惰性气体对KHCO_(3)冷气溶胶甲烷抑爆性能的影响研究

作     者：王燕 林森 李忠 李璐 温小萍 纪文涛 WANG Yan;LIN Sen;LI Zhong;LI Lu;WEN Xiaoping;JI Wentao

作者机构：河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51874120,51904094) 中国博士后科学基金资助项目(2020M672228) 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2021年第49卷第2期

页      码：145-152页

摘      要：主动式喷粉抑爆装置是煤矿甲烷爆炸的防控装备之一,该装置装填的超细粉体抑爆剂可在甲烷爆炸初期主动喷洒,使其中超细粉体颗粒形成冷气溶胶,减少后续甲烷爆炸危害。为进一步提升主动式喷粉抑爆装置的抑爆性能,探究冷气溶胶抑爆剂的抑爆规律,使用5 L爆炸管道系统,测试了N_(2)和CO_(2)两种惰性气体对KHCO_(3)冷气溶胶甲烷抑爆性能的影响。试验结果表明:N2、CO_(2)显著强化了KHCO_(3)冷气溶胶对9.5%甲烷/空气预混气的抑制性能,相比于空气驱动的KHCO_(3)冷气溶胶,气体介质中含有惰性气体的KHCO_(3)冷气溶胶使甲烷爆炸最大压力下降更为显著,到达峰值压力时间也更长;CO2对KHCO_(3)冷气溶胶抑爆性能的增效作用强于N2。其中,体积分数0.03 g/L的KHCO_(3)冷气溶胶仅使甲烷最大爆炸压力降低60.4%,而在气体介质内充入体积分数15%~20%的N2或5%~10%的CO2时,同浓度KHCO_(3)冷气溶胶可以完全抑制甲烷爆炸,继续增加惰性气体的体积分数可以进一步减少KHCO_(3)冷气溶胶用量,从而降低主动式喷粉抑爆装置的成本。试验考察了在不同浓度KHCO_(3)冷气溶胶与不同体积分数N2、CO2作用下的甲烷爆炸情况,得到了KHCO_(3)冷气溶胶与惰性气体的最佳抑爆用量配比,能够为基于KHCO_(3)冷气溶胶的主动式喷粉抑爆装置的设计提供理论依据及技术参数。此外,讨论了含惰性气体的KHCO_(3)冷气溶胶系统的甲烷抑爆机理,并分析了惰性气体的增效原因。

主 题 词：甲烷爆炸 KHCO_(3)冷气溶胶 爆炸抑制 惰性气体 增效作用 

学科分类：08[工学] 0837[0837] 

核心收录：

D　O　I：10.13199/j.cnki.cst.2021.02.018

馆 藏 号：203102720...