瓦斯煤粉耦合体系着火实验研究

为研究煤矿井下瓦斯、煤粉、空气3成分体系的着火特性,在改进的粉尘云最低着火温度测试装置(G-G furnace)内,选取4种煤样进行瓦斯与煤粉耦合条件下的引燃实验研究。实验结果表明:当有煤粉存在时,瓦斯-煤粉-空气3成分耦合体系的最低着火温度(MIT)均低于瓦斯、煤粉的最低着火温度,且煤粉粒径越小、煤粉挥发分越大,耦合体系的最低着火温度下降的越多。D50≈25μm的1号煤样使得耦合体系的着火温度比瓦斯低340℃,比煤粉低110℃。说明煤矿井下电气设备按纯的甲烷气体进行防爆温度设计和选型,若不考虑煤粉的影响,具有引燃瓦斯-煤粉-空气3成分耦合体系的风险,需加以完善和改进。

火电厂氢冷供氢管道法兰泄漏预测研究

火电厂氢冷供氢管道系统是将各种阀门、法兰和接头等压力管道元件装配而成的承压设备。其中可拆连接结构在预紧状态、蠕变、外力和内压等综合作用下,会因密封性能下降导致冷却系统中普遍存在漏氢。本文以常见的DN50法兰-垫片-螺栓结构为研究对象,采用有限元分析模拟方法,探讨了法兰-垫片-螺栓结构泄漏的机理。研究发现,经过4610小时的蠕变模拟后,平均应力为8.04MPa,而经过7000小时后,平均应力降低至7.667MPa,因此判定法兰-螺栓-垫片连接结构已经发生泄漏。该研究成果对防止火电厂氢冷供氢管道法兰泄漏而进行的预防性维修具有一定的指导意义。

煤磨系统一次热风管道泄爆面积确定方法研究

为降低火力发电厂煤粉制备工艺过程中潜在的粉尘爆炸风险,对一次热风管道泄爆面积定量确定方法开展研究。首先,以不同地区3个发电厂所用煤粉为例,通过实验测试得到最大爆炸压力和爆炸指数;然后,利用Ansys软件分析计算某型号中速磨机一次热风管道的抗爆强度;最后,依据《粉尘爆炸泄压指南》标准计算得到中速磨机一次热风管道的泄爆面积。结果显示:实验得到煤粉爆炸压力和爆炸指数均先随浓度的增加而增加,达到最大值后又随浓度的增加而降低;模拟计算得到一次热风管道的抗爆强度为0.014~0.14MPa;针对3个发电厂煤粉和抗爆能力不同,一次热风道需要的泄爆面积分别为0.33~0.09m^(2)、0.38~0.1m^(2)、0.2~0.06m^(2)。以上研究成果对于煤磨系统一次热风管道的泄爆设计具有参考价值。

初始压力对合成气爆炸下限的影响研究

利用8 L圆柱型爆炸罐试验测量不同初始压力下合成气爆炸下限(LEL),通过Chemkin-Pro软件模拟研究初始压力对合成气近下限燃烧的影响效应,并校核Le Chatelier(L-C)计算式、二次多项式、线性及对数函数拟合关系式对加压宽含氢比合成气LEL的适用性。结果表明:合成气LEL随含氢比的升高呈下降趋势,随初始压力的升高近线性下降;加压条件下,H自由基及OH自由基的摩尔分数发生变化,导致H+O_(2)=O+OH等重要支链反应的敏感性系数发生变化,进而使合成气LEL显著降低;与L-C计算式相比,二次多项式对高压下合成气LEL的估算更准确;线性函数关系式可准确计算不同初始压力下的合成气LEL。

可燃粉尘爆炸基础研究综述

对工业可燃粉尘爆炸基础研究进行了综述。对粉尘爆炸领域有史以来的主要基础研究成果进行了高度概括,内容涉及引起粉尘爆炸的可燃物质、影响粉尘云可燃性和爆炸性的因素、粉尘云在空气中的燃烧、引发粉尘爆炸的点火源、一次和二次粉尘爆炸、粉尘闪燃、杂混物的爆炸及粉尘云爆轰8个方面。回顾了粉尘爆炸的预防和缓解措施进展,指出了本质安全设计的意义。最后针对纳米颗粒粉尘的爆炸特性进行了探讨,通常粉尘的最小点火能随粉尘粒径减小而减小、爆炸指数随粉尘粒径减小而增大,这种趋势直到粉尘粒径减小到1~10μm一直存在,但这种趋势可能不会持续到纳米粉体级别,可能的两个原因是纳米粉体的难于分散和凝并作用。

掺氢天然气层流火焰传播速度试验研究

为准确测量掺氢天然气层流预混火焰传播速度,并研究掺氢比对掺氢天然气层流预混火焰传播特性的影响,通过本生灯法对比试验研究自然光及纹影拍摄条件下掺氢天然气层流预混火焰的传播速度,根据化学动力学机制模拟计算并讨论不同掺氢比条件下的预混燃料层流火焰传播特性。研究表明:利用纹影系统拍摄获得的火焰传播速度更接近燃烧学定义的层流预混火焰传播速度;随着掺氢比的增加,掺氢天然气层流预混火焰传播速度及绝热火焰温度均不断增加,且层流预混火焰传播速度峰值所对应的当量比显著向富燃料侧移动;燃料中氢气组分的不断增加使得H自由基的摩尔分数以及OH自由基的生成速率均显著增加。

甲烷对合成气层流预混火焰传播特性的影响

为研究甲烷对合成气层流预混火焰化学动力学特征及合成气层流预混火焰传播特性的影响,选用GRI3.0-机理,模拟研究300 K条件下含0～70%甲烷的合成气层流预混火焰传播速度、火焰温度、反应敏感性及重要自由基浓度等。结果表明:合成气层流预混火焰传播速度、绝热火焰温度随甲烷比例的增加非线性下降,火焰传播速度峰值对应的当量比随甲烷增加显著向贫燃侧发展;富燃条件下,随着甲烷少量加入(≤30%),火焰中自由基H浓度显著下降,火焰传播速度受抑制作用显著;随着甲烷的继续增加,不足的自由基OH抑制自由基CH_3的生成,影响自由基H的消耗,削弱CH_4对层流预混火焰传播速度的抑制作用。