高温冶金炉煤气爆炸特性研究

【摘要】：高温冶金炉煤气出口温度通常在1000℃左右,目前是通过直接喷水降到200℃以下进行利用,浪费了大量显热,为了安全、高效地利用这部分能量,需要对其在高温下的爆炸特性进行研究,为新工艺的危险性分析及防爆设计提供实验依据。 本文根据转炉炼钢产生的冶金炉煤气为基础,配制了5种样气,并根据DINEN1839标准中有关可燃性气体爆炸极限测试装置的要求,自行设计测试系统,研究各样气的爆炸极限、最大爆炸压力以及极限氧浓度在25℃、200℃、400℃和500℃的变化规律,主要工作和结论如下： (1)通过试验测得五种样气在不同温度下的爆炸极限值,将其与Le Chatelier经验公式值进行对比,发现经验公式值低估了爆炸极限范围。最终得出温度对爆炸极限的影响：随着温度升高,各样气爆炸极限变宽；同一温度下,随着各样气中CO体积分数的增大,爆炸极限变宽。 (2)根据化学热力学、燃烧学以及工程热力学基本知识,计算各样气的爆炸温度及最大爆炸压力；通过试验测得不同温度下,各样气的最大爆炸压力值,并将计算值与试验值进行对比,发现试验值与计算值变化趋势相吻合,并通过对比分析得出温度对最大爆炸压力的影响：同一温度下,随着各样气中CO比例的增大,最大爆炸压力升高；随着温度升高,各样气最大爆炸压力反而下降。 (3)试验测得各样气在不同温度下的极限氧浓度值,并与爆炸下限处理论最小氧浓度进行对比,发现爆炸下限处理论最小氧浓度值普遍高于试验测得的各样气极限氧浓度值,在工业生产中,若将爆炸下限处理论最小氧浓度值做为爆炸性多元混合气体能否发生爆炸的判据,则会增大其危险性,试验测试获得的极限氧浓度值更具可靠性。 上述试验数据对新工艺的防爆、抗爆设计具有一定的指导意义,并可指导实际工艺危险性分析及安全工作的进一步开展。 【关键词】：高温 冶金炉煤气 气体爆炸
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O643.22;TQ53
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 选题目的及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 可燃性气体爆炸特性研究状况12-14
• 1.2.2 国内外可燃性气体爆炸测试装置状况14-15
• 1.3 本文主要工作15-19
• 第2章 可燃气体爆炸理论分析19-43
• 2.1 可燃气体爆炸机理19-23
• 2.1.1 气体热爆炸机理19-20
• 2.1.2 链式反应机理20-23
• 2.2 可燃气体爆炸极限研究23-33
• 2.2.1 可燃气体爆炸极限影响因素24-29
• 2.2.2 可燃气体爆炸极限经验公式计算29-33
• 2.3 可燃气体爆炸压力研究33-38
• 2.3.1 可燃气体爆炸压力进程33-36
• 2.3.2 可燃性气体爆炸压力理论计算36-38
• 2.4 可燃气体氧浓度研究38-43
• 2.4.1 最小氧浓度的理论计算及分析39
• 2.4.2 极限氧浓度的理论计算及分析39-43
• 第3章 试验装置及方法43-51
• 3.1 实验装置43-47
• 3.2 试验方法47-51
• 3.2.1 样气配制方法47-48
• 3.2.2 爆炸极限测定方法48-49
• 3.2.3 最大爆炸压力测定方法49
• 3.2.4 极限氧浓度测定方法49-51
• 第4章 冶金炉煤气爆炸参数试验研究51-71
• 4.1 冶金炉煤气爆炸极限研究51-58
• 4.1.1 爆炸极限经验公式计算51-52
• 4.1.2 爆炸极限试验测试52-56
• 4.1.3 爆炸极限结果对比及分析56-58
• 4.2 冶金炉煤气爆炸压力研究58-67
• 4.2.1 不同温度,同一样气爆炸压力研究60-63
• 4.2.2 同一温度,不同样气爆炸压力研究63-65
• 4.2.3 最大爆炸压力理论与试验值对比65-67
• 4.3 不同温度极限氧浓度研究67-71
• 第5章 结论71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77

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