由此可以看出，综合考虑压力和温度对爆炸极限的影响，随着压力和温度的升高，爆炸极限范围扩大。当压力为1.3～1.7MPa，温度为100～120℃时，爆炸极限范围最大为4.60%～44.03%(1.7MPa，120℃)，最小为4.68%～40.99%(1.3MPa，100℃)。故最危险工况为压力为1.7MPa，温度为120℃时的情况。
    对于本研究中所给定的煤层气气质组分，当输送工况发生改变时，可以通过图2查出不同压力、温度条件下其相应爆炸上限。
    2 煤层气输送工艺的安全性分析
    2.1 煤层气输送工艺下爆炸极限的动态变化
    根据所提供的工艺流程，可根据煤层气输送过程中各处不同的工况，对爆炸极限进行动态分析。
 

    如图3所示：矿区来气压力0.3MPa，温度为0～15℃，则其爆炸极限范围为5.08%～26.91%到5.02%～27.24%之间；到达首站，经压缩机增压后，压力达到1.3～1.7MPa，温度变为100～120℃，相应的，其爆炸极限范围为4.68%～39.44%到4.60%～44.03%之间；经空冷器冷却后，温度变为50～60℃，则爆炸极限范围为4.88%～38.71%到4.84%～42.06%之间；之后，煤层气被输送至各个分输站及末站，供气压力为0.1～0.4MPa，温度取5～10℃，则爆炸极限范围为5.06%～20.92%到5.04%～29.11%之间。
    由此可以看出，当压力为1.7MPa，温度为120℃时，爆炸极限范围最大。故进行安全性评估时，只需考虑此工况下的爆炸极限。
    2.2 输送工艺安全性判定
    表1所示为输送工况下煤层气的爆炸极限值，根据文献^[1]取1.2倍的安全系数，以此来确定该煤层气是否安全。

 

    根据燃气混合安全性定律，如果燃气中可燃组分的浓度高于燃气无空气基的爆炸上限(或低于爆炸下限)，则燃气是安全的。由于条件给出甲烷的浓度为46%，小于52.84%，即甲烷的浓度在其爆炸极限范围内，所以该输送工艺系统是不可行的。
    3 降低爆炸上限的措施
    通过对影响爆炸极限范围的因素进行分析研究，压力、温度及惰性气体含量对煤层气爆炸极限范围影响较大，因此，要使煤层气达到安全要求，可以从以下几点考虑：
    3.1 降低煤层气的压力、温度
    通过压力对煤层气爆炸极限范围的影响情况可知：压力降低，爆炸极限范围减小；温度降低，爆炸极限范围亦减小。为了保证输送工艺要求，一般不建议采取降低压力的方法来降低爆炸上限。
    3.2 加入惰性气体
    氮气对燃气爆炸压力值影响不大，但对爆炸压力上升速率影响很大，使上升到最大压力的时间大大延长，缓和了爆炸的发展或使爆炸变成缓慢的燃烧。惰性气体浓度加大时，氧浓度相对减少，而在达到爆炸上限时氧的浓度本来就很小，惰性气体浓度稍微增加一点，就会产生很大影响，导致爆炸上限剧烈下降^[8]。
    由以上可提出方案：加入惰性气体N₂，可使爆炸极限范围缩小。相应的也会使混合气体的性质发生变化，但由于影响不是很大，故可以考虑向煤层气中加入惰性气体N₂。
    3.3 煤层气提纯
    采用煤层气提纯技术也可以提高煤层气的安全性，使煤层气中甲烷含量高于安全的爆炸上限。
    变压吸附工艺目前是煤层气提纯的首选技术，它可将N₂、O₂与甲烷分离，处理能力可达5.7～28.3万m³/d。变压吸附具有工艺简单、设备紧凑、操作费用低和适用性强的特点。
    3.4 煤层气水合物技术
    气体水合物是一种或几种气体混合物(如甲烷、乙烷等)和水在适当的温度和压力条件下形成的一类笼形结构的冰状晶体。它是由主体分子即水分子间以氢键相互结合形成的笼形空隙，将客体分子包络在其中所形成的非化学计量的包络化合物。
    由于煤层气的密度较小，不易液化，不易储存和运输，对于很多的中小城镇和小型用户铺设输气管线，在经济上又不可行，直接制约了煤层气的推广。
    水合物技术分离煤层气中可燃气体^[9－10]是基于水合物晶体中仅包含水和水合物形成物，且水合物形成物在晶体中的组成与其在原相中的组成不同。根据各种气体形成水合物的温度和压力条件的不同，控制压力使易生成水合物的组分发生相态变化从气态到固态，从而，通过形成水合物可以实现分离煤层气中的可燃气体，制备甲烷水合物。
    利用水合物方法，对抽放煤层气进行提纯是一种可行的途径，其工艺流程见图4，抽放系统流出的煤层气经脱水后加压，在反应器中低温水合后，脱水冷冻成固体水合物，非水合气体则由反应器中排出。煤层气形成水合物的过程也就是除去非水合气体的提纯过程。以固态形式储运煤层气，具有安全性高、成本低等特点，有可能成为一种重要的气体储运方式。

 

    4 结语
    通过对某煤业集团煤层气爆炸极限的安全性分析可知，温度、压力、惰性气体对煤层气的爆炸极限有较大影响。因此在煤层气加压输送实际工程中应该考虑压力、温度对煤层气安全输送的影响，在满足输送要求的条件下，尽可能采取较低的压力输送。若在输送工况下煤层气处于其爆炸极限内，应考虑加入惰性气体来降低爆炸极限以满足输送要求。

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