爆炸指数Kst。
（7）根据点火后压力情况重新选择合适的环氧乙烷浓度和爆炸初始压力，重复步骤（1）～（6），直至试验完毕。
（8）重复以上步骤，直至试验完毕。不能够引发混合气体爆炸的最高的初始压力，即环氧乙烷的爆炸临界压力。
实施例3测试环氧乙烷在空气中发生燃爆的最低点火温度。
环氧乙烷在常压空气中的爆炸极限为3%-100%，理论上来说，当点火能量变小后爆炸极限将变小，环氧乙烷的最小点火能发生在环氧乙烷与空气的化学计量比浓度附近，因此，实验开始前用红外探温仪记录电阻丝电压和电阻丝温度的关系，以备实验时选择合适的点火电压。
具体步骤如下：
（1）气密性检查。每次实验前，要仔细检查装置的气密性以防漏气。
（2）将管体温度调至50℃，并记录测试时当地大气压。
（3）对装置和管路抽真空。
（4）通过进气阀向管体内加入当量浓度的环氧乙烷和空气。
（5）打开动压传感器，打开电阻丝电源，记录点火压力曲线。
（6）根据压力曲线可以得到该条件下环氧乙烷是否发生了燃爆。
（7）根据燃爆情况重新选择合适的点火温度，重复步骤（1）～（6），直至试验完毕。
（8）重复以上步骤，直至试验完毕。能够引发混合气体爆炸的最低的点火温度，即环氧乙烷的最低点火温度。

Claims (4)

1.一种用于测试可燃气体燃爆参数的装置，其特征在于：包括管体，所述管体的一端为点火端，所述点火端安装有电阻丝、压力表、真空表，以及法兰连接有气体钢瓶组和真空泵；管体的另一端连接有动压传感器和热电偶；所述的电阻丝连接有电压调节器；所述管体的外部套有加热套；加热套、动压传感器和热电偶与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的用于测试可燃气体燃爆参数的装置，其特征在于：所述管体的另一端安装有安全阀和爆破片。
3.根据权利要求1或2所述的用于测试可燃气体燃爆参数的装置，其特征在于：所述管体的另一端设有尾气排放管。
4.一种测试可燃气体燃爆参数的方法，包括以下步骤：（1）装置气密性检查；
（2）将管体温度调至测试温度，并记录测试时当地大气压；
（3）对装置和管路抽真空；
（4）向管体内加入所测气体至适当浓度，之后打开气体钢瓶组，使气体进入管体，直至压力升至目标压力；
（5）打开电阻丝电源，根据实验需求，选择不同的点火温度，打开动压传感器，记录点火压力曲线；
（6）根据压力曲线可以得到该浓度、该温度压力条件下点火温度为某温度下是否发生了爆炸，爆炸压力数据和该条件下的爆炸指数Kst；
（7）根据点火后压力情况重新选择合适的点火温度、可燃气体浓度或爆炸初始压力，重复步骤（1）-（6），直至试验完毕。
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