惰性粉體抑制瓦斯/煤塵復(fù)合爆炸特性及機(jī)理研究

編號：CYYJ043581

篇名：惰性粉體抑制瓦斯/煤塵復(fù)合爆炸特性及機(jī)理研究

作者：紀(jì)文濤 張國濤 楊帥帥 徐子暉 毛文哲 王燕

關(guān)鍵詞： 瓦斯 煤塵 復(fù)合爆炸 碳酸氫鈉 碳酸鈣 爆炸抑制

機(jī)構(gòu)： 河南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院 河南省燃爆動力災(zāi)害預(yù)警與應(yīng)急工程技術(shù)研究中心 煤炭安全生產(chǎn)與清潔利用省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心

摘要： 瓦斯/煤塵復(fù)合爆炸是一個耦合了均相燃燒與異相燃燒的復(fù)雜過程,燃燒主控機(jī)制動態(tài)變化,爆炸機(jī)理更加復(fù)雜,導(dǎo)致其相比單相瓦斯或煤塵爆炸具有更高的爆炸敏感性和爆炸強(qiáng)度,嚴(yán)重制約著煤礦的安全生產(chǎn)。為了防治瓦斯/煤塵復(fù)合爆炸災(zāi)害,選取碳酸氫鈉和碳酸鈣兩種惰性粉體,在20 L球型爆炸裝置中開展了惰性粉體抑制瓦斯/煤塵復(fù)合爆炸實驗。通過系統(tǒng)的改變瓦斯和煤塵濃度配比,對不同濃度惰性粉體作用下瓦斯/煤塵復(fù)合體系最大爆炸壓力和最大爆炸壓力上升速率變化規(guī)律進(jìn)行分析,并對比分析不同惰性粉體抑制瓦斯/煤塵復(fù)合爆炸性能之間的區(qū)別和聯(lián)系。研究結(jié)果表明,碳酸氫鈉和碳酸鈣對不同濃度配比的瓦斯/煤塵復(fù)合體系爆炸均具有抑制作用,其中碳酸氫鈉不僅可以通過分解吸熱、延緩煤塵熱解、降低煤塵分解速率等物理抑制方式來抑制瓦斯/煤塵復(fù)合爆炸,還可以通過消耗爆炸反應(yīng)的關(guān)鍵自由基的化學(xué)抑制方式來抑制瓦斯/煤塵復(fù)合爆炸,而碳酸鈣只能以物理吸熱的方式抑制爆炸,因此碳酸氫鈉對瓦斯/煤塵復(fù)合體系爆炸的抑制效果優(yōu)于碳酸鈣,具體表現(xiàn)為碳酸氫鈉可完全抑制所有工況,碳酸鈣僅能完全抑制瓦斯?jié)舛鹊陀?%時的瓦斯/煤塵復(fù)合工況。另外,2種惰性粉體對瓦斯/煤塵復(fù)合體系爆炸壓力的抑制效率隨著體系中瓦斯?jié)舛鹊奶嵘�先升高后降�?當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?%、煤塵濃度為100 g/m3時抑爆效率最高;對瓦斯/煤塵復(fù)合體系爆炸壓升速率的抑制效率隨著體系中瓦斯?jié)舛鹊奶嵘�逐漸升高,對濃度為10%的純瓦斯爆炸時抑爆效率最高。