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2.2 溫度對爆炸極限的影響
爆炸性混合氣體的初始溫度越高,爆炸極限范圍就越大,即爆炸下限降低,爆炸上限升高。由于溫度升高(分子熱力學(xué)能增加),使原來不燃的混合氣體變成可燃、可爆混合氣體,因此溫度升高時爆炸性混合氣體的爆炸危險性增大。對CH4的爆炸極限可按下式進行溫度修正[5]:
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式中 Lu,c——溫度修正后CH4的爆炸上限,%
t——溫度,℃
LL,c——溫度修正后CH4的爆炸下限,%
LL——溫度修正前CH4的爆炸下限,%
3 煤層氣中CH4爆炸極限的計算
由于山西沁水煤田煤層氣利用工程采用壓力管道輸送的煤層氣中CH4體積分?jǐn)?shù)較高,因此不必考慮其爆炸下限,達(dá)里只對煤層氣中CH4的爆炸上限進行計算分析。煤層氣壓縮后壓力升至1.0MPa時,溫度升高至100℃;當(dāng)壓力升至2.5MPa時,溫度升高至200℃。
當(dāng)煤層氣壓力為2. 5MPa,溫度升高至200℃時,將已知參數(shù)代入式(2)可得,CH4的爆炸上限Lu=42. 5%。利用式(3)對其進行溫度修正,得到修正后的CH4的爆炸上限Lu,c=47. 9%。若安全系數(shù)取1.2,則CH4的安全極限體積分?jǐn)?shù)為57.5%。由上述計算分析可知,輸送煤層氣的壓力管道的運行壓力若為2.5MPa,在安全系數(shù)為1.2的情況下,煤層氣中CH4的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)大于57.5%。在實際煤層氣利用工程中,井下煤層氣CH4的體積分?jǐn)?shù)為52.4%,經(jīng)計算可知,在設(shè)計壓力為0. 8MPa時,輸氣管道運行應(yīng)是安全的。
4 結(jié)論
在實際工程中,考慮工程的經(jīng)濟性,輸送井下煤層氣的管道不宜過長,運行壓力也無需很高。因此只要技術(shù)與經(jīng)濟性可行,采用壓力管道輸送煤層氣在爆炸安全上一般沒有問題。但為了保證運行的絕對安全,在工程設(shè)計中必須對煤層氣爆炸極限進行壓力、溫度修正。
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