纳米粉体对矿井瓦斯的抑爆作用

通过对传统抑爆剂抑制瓦斯爆炸的作用分析,自主改进形成了瓦斯抑爆实验系统,采用最大爆炸压力、压力上升平均速率等指标表征纳米粉体的抑爆性能.实验结果表明,同微米级粉体相比,纳米粉体的抑爆效果更好,甲烷最大爆炸压力、压力上升平均速率分别下降了70.5%和90%以上,爆炸压力峰值时间延长了3倍多.并在纳米粉体表面效应等基本理论的基础上,结合粉体热重分析,从物翟、化学抑制自由基作用及纳米粉体特殊的阻燃抑爆作用分析探讨了纳米粉体对矿井瓦斯的抑爆机理,提出了纳米抑爆粉体的性能表征参数.图5,表2,参12.     

蒙脱石粉体对瓦斯爆炸特性参数的影响研究

选用天然矿物粉体蒙脱石作为抑爆材料,通过20 L球形爆炸装置和自主设计的5 L管道实验系统,测试了蒙脱石粉体及其浓度对甲烷-空气预混气体的爆炸压力、火焰传播速度等特性参数的影响.结果表明:蒙脱石粉体对甲烷爆炸具有一定的抑制作用,甲烷-空气预混气体的最大爆炸压力和爆炸火焰传播的平均速度随着粉体浓度的增加呈现先降低后上升的趋势.其中,当粉体浓度为0.16 g/L时,爆炸压力下降至最低,比未添加粉体时下降了29.2%;当粉体浓度为0.20 g/L时,火焰传播平均速度最小.此外,结合蒙脱石粉体的元素组成及热解特性分析其瓦斯抑爆机理.      

ABC/MCA粉体对铝金属粉爆炸特性的影响

为了研究ABC/MCA粉体对铝金属粉爆炸的抑制作用,采用竖直管道粉尘爆炸装置,分别测试了Al/ABC,Al/MCA,Al/ABC/MCA混合粉体的爆炸严重程度,探讨了ABC+MCA复配粉体的协同抑爆机理,并对不同粉体的抑爆效果进行了对比分析,研究结果表明,ABC/MCA粉体的添加,使铝粉爆炸危险性大大降低。与ABC粉相比,MCA粉对铝粉的抑爆作用更加显著。随着MCA粉质量分数的增加,铝粉最大爆炸压力降幅增大,且当MCA粉的质量分数达15. 8%,Al/MCA混合粉体未发生爆炸,ABC+MCA复配粉体对铝粉爆炸也具有抑制作用,添加剂总质量一定时,随着复配比的减小,铝粉最大爆炸压力减小,且降幅增大。复配粉体吸热分解出惰性气体和P2O5,降低反应速率,稀释O2浓度,且P2O5覆盖在铝粉表面,隔绝空气,从而达到协同抑爆作用。最后对比得到不同粉体对铝粉爆炸的抑制效果为:ABC ABC+MCA MCA.     

抑爆位置对连通容器甲烷空气混合气体爆炸的影响

以甲烷-空气混合物作为研究气体,用两个不同尺寸的球形容器和三段管道组合成不同结构的连通容器,进行多次爆炸实验,对比分析不同抑爆位置条件下球形容器与管道末端的最大爆炸压力与最大爆炸压力上升速率。结果表明:抑爆位置对连通容器混合气体爆炸产生一定影响;连通容器的最佳抑爆位置与管道长度有一定的关系;对于球形容器与一段管或两段管构成的连通容器中,抑爆位置对气体爆炸影响不大;对于两个球形容器与三段管构成的连通容器中,抑爆位置对连通容器混合气体爆炸影响较大,在管道中后段加入丝网结构抑爆效果最佳。在实际生产设计中,应根据具体应用条件和要求,全面考虑选用最佳的抑爆位置。     

氢气及重烃组分对瓦斯爆炸下限影响的实验研究

为研究矿井瓦斯中含有的氢气及重烃组分对瓦斯爆炸下限的影响,建立了多组分瓦斯混合气体爆炸实验系统.运用该实验系统对分别混有氢气、异丁烷和正己烷的甲烷气体的爆炸下限进行了测定.实验结果表明:强点火源条件下,当混有氢气的体积分数达到1.5%时,甲烷的爆炸下限可以降到1%;当异丁烷和正己烷的体积分数约为0.25%时,甲烷的爆炸下限可降到2%左右.图8,表5,参10.     

甲烷爆炸后体系的温度与压力

利用公式ΔU=-0.1196 n/λ.计算了不同浓度的甲烷爆炸后体系的温度,进而计算了爆炸产生的压力.当甲烷在空气中的浓度达到爆炸反应的下限浓度5.3%时,爆炸后体系的温度为1232 K,最高压力为4.13 atm.当甲烷在空气中的浓度达到9.5%时(甲烷与空气中的氧气完全反应),爆炸后体系的温度为1815 K,最高压力为6.09 atm.     

细水雾抑制煤尘与瓦斯爆炸实验

搭建小尺寸细水雾实验平台,用相应管道模拟矿井环境.在阐明煤尘与瓦斯爆炸传播机理的基础上,研究细水雾抑制管道混合物爆炸的有效性,并对其做定性定量的分析研究.研究发现:在细水雾作用下,煤尘与瓦斯的火焰传播速度会相应减小、所测火焰温度有所降低.当混合物爆炸的威力较大时,细水雾对其相关参数影响较弱,应适当增加压力,改变细水雾的物理化学抑制作用,增强灭火特性.实验结论:细水雾抑制煤尘与瓦斯爆炸的研究为煤矿抑爆装置的研制和安装提供了技术支撑.     

基于定容燃烧弹的不同初始压力甲烷爆炸特性研究

在工业生产现场中存在各种储罐,特别是在天然气柱罐区,天然气爆炸冲击波产生抛射物碎片形成多米诺骨牌效应。本文利用定容燃烧弹爆炸实验装置,通过设置不同初始压力、甲烷浓度条件,对不同初始压力下不同浓度甲烷爆炸特性进行了实验研究,结果表明初始压力增大,使甲烷-空气混合气的最大爆炸压力增大,爆炸危险性增加,初始压力对低浓度甲烷爆炸的最大压力影响最大;当量比浓度与爆炸下限之间的混合气体在初始压力增加时的正反馈效应,使当量比浓度与爆炸下限之间混合气体最大爆炸压力的增幅较当量比浓度与爆炸上限之间的增幅大,即当量比浓度与爆炸下限之间的混合气体较当量比浓度与爆炸上限之间的混合气体对初始压力更敏感。分析初始压力对甲烷爆炸传播的影响,对降低罐区甲烷爆炸事故的严重程度具有指导意义。     

甲烷浓度和煤粉粒径对混合爆炸火焰传播速度的影响

为评价瓦斯空气煤粉混合爆炸危险性大小,探究爆炸机理,方便相关事故原因分析,利用水平透明玻璃式爆炸管道,探究了甲烷浓度、煤粉粒径对复合爆炸中火焰传播速度的影响。实验结果表明:随着甲烷浓度的增大,火焰传播速度先增大后减小,在接近爆炸上限浓度和爆炸下限浓度时达到最大值;随着煤粉粒径的增大,火焰传播速度逐渐变小,最大火焰传播速度也变小,甲烷浓度为10%,煤粉粒径为30μm时火焰传播速度最大。     

惰性气体对奥克托今粉尘云爆炸特性的影响

为了研究惰性气体对奥克托今(HMX)粉尘云爆炸特性的影响,采用改进20L球爆炸测试装置,分别对浓度为300 g/m³HMX粉尘云在空气中以及N2、CO2氛围中的最大爆炸压力及最大压力上升速率进行测定。通过定量分析惰性气体N2、CO2对HMX粉尘云爆炸特性的影响规律,探讨其抑爆机理。结果表明：HMX粉尘云在N2和CO2氛围中的最大爆炸压力较空气中分别下降了42.74%、59.86%,最大压力上升速率分别下降了48.06%、59.99%。说明N2和CO2对HMX粉尘云爆炸特性参数有显著的抑制作用,且CO2的抑爆效果优于N2。