油頁岩利用過程爆炸機理及防治方法研究

《油頁岩利用過程爆炸機理及防治方法研究》是依託東北大學，由李剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：油頁岩利用過程爆炸機理及防治方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李剛
• 依託單位：東北大學

中文摘要

我國油頁岩儲量豐富，合理開發油頁岩資源是破解我國能源危機的重要途徑之一。針對油頁岩煉油和燃燒發電過程中潛在的火災、爆炸事故風險，項目通過已有和計畫研發的高溫環境爆炸性測試系統，以國內4種典型的油頁岩產品為代表，系統研究油頁岩粉塵及油頁岩雜混物的爆炸機理和特性，為生產過程風險評價和安全管理奠定實驗和理論依據；再通過小型實驗，研究CO2、N2對油頁岩及其雜混物的惰化機理，得到防止爆炸發生的關鍵指標- - 極限氧濃度，從而確定油頁岩生產過程的本質安全防爆方法，並在1立方米大型爆炸測試系統上對不同工藝條件下建立的本安防爆方法進行放大和驗證，確保其在工業生產上套用的安全性。在前期大量爆炸性數據和防爆方法的基礎上，利用風險理論建立基於數據的生產過程風險評價模型，克服了傳統風險評估方法中事故統計樣本少、評價人員主觀隨意性的缺點，對於評價油頁岩利用過程爆炸事故風險、指導安全生產工作具有重要的理論意義和實用價值

結題摘要

首次對中國4種典型油頁岩樣品進行了系統爆炸特性測試研究，其中最小點火能普遍高於煙煤粉塵，最低著火溫度與煙煤相近，爆炸下限高於煙煤，最大爆炸壓力略低於煙煤，爆炸指數龍口油頁岩與煙煤相當，其他低於煙煤。總之，我國油頁岩粉塵爆炸危險性一般，略低於煙煤，可借鑑煙煤的防爆方法進行油頁岩粉塵的爆炸防治。 課題研究了油頁岩粉塵雜混物的爆炸特性。利用研發的測試裝置研究了可燃氣對油頁岩粉塵爆炸特性的影響。發現粉-氣雜混物的最小點火能隨可燃氣含量的增加而下降，對揮發分含量低的FS油頁岩粉塵影響最為顯著，從J級別降為mJ級別。可燃氣的引入使油頁岩粉塵爆炸下限明顯下降。當可燃氣的濃度超過3%時，油頁岩粉塵的爆炸下限下降趨勢變緩，當濃度為9%時，爆炸下限趨於50g/m3。雜混物的爆炸強度均高於單純的油頁岩粉塵。 課題研究了高溫對油頁岩粉塵及其雜混物爆炸特性的影響。當溫度升高時油頁岩粉塵及其雜混物的最小點火能均隨著初始溫度的升高而下降，當可燃氣含量超過2%後，點火能下降趨於平緩，可燃氣含量的影響遠超過溫度升高帶來的影響。環境溫度升高爆炸下限均呈下降趨勢，爆炸範圍在擴大。但隨著初始溫度的升高，最大爆炸壓力卻逐漸降低，由常溫下的0.6、0.59、0.55、0.52MPa分別降至100℃下的0.48、0.45、0.43、0.40MPa，平均下降10%；但最大壓力上升速率隨溫度升高而增大。 課題研究了氮氣、二氧化碳對LK油頁岩粉塵及其雜混物的惰化效果，發現當環境的氧含量低於15%時爆炸將不再發生。基於此，提出我國油頁岩綜合利用過程中的極限氧濃度為13%，為提出本質安全防爆方法奠定了實驗基礎。 以撫順式乾餾爐為背景，建立了油頁岩乾餾工藝火災爆炸風險評價指標體系，採用模糊綜合評價方法建立了油頁岩乾餾工藝火災爆炸危險性評價模型。利用該模型可以對油頁岩利用現狀的火災爆炸風險進行評價，也可用於指導生產過程的防爆安全改進。