[实用新型]污水管道气体安全阈值研究装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及研究装置，具体涉及污水管道气体安全阈值的研究装置。

背景技术

城市下水道由于相对封闭，当有各类危险气体泄漏后，容易造成气体蓄积，遇明火造成爆炸，成为“井下炸弹”。近年来重庆、南京、武汉等地先后发生过严重的下水道爆炸事故，井下工作人员遭遇气体中毒事故也时有发生。有关研究标明存在于污水管道和化粪池主要易燃易爆气体是甲烷、一氧化碳等，有害有毒气体主要是硫化氢、氨气等，同时也存在污水厌氧发酵产生的抑爆气体——二氧化碳。因此，合理确定污水管道气体报警阈值对于污水管道气体监测尤为重要，因而，对于混和气体爆炸阈值的研究成为管道气体安全的热点。

可燃气体爆炸的研究包括实验研究、理论分析及数值模拟。对于可燃性爆炸气体极限的实验研究装置，国内外已有一些研究。最早的是美国矿山局介绍了一种测定气体爆炸极限的装置，后来又做了部分改进，并设计了电火花点火、直径5cm、长125~150cm的垂直玻璃管，利用传播法进行常压下气体极限的测定。可燃性气体爆炸的研究在我国尚处于起步阶段，国内也设计出了一些极限测试装置，可以测试出单气体爆炸极限与部分混和气体的爆炸极限。现在普遍采用的混合气体爆炸极限研究装置一般由爆炸反应器、配气系统、点火系统和测量系统等组成。配气系统普遍采用由色谱纯的气体钢瓶群以及空气压缩机、 真空泵、干燥瓶等组成，采用分压法来配制混合气体。分压法的配气装置主要由汇流排、压力表、截止阀、真空泵、连接管路、接头等组成。该装置结构简单，制备快速简单。汇流排并联的支管的多少可按配入组分数的多少及一次配气瓶数的多少来确定。但支管也不宜太多，支管愈多，配气时冲洗管路的高纯气体损失就愈多。支管太少，一次只能配一两瓶，且原料气钢瓶更换次数多，对配气量大的情况也很不方便。因此，支管数的多少，要据实际情况合理选择，一般为5~10支。用分压法配制钢瓶装标准混合气体，主要依据理想气体的“道尔顿”定律。在给定的容积下，混合气体的总压等于混合气体中各组分分压之和。

但是采用分压法配制混和气体存在一些缺点和不便：

（1）实际气体并非理想气体，只有少数气体在较低压力下可用理想气体定律来计算。对于大多数气体，用理想气体定律计算会造成较大的配制误差。因此，对于实际气体需用压缩系数来修正，用压缩系数修正，计算比较麻烦。需要采用高精度分析方法如气相色谱法分析定值，增加了实验的繁琐性。

（2）采用高精度压力表。由于分压法配气的主要依据是观察压力表的数值来计算所配标准混合气体的含量，压力表精度会直接影响配气的准确度。所以应当合理选择压力表的量程和级别。

（3）钢瓶阀的选择。在配制钢瓶标准气体时，必须对钢瓶进行抽空处理。如果钢瓶阀选择不当，则在抽空时由于钢瓶阀门的密封性不好而使空气漏入影响真空度，在正压下易从阀杆处漏出。因此，必须选用密封性好的钢瓶阀。

（4）在加入各组分气时，充压速度应当缓慢。在条件允许的前提下，待加入的组分冷却到室温时，再测量钢瓶中的压力。

（5）在计算各组分分压时，大多数是假设温度不变时的压力，而实际充气过程中会造成一定的温度升高，使钢瓶内壁的温度与瓶外的气体热量交换，从而使热量散失，故气体的温度比计算的低。

（6）实际的混合标准气体的压缩系数与理论计算的偏差。纯气体的压缩系数可以从手册中查到，因此，纯气体的量可以按公式正确计算得到。但当充入第二种气体组分时，混合气体的量与第一种纯气体计算的量不同，不完全遵从加和原现，因而会造成一定的配制误差。

（7）在配制混合气体时，不允许有一气体组分在充入钢瓶后变成液体。如果在制备的混合气体中有一组分在充入钢瓶后变成了液体，在使用和分析时，不但会造成很大的偏差，而且是极不安全的。

（8）钢瓶混合气体的分层问题。配制好的钢瓶标准气体，不能马上分析，必须采用合适的混匀技术进行混匀处理，待完全混匀后，再进行分析。

目前，针对污水管道易燃性多元气体爆炸阈值的实验研究还未见报道，研究比较多的是关于工业单元气体、多元气体以及矿业多元气体的爆炸极限和障碍物对爆炸的影响等方面的实验研究。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提出一种污水管道气体安全阈值的研究装置，它能够计算出各种标准气体的流量比，进而设定合适的流量，并能将各种标准气体按照需要的浓度比例和体积，进入爆炸反应器进行混合爆炸，并能收集温度和压力在爆炸前后的变化情况，以进行污水管道气体爆炸阈值的研究。