惰性气体对KHCO3冷气溶胶甲烷抑爆性能的影响研究
王燕1
林森1
李忠1
李璐1
温小萍2
纪文涛1
1.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 4540002.河南理工大学 机械与动力工程学院,河南 焦作 454000
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N2和CO2两种惰性气体对KHCO3冷气溶胶甲烷抑爆性能的影响.试验结果表明:N2、CO2显著强化了KHCO3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KHCO3冷气溶胶,气体介质中含有惰性气体的KHCO3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KHCO3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KHCO3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KHCO3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KHCO3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KHCO3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KHCO3冷气溶胶与惰性气体的最佳抑爆用量配比,能够为基于KHCO3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KHCO3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.
关键词：甲烷爆炸KHCO3冷气溶胶爆炸抑制惰性气体增效作用
分类号：X932(安全工程)
资助基金：国家自然科学基金(51874120)国家自然科学基金(51904094)中国博士后科学基金(2020M672228)
论文发表日期：2021-02-25
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：8( 145-152 )
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