【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油化工燃爆安全防爆领域，尤其是涉及一种用于预测混合气体爆炸极限的方法及系统。
技术介绍
1、富氧燃烧作为一种高效燃烧技术，不仅可以提高燃烧效率、降低燃料的燃点温度，也可以在燃烧过程中提高二氧化碳的密度，便于碳捕集。基于富氧燃烧的燃烧特点，富氧燃烧通常用于处理石化厂区的低热值气体，例如：挥发性有机物(vocs)。研究富氧环境下低热值气体的爆炸极限，对工程安全生产、燃料的高效燃烧与燃爆管控十分必要。
2、在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现，现有技术在预测富氧燃烧环境下的混合气体爆炸极限存在如下不足：(1)在化工生产和矿井瓦斯爆炸防控
，通常基于理-查特里爆炸极限计算公式，对多组分混合可燃气体爆炸极限极值进行预测，同时以自适应的方式计算爆炸极限。通过确定混合可燃气体中的具体气体种类，计算混合气体的爆炸极限，并确定当前爆炸极限下各组分气体的体积分数；(2)现有技术还基于理-查特里法则，对某石油化工企业不同工况下所产生的混合低热值气体进行爆炸极限计算。前述爆炸极限计算方法，均未能从热力学本质考虑富氧燃烧环境对燃爆临界范围的扩大影响，故现有的爆炸极限计算方法仅适用于空气燃烧环境。
3、另外，现有的混合可燃气体爆炸极限计算方法主要分为两大类，一类是根据gb_t12474实验装置测量得到混合可燃气体爆炸极限，另一类是国内外研究人员根据理论计算混合可燃气体爆炸极限。理论计算包括以下三个方面：(1)在链烷烃类爆炸气体完全燃烧时，利用其化学理论体积分数确定爆炸下限；(2)对于两种或多种可燃气体或可燃
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种用于预测混合气体爆炸极限的方法，包括：获取当前燃烧环境中氧气吸热过程的第一临界潜热和放热过程的第二临界潜热；获取当前燃烧环境中待预测混合气体各组分在吸热过程中的第三临界潜热和在放热过程中的第四临界潜热；对每项临界潜热与氧气的体积分数之间的相关关系进行分析，以利用所述相关关系，计算所述待预测混合气体的爆炸下限，进一步结合所述第二临界潜热，计算所述待预测混合气体的爆炸上限。
2、优选地，在获取所述第二临界潜热的步骤中，包括：获取所述待预测混合气体各组分在空气燃烧环境中的爆炸上限和爆炸下限、以及各组分完全燃烧时的耗氧量，并分别利用每个组分的爆炸上限、爆炸下限和耗氧量，计算相应的初始第二临界潜热，而后计算全部组分所对应的初始第二临界潜热的平均值，从而得到所述第二临界潜热。
3、优选地，利用如下表达式计算所述初始第二临界潜热：
4、
5、其中，r'0表示初始第二临界潜热，xu表示爆炸上限，xl表示爆炸下限，cs表示耗氧量。
6、优选地，在获取所述第三临界潜热的步骤中，包括：利用所述待预测混合气体各组分在空气燃烧环境中的爆炸上限和爆炸下限、以及各组分完全燃烧时的耗氧量，分别计算每个组分对应的第三临界潜热。
7、优选地，利用如下表达式计算所述第三临界潜热：
8、
9、其中，af表示第三临界潜热，xu表示爆炸上限，xl表示爆炸下限，cs表示耗氧量。
10、优选地，在获取所述第四临界潜热的步骤中，包括：获取所述待预测混合气体各组分的燃烧热，并利用所述燃烧热和所述待预测混合气体各组分的第三临界潜热，计算每个组分对应的第四临界潜热。
11、优选地，在所述待预测混合气体中，每个组分均为低热值气体，并且各组分等比例混合。
12、优选地，利用如下表达式计算所述待预测混合气体的爆炸下限：
13、
14、其中，x'l表示待预测混合气体的爆炸下限，x0表示氧气的体积分数，a0表示第一临界潜热，rf表示待预测混合气体中各组分的第四临界潜热的平均值，n表示待预测混合气体中的组分个数，ac1、ac2、ac3……acn分别表示待预测混合气体中各组分的第三临界潜热。
15、优选地，利用如下表达式计算所述待预测混合气体的爆炸上限：
16、
17、其中，x'u表示待预测混合气体的爆炸上限，x0表示氧气的体积分数，a0表示第一临界潜热，r0表示第二临界潜热，ac1、ac2、ac3……acn分别表示待预测混合气体中各组分的第三临界潜热。
18、优选地，所述第一临界潜热优选为1.046。
19、另一方面，本专利技术还提供了一种用于预测混合气体爆炸极限的系统，所述系统包括如下模块：第一热量获取模块，其用于获取当前燃烧环境中氧气吸热过程的第一临界潜热和放热过程的第二临界潜热；第二热量获取模块，其用于获取当前燃烧环境中待预测混合气体各组分在吸热过程中的第三临界潜热和在放热过程中的第四临界潜热；爆炸极限计算模块，其用于对每项临界潜热与氧气的体积分数之间的相关关系进行分析，以利用所述相关关系，计算所述待预测混合气体的爆炸下限，进一步结合所述第二临界潜热，计算所述待预测混合气体的爆炸上限。
20、优选地，所述第一热量获取模块包括：第二临界潜热获取单元，其用于获取所述待预测混合气体各组分在空气燃烧环境中的爆炸上限、爆炸下限，以及各组分完全燃烧时的耗氧量，并分别利用每个组分的爆炸上限、爆炸下限和耗氧量，计算相应的初始第二临界潜热，而后计算全部组分所对应的初始第二临界潜热的平均值，从而得到所述第二临界潜热。
21、与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
22、本专利技术提出了一种用于预测混合气体爆炸极限的方法及系统。该方法基于燃烧反应热物理本质，利用能量守恒定律，建立混合低热值气体、氧气的临界潜热和爆炸上限或爆炸下限之间的相关关系，据此预测富氧燃烧环境下混合低热值气体的爆炸上限和爆炸下限。本专利技术实现了对富氧燃烧环境中混合低热值气体的爆炸极限的预测，能够计算自定义氧浓度燃烧环境中混合低热值气体的爆炸极限，为安全高效生产提供了指导。
23、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.一种用于预测混合气体爆炸极限的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取所述第二临界潜热的步骤中，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用如下表达式计算所述初始第二临界潜热：
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，在获取所述第三临界潜热的步骤中，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用如下表达式计算所述第三临界潜热：
6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，在获取所述第四临界潜热的步骤中，包括：
7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述待预测混合气体中，每个组分均为低热值气体，并且各组分等比例混合。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的方法，其特征在于，利用如下表达式计算所述待预测混合气体的爆炸下限：
9.根据权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，利用如下表达式计算所述待预测混合气体的爆炸上限：
10.根据权利要求1～9中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一临界潜热
11.一种用于预测混合气体爆炸极限的系统，其特征在于，所述系统包括如下模块：
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一热量获取模块包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于预测混合气体爆炸极限的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取所述第二临界潜热的步骤中，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用如下表达式计算所述初始第二临界潜热：
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，在获取所述第三临界潜热的步骤中，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用如下表达式计算所述第三临界潜热：
6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，在获取所述第四临界潜热的步骤中，包括：
7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：林俣洁，王鹏，凌晓东，于安峰，鲍磊，慕云涛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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