CO2喷射参数与布局对瓦斯爆炸火焰抑制效果的影响
张莉聪
邹凤韬
吴林阳
李宜珂
华北科技学院安全工程学院,河北 廊坊 065201
摘要：当前对于CO2 的抑爆研究多集中在爆炸压力峰值、火焰传播速度等参数上,而对CO2 抑制甲烷爆炸中自由基的变化情况、湍流分布等研究相对较少.针对瓦斯抽采管路内甲烷预混气体的爆炸传播特性,通过理论分析、实验研究和数值模拟相结合的方法,系统研究CO2 在不同喷射压力、喷头布局及控制时序下的抑爆机制.实验采用自主搭建的中尺度爆炸激波管系统,结合火焰传感器与光谱技术,捕捉火焰特征参数及典型自由基演变规律;基于CHEMKIN-PRO软件构建甲烷爆炸化学反应动力学模型,定性、定量分析了CO2 对关键自由基的抑制效应.研究结果表明:喷口流量为 6.38 m3/s时,火焰传播速度最大降幅 79.3%,火焰信号强度显著降低,·OH自由基摩尔分数下降 14.7%;高压喷射形成的局部湍流强度峰值(约 20%)可显著提高CO2 扩散效率,提升抑爆效果;双喷头错时倾斜喷射策略效果最好,通过时空耦合设计,同时控制抑爆剂喷射量和喷射时间,构建"物理稀释-化学抑制-动态拦截"三重屏障,使·OH自由基摩尔分数下降 47.64%,显著优于传统单喷头方案及其他双喷头方案.
关键词：瓦斯爆炸火焰传播抑制CO2抑爆CO2喷射压力湍流强度喷头布局自由基浓度时空耦合设计
分类号：TD712.7(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51874134)中央高校基本科研业务费资助项目(3142016004)应急管理部重点实验室开放课题项目(F2302)
论文发表日期：2025-07-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 90-96 )
英文信息