?由此可以看出，綜合考慮壓力和溫度對爆炸極限的影響，隨著壓力和溫度的升高，爆炸極限范圍擴(kuò)大。當(dāng)壓力為1.3～1.7MPa，溫度為100～120℃時，爆炸極限范圍最大為4.60%～44.03%(1.7MPa，120℃)，最小為4.68%～40.99%(1.3MPa，100℃)。故最危險工況為壓力為1.7MPa，溫度為120℃時的情況。
??? 對于本研究中所給定的煤層氣氣質(zhì)組分，當(dāng)輸送工況發(fā)生改變時，可以通過圖2查出不同壓力、溫度條件下其相應(yīng)爆炸上限。
??? 2 煤層氣輸送工藝的安全性分析
??? 2.1 煤層氣輸送工藝下爆炸極限的動態(tài)變化
??? 根據(jù)所提供的工藝流程，可根據(jù)煤層氣輸送過程中各處不同的工況，對爆炸極限進(jìn)行動態(tài)分析。
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??? 如圖3所示：礦區(qū)來氣壓力0.3MPa，溫度為0～15℃，則其爆炸極限范圍為5.08%～26.91%到5.02%～27.24%之間；到達(dá)首站，經(jīng)壓縮機(jī)增壓后，壓力達(dá)到1.3～1.7MPa，溫度變?yōu)?00～120℃，相應(yīng)的，其爆炸極限范圍為4.68%～39.44%到4.60%～44.03%之間；經(jīng)空冷器冷卻后，溫度變?yōu)?0～60℃，則爆炸極限范圍為4.88%～38.71%到4.84%～42.06%之間；之后，煤層氣被輸送至各個分輸站及末站，供氣壓力為0.1～0.4MPa，溫度取5～10℃，則爆炸極限范圍為5.06%～20.92%到5.04%～29.11%之間。
??? 由此可以看出，當(dāng)壓力為1.7MPa，溫度為120℃時，爆炸極限范圍最大。故進(jìn)行安全性評估時，只需考慮此工況下的爆炸極限。
??? 2.2 輸送工藝安全性判定
??? 表1所示為輸送工況下煤層氣的爆炸極限值，根據(jù)文獻(xiàn)^[1]取1.2倍的安全系數(shù)，以此來確定該煤層氣是否安全。

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??? 根據(jù)燃?xì)饣旌习踩远?，如果燃?xì)庵锌扇冀M分的濃度高于燃?xì)鉄o空氣基的爆炸上限(或低于爆炸下限)，則燃?xì)馐前踩摹Ｓ捎跅l件給出甲烷的濃度為46%，小于52.84%，即甲烷的濃度在其爆炸極限范圍內(nèi)，所以該輸送工藝系統(tǒng)是不可行的。
?? ?3 降低爆炸上限的措施
??? 通過對影響爆炸極限范圍的因素進(jìn)行分析研究，壓力、溫度及惰性氣體含量對煤層氣爆炸極限范圍影響較大，因此，要使煤層氣達(dá)到安全要求，可以從以下幾點(diǎn)考慮：
??? 3.1 降低煤層氣的壓力、溫度
??? 通過壓力對煤層氣爆炸極限范圍的影響情況可知：壓力降低，爆炸極限范圍減小；溫度降低，爆炸極限范圍亦減小。為了保證輸送工藝要求，一般不建議采取降低壓力的方法來降低爆炸上限。
??? 3.2 加入惰性氣體
??? 氮?dú)鈱θ細(xì)獗▔毫χ涤绊懖淮?，但對爆炸壓力上升速率影響很大，使上升到最大壓力的時間大大延長，緩和了爆炸的發(fā)展或使爆炸變成緩慢的燃燒。惰性氣體濃度加大時，氧濃度相對減少，而在達(dá)到爆炸上限時氧的濃度本來就很小，惰性氣體濃度稍微增加一點(diǎn)，就會產(chǎn)生很大影響，導(dǎo)致爆炸上限劇烈下降^[8]。
??? 由以上可提出方案：加入惰性氣體N₂，可使爆炸極限范圍縮小。相應(yīng)的也會使混合氣體的性質(zhì)發(fā)生變化，但由于影響不是很大，故可以考慮向煤層氣中加入惰性氣體N₂。
??? 3.3 煤層氣提純
??? 采用煤層氣提純技術(shù)也可以提高煤層氣的安全性，使煤層氣中甲烷含量高于安全的爆炸上限。
??? 變壓吸附工藝目前是煤層氣提純的首選技術(shù)，它可將N₂、O₂與甲烷分離，處理能力可達(dá)5.7～28.3萬m³/d。變壓吸附具有工藝簡單、設(shè)備緊湊、操作費(fèi)用低和適用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
??? 3.4 煤層氣水合物技術(shù)
??? 氣體水合物是一種或幾種氣體混合物(如甲烷、乙烷等)和水在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫l件下形成的一類籠形結(jié)構(gòu)的冰狀晶體。它是由主體分子即水分子間以氫鍵相互結(jié)合形成的籠形空隙，將客體分子包絡(luò)在其中所形成的非化學(xué)計(jì)量的包絡(luò)化合物。
??? 由于煤層氣的密度較小，不易液化，不易儲存和運(yùn)輸，對于很多的中小城鎮(zhèn)和小型用戶鋪設(shè)輸氣管線，在經(jīng)濟(jì)上又不可行，直接制約了煤層氣的推廣。
??? 水合物技術(shù)分離煤層氣中可燃?xì)怏w^[9－10]是基于水合物晶體中僅包含水和水合物形成物，且水合物形成物在晶體中的組成與其在原相中的組成不同。根據(jù)各種氣體形成水合物的溫度和壓力條件的不同，控制壓力使易生成水合物的組分發(fā)生相態(tài)變化從氣態(tài)到固態(tài)，從而，通過形成水合物可以實(shí)現(xiàn)分離煤層氣中的可燃?xì)怏w，制備甲烷水合物。
??? 利用水合物方法，對抽放煤層氣進(jìn)行提純是一種可行的途徑，其工藝流程見圖4，抽放系統(tǒng)流出的煤層氣經(jīng)脫水后加壓，在反應(yīng)器中低溫水合后，脫水冷凍成固體水合物，非水合氣體則由反應(yīng)器中排出。煤層氣形成水合物的過程也就是除去非水合氣體的提純過程。以固態(tài)形式儲運(yùn)煤層氣，具有安全性高、成本低等特點(diǎn)，有可能成為一種重要的氣體儲運(yùn)方式。

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??? 4 結(jié)語
??? 通過對某煤業(yè)集團(tuán)煤層氣爆炸極限的安全性分析可知，溫度、壓力、惰性氣體對煤層氣的爆炸極限有較大影響。因此在煤層氣加壓輸送實(shí)際工程中應(yīng)該考慮壓力、溫度對煤層氣安全輸送的影響，在滿足輸送要求的條件下，盡可能采取較低的壓力輸送。若在輸送工況下煤層氣處于其爆炸極限內(nèi)，應(yīng)考慮加入惰性氣體來降低爆炸極限以滿足輸送要求。

參考文獻(xiàn)
??? [1] 于京春，劉闖，馬國泰等. 壓力管道輸送煤層氣的爆炸性分析. 煤氣與熱力，2005，25(10)：4～5
??? [2] 程鵬，陳寶忠，趙興巖．冰阻狀態(tài)下輸氣管線壓力變化規(guī)律的研究．管道技術(shù)與設(shè)備，2004(3)3－5．
??? [3] 邢平偉，景玉海. 煤層氣開發(fā)與利用現(xiàn)狀. 山西煤炭，2001，21(2)：23～25
??? [4] 白文獻(xiàn)，何蘇里. 陽泉礦區(qū)煤層氣開發(fā)利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景. 中國煤層氣，2004，1(1)：45～46
??? [5] 嚴(yán)銘卿，廉樂明. 天然氣輸配工程. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005
??? [6] Wiemann W. Influence of temperature on the explosion characteristics and the neutralization of methane -air mixtures. International Conference of Safety in Mines Research Institutes， English， 1983
??? [7] Yang Z， Wu T， Li XH. Experimental studies and estimates of the explosion limit of some environmentally friendly refrigerants. Combustion Science and Technology，2005，3: 613-626
??? [8] 盧捷，寧建國，王成. 城鎮(zhèn)燃?xì)獗ㄌ匦缘难芯? 煤氣與熱力，2005，25(9)：1～4
??? [9] 趙建忠，韓素平，石定賢等. 煤層氣水合物技術(shù)的應(yīng)用前景[J]. 礦業(yè)研究與開發(fā)，2005，25(5)：40～43
??? [10] 徐新亞，劉道平，黃文件等. 水合物技術(shù)在煤層氣儲運(yùn)中的應(yīng)用前景[J]. 中國煤田地質(zhì)，2005，17(3)：17～19??

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