非标准状态条件下CBM爆炸参数特性试验研究

论文摘要

我国煤炭资源中蕴含了丰富的煤层气,煤层气的开发利用被列为我国“十一五”中长期能源发展规划之一。论文旨在通过实验研究,了解煤层气在标准状态和非标状态下的爆炸特性参数,以期对煤层气的安全开发和利用提供指导。变压（变温）吸附是目前提纯煤层气中甲烷使用最广泛的方法,在提纯工艺过程中温度和压力的变化以及水析法后继的加压输送过程中,煤层气的爆炸参数也会随之发生较大的变化。为此,作者对实验室原有常温常压气体爆炸测试装置进行了改进设计,使之满足非标态条件下的煤层气爆炸实验要求。本文首先对常温常压条件下煤层气的爆炸极限进行了测定,爆炸范围分别为8.9%--20.4%,然后针对变温吸附中的温度变化对煤层气分别在60℃、100℃、150℃、200℃时的爆炸极限进行了测定,结果分别为8.2%～21.4%,7.9%～21.66%,7.8%～22.27%,7.4%～22.79%,由实验结果可以得出,随着温度的升高,煤层气爆炸范围变宽,爆炸危险性变大,本文同时还对煤层气在100KPa、200KPa、300KPa条件下的爆炸极限进行了测定,结果为分别8.35%～21.66%、8.0%～22.00%、7.8%～22.49%,从实验结果中同样可以得出,随着压力的升高,煤层气的爆炸范围变宽,危险性增大。研究极限氧浓度对于煤层气加压输送过程中的达到本质安全具有重要理论意义,煤层气的极限氧浓度为12.95%,当混合气体中的氧气浓度低于此值时,不会发生爆炸。最小点火能是评价一种可燃气体危险性的重要指标之一,通过实验测得煤层气的最小点火能为0.56mJ,当气体浓度变化的时候,点火能会发生很大的变化。本课题的研究结果对煤层气的安全高效开采和利用、促进煤层气的产业化具有重要的现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 煤层气开发利用的现状和意义
• 1.2.1 煤层气开采
• 1.2.2 煤层气利用
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 1.4 本课题的技术路线与创新点
• 第2章 CBM燃烧爆炸基础理论
• 2.1 气体链锁爆炸理论
• 2.2 CBM链式分解爆炸理论分析
• 2.3 CBM爆炸与及其后果分析
• 2.3.1 CBM存在状态、性质及其危害
• 2.3.2 CBM爆炸实质与条件
• 2.3.3 CBM爆炸的危害
• 2.4 爆炸极限研究现状及影响因素分析
• 2.4.1 国内外研究现状
• 2.4.2 爆炸极限影响因素分析
• 2.5 最小点火能研究现状及影响因素
• 2.6 极限氧浓度研究现状及影响因素
• 第3章 实验装置设计及研究方法
• 3.1 实验材料
• 3.2 实验设备结构图
• 3.2.1 8L爆炸装置罐体的设计
• 3.2.2 配气系统与配气方案选择
• 3.2.3 CBM爆炸极限及极限氧浓度测试系统
• 3.2.4 煤层气最小点火能测试系统
• 3.3 实验方法与步骤
• 3.3.1 研究方法
• 3.3.2 实验步骤
• 第4章 煤层气爆炸参数测试
• 4.1 设备标定实验
• 4.2 CBM爆炸极限测定
• 4.2.1 CBM常温常压条件下爆炸极限测定
• 4.2.2 CBM高温条件下爆炸爆炸极限测定
• 4.2.3 CBM高压条件下爆炸爆炸极限测定
• 4.3 CBM极限氧浓度的测定
• 4.4 CBM最小点火能测定
• 4.4.1 敏感条件的确定
• 4.4.2 最小点火能测定
• 4.5 实验过程中参数控制及注意事项
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢