流态化炭催化剂粉末在非等容管道中的爆炸特性研究

针对炭催化CH4-CO2重整反应体系(炭催化剂+O2+CH4+CO2)易燃易爆的特性,在预热的非等容管道中对流态化粉状炭催化剂爆炸特性进行了实验研究,考察了流态化炭催化剂浓度、挥发分、预热温度、流态化炭催化剂粒径、初始压力等对流态化炭催化剂的最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率的影响.研究表明,最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率随流态化炭催化剂浓度变化,呈抛物线形式分布;炭材料挥发分越高,最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率越大,其对应的最佳爆炸浓度也越低;爆炸装置的初始温度越低,流态化炭催化剂最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率越大,且温度越低流态化炭催化剂最佳爆炸浓度越大;流态化炭催化剂粒径越小,最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率越大;随着初始压力的升高,最大爆炸压力以及最大爆炸压力上升速率逐渐升高,且呈线性分布.     

流态化炭催化剂粉末在非等容管道中的爆炸特性研究

针对炭催化CH4-CO2重整反应体系（炭催化剂＋O2＋CH4＋CO2）易燃易爆的特性,在预热的非等容管道中对流态化粉状炭催化剂爆炸特性进行了实验研究,考察了流态化炭催化剂浓度、挥发分、预热温度、流态化炭催化剂粒径、初始压力等对流态化炭催化剂的最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率的影响．研究表明,最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率随流态化炭催化剂浓度变化,呈抛物线形式分布;炭材料挥发分越高,最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率越大,其对应的最佳爆炸浓度也越低;爆炸装置的初始温度越低,流态化炭催化剂最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率越大,且温度越低流态化炭催化剂最佳爆炸浓度越大;流态化炭催化剂粒径越小,最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率越大;随着初始压力的升高,最大爆炸压力以及最大爆炸压力上升速率逐渐升高,且呈线性分布．     

瓦斯浓度对爆炸压力及压力上升速率影响

不同的瓦斯浓度爆炸时产生的爆炸压力及压力上升速率是不同的。运用自行研制的实验系统,对不同瓦斯浓度对瓦斯爆炸压力及压力上升速率的影响进行了实验研究,得到了定容瓦斯爆炸最大爆炸压力、最大压力上升速率等特征参数;得出瓦斯浓度与瓦斯定容爆炸最大爆炸压力及最大压力上升速率呈二次函数关系,另外,国家目前在气体爆炸特性方面尚无统一的标准出台,文中所采用的实验设备以及实验方法为瓦斯爆炸特性实验标准的制订提供了依据。     

彩跑粉基料的爆炸特性实验研究

为研究彩跑粉基料的爆炸特性,实验采用20 L近球形的爆炸系统,从粉尘云浓度、点火延迟时间和初始点火能量3个方面对其进行了实验研究。结果表明:随着初始点火能的增大,彩跑粉基料的最大爆炸压力也会随之增大,初始点火能量的增加会导致彩跑粉基料爆炸威力显著增强;随着点火延迟时间的增加,彩跑粉基料的最大爆炸压力会先增大后减小,存在最佳点火延迟时间,可使彩跑粉基料最大爆炸压力达到峰值,70 g·m~(-3)彩跑粉基料的最佳点火延时是60ms,对应的最大爆炸压力为0. 128 MPa;随粉尘云浓度的增大,彩跑粉基料的最大爆炸压力先增加后减小,彩跑粉基料的爆炸下限浓度为55 g·m~(-3),存在某一浓度,使彩跑粉基料的最大爆炸压力达到峰值,在190 g·m~(-3)浓度时,彩跑粉基料爆炸威力最猛烈,最大爆炸压力达0. 368 MPa.     

甲烷和正庚烷的爆炸特性试验

为有效防止工业生产中气体和液体(蒸气)爆炸事故的发生,需要获得相关物质的爆炸特性参数.对此,基于传统的20 L球形爆炸测试装置,对宏观静止和流动状态下甲烷和正庚烷的最大爆炸压力(pmax)、最大爆炸压力上升率((dp/dt)max)和爆炸指数(KG)进行了测量和分析.结果表明:在2种状态下,甲烷的pmax和(dp/dt...     

液体燃料抛散比药量及点火延迟期的研究

为了合理确定液体燃料环氧丙烷爆炸抛散比药量及点火延迟时间，进行了相关的实验与数值模拟研究，用CCD像机记录了三种比药量下爆炸抛散过程，并从云雾成长过程中不同时刻的燃料浓度及云雾氧平衡两方面对三种比药量下的点火延迟时间进行了讨论。运用数值方法对2个特定延迟时间点的爆炸场压力进行了计算，给出了压力峰值随距离变化的曲线。     

褐煤煤尘云在不同环境气氛的燃爆特性

为了研究褐煤煤尘云在不同环境气氛的燃爆特性,对褐煤的微观结构(煤质、粒径及形貌)进行表征分析的基础上,分别应用Godbert-Greenwald加热炉和20 L近球形爆炸装置,对褐煤煤尘云最低着火温度和最大爆炸压力等燃爆特性参数开展实验研究,分析了煤尘粒径、点火延迟时间对褐煤-空气燃爆特性的影响,并分析了煤尘浓度、可燃气体体积比对褐煤-甲烷-空气燃爆特性的影响。结果表明:随着煤尘粒径的减小,褐煤煤尘云的最低着火温度单调递减。随着点火延迟时间的增大,褐煤-空气最大爆炸压力先增大后减小。随着煤尘浓度增加,褐煤-甲烷-空气混合物最大爆炸压力Pmm先增大后减小;随着可燃气体体积比的增大,Pmm依次减小。当煤尘浓度为400 g/m3,可燃气体体积比为1∶3时,Pmm达到峰值0.781 MPa.这些参数对煤矿井下电力设备工业过程及表面温度的控制和煤矿井下通风、泄爆、惰化等措施的实施具有参考价值。     

开敞空间可燃气云爆炸数值模拟研究

基于流体力学控制方程组、Realizable湍流方程和Eddy-Dissipation燃烧模型,建立了可燃气云爆燃的理论模型,对半径为0.5 m的半球形乙炔-空气预混爆炸进行了三维数值模拟,并采用了密度基耦合求解器进行了数值求解.选取了乙炔质量分数分别为5.3%、10.4%、13.3%和15.4%的预混气体,并得到不同质量分数的混合气云爆炸超压沿时间与空间的分布,模拟得到最大爆炸压力与实验结果吻合良好,最大相对偏差为13.79%;在气云爆炸初期,爆炸压力急剧增加,达到最大爆炸压力,在短期内有周期性的超压波不断向外扩散,且当气体浓度处于最危险质量分数时,产生的爆炸压力最大.在工业生产中,应尽量避免气体浓度达到其最危险质量分数,从而预防事故的发生.     

低浓度酒精气氛下发酵废醪浮尘的爆炸危险性研究

选取堆放发酵废醪原料仓库空气中不同高度的浮尘，分别命名为浮尘U(Upper),浮尘M(Middle),浮尘L(Lower).研究三种浮尘的物理特性，根据挥发分和灰分的质量分数分析粉尘爆炸特性变化，最大爆炸压力P_max随挥发分质量分数的增加和灰分质量分数的减少而增大.探究了浮尘M在1%,2%和3%低体积浓度酒精气氛下的爆炸超压变化规律、点火能量、爆炸下限和火焰传播速度的变化规律，发现酒精在其中充当了挥发分的成分既加强了混合爆炸体系的爆炸猛度又增强了其爆炸感度，并借助爆炸指数的变化指出粉尘爆炸危害等级由于酒精的加入由St1级别变为了St2.     

火炸药粉尘与工业粉尘爆炸特性试验对比研究

为了系统地认识火炸药粉尘和工业粉尘爆炸特性的区别,选用TNT和RDX两种火炸药粉尘以及玉米淀粉和煤粉两种工业粉尘作为研究对象,分别采用最小点火能量测试装置和20L球粉尘爆炸装置对上述四种粉尘的点火能量、爆炸压力、爆炸指数、爆炸下限浓度进行了系统研究。结果表明:四种粉尘的最小点火能量均随着浓度的增大呈现出先增大后减小的现象,与玉米淀粉和煤粉这两种工业粉尘相比,TNT和RDX这两种火炸药粉尘的最小点火能量更小,对电火花刺激更敏感,更容易点火;TNT和RDX爆炸压力和爆炸指数均随着粉尘浓度的增大而不断增大,而玉米淀粉和煤粉的爆炸压力和爆炸指数随着粉尘浓度的增大先增大后减小,TNT和RDX这两种炸药粉尘的爆炸压力和爆炸指数更高,爆炸破坏程度也更大;这四种粉尘的爆炸下限浓度为RDX玉米淀粉煤粉TNT,未表现出相应的变化规律。     

7-氨基头孢烷酸粉尘爆炸特性实验研究

选取石药集团中润制药有限公司生产的7-氨基头孢烷酸(7-ACA)粉体为研究对象,利用20L球形爆炸测试系统进行粉尘爆炸特性实验研究。首先测定7-ACA粉体样本的粒度分布及湿度;用20L球形爆炸装置实验测得7-ACA粉尘在2kJ的点火能量下的爆炸下限质量浓度为18.5g/m3,且粉尘爆炸下限随点火能量的增大呈现降低趋势;粉尘的最大爆炸压力及最大压力上升速率随着粉尘浓度的增加呈先增大再下降的规律,在775g/m3附近达到最大值,并随点火能量的增大而增大。研究结果为中润公司及类似企业7-ACA生产车间的安全管理及防爆工程设计提供了一定的科学依据。     

油气对瓦斯爆炸的影响

焦坪矿区是我国少有的煤油气共存矿区,曾多次发生重大煤矿安全事故,而油气是造成该地区瓦斯涌出量和爆炸危险性增加的重要原因.关于油气-瓦斯-空气混合气爆炸特性方面的研究并不多,为了考察油气的影响并结合矿区实际情况,选用正已烷作为油气的代表,利用自制的配气系统以及20L爆炸实验装置进行实验.由于已有文献对油气-瓦斯混合气爆炸下限进行了研究,本文重点研究油气对爆炸威力以及瓦斯爆炸上限的影响.实验结果表明正己烷的加入增加了瓦斯的爆炸威力,如当正己烷浓度为2%、甲烷浓度为0.5%时就能发生爆炸并产生0.89 MPa的超高压;正已烷浓度为2%时混合气的最大爆炸指数达到9.41 MPa·m/s,超过了甲烷最大爆炸指数5.5 MPa·m/s.将混合气爆炸上限的理论结果同实验结果进行对比发现二者并不完全符合,理论结果偏安全,而混合气爆炸最佳浓度同化学当量比浓度较为接近.图4,表4,参10.     

不同变质程度煤尘云最小点火能试验研究

为研究不同变质程度煤尘云最小点火能特性及其影响因素,选取7种不同变质程度煤尘,采用哈特曼管试验系统,测试不同煤尘云质量浓度c、着火延迟时间t、喷粉压力P下最小点火能E.研究结果表明:不同变质程度煤尘云E值间存在明显界限,变质程度越高,E越大.在同等粒度下,受煤尘颗粒着火氧化速度限制,最佳点火质量浓度随变质程度增高而减小.随t增大,E呈先下降后上升趋势,最佳着火延迟时间在1 s附近,且t比c对褐煤E值影响作用偏大.无烟煤P与E关系曲线呈"漏斗型",最佳喷粉压力随变质程度降低而减小.建立c、t、P耦合条件下无烟煤E的数学模型,由此确定的最佳测试工况(c,t,P)考虑了因素间关联性,理论上比单因素分析结果更接近真实情况.     

超细Al(OH)3粉体抑制甲烷爆炸的实验研究

粉体材料能够有效地抑制矿井瓦斯爆炸,其粒径越小,抑爆作用越明显,但对于不同浓度的甲烷和空气混合气体而言,粉体材料抑制爆炸的效果不同.文中采用20 L球形不锈钢爆炸罐试验系统,考察粒径1.3μm超细Al(OH)3粉体对不同浓度的甲烷和空气混合气体的抑爆效果.实验结果表明,超细Al(OH)3粉体对抑制甲烷爆炸有效果,对于不同甲烷浓度的甲烷-空气混合气体,可使其最大爆炸压力平均降低11.08%,最大压力上升速率平均降低66.15%,到达最大爆炸压力的时间平均降低57.53%.研究结果对于超细粉体应用于矿井瓦斯爆炸的控制具有一定的指导意义.     

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.     

初始压力对连通容器甲烷-空气混合物爆炸压力的影响

建立小球形容器与两段管道连接、2个球形容器与3段管道连接的2种形式的爆炸实验装置,通过实验分析和理论分析研究初始压力对连通容器甲烷-空气混合物爆炸压力的影响。研究发现:相同条件下,球形容器接管后甲烷最大爆炸压力与初始压力呈近似的线性关系。连通容器甲烷爆炸时起爆容器压力始终低于传爆容器压力,起爆容器不同,两个容器内最大爆炸压力差均随着初始压力的增加逐渐增大。初始压力对不同结构和尺寸的球形容器、容器接管和连通容器甲烷最大爆炸压力的影响程度不同,可以用最大爆炸压力随初始压力的变化速率表示,最大爆炸压力变化速率越高,初始压力影响越大。     

管道内瓦斯爆炸引起沉积煤粉尘二次爆炸的实验研究

为了系统研究可燃气体、可燃粉尘的爆炸特性,研制了一套由水平燃烧爆炸管道、配气系统、点火系统和爆炸压力测试系统组成的水平管道式气体-粉尘爆炸实验系统.利用该系统进行了瓦斯爆炸引起沉积煤粉尘二次爆炸的实验研究.结果发现二次爆炸的爆炸压力随煤粉尘浓度的增大呈现出先增大后减小的变化规律,最大爆炸压力出现在煤粉尘浓度为200g/m3附近;随着煤粉尘粒径的增大,二次爆炸的爆炸压力则是线性递减的,该研究结果对煤矿安全生产有重要的指导意义.     

高温和高压下CBM的爆炸极限

利用自主开发的实验装置,测定了20,60,100,150,200℃及常压,100,200和300 kPa初始条件下煤层气(CBM)的爆炸极限值.结果表明,随初始温度和压力的增加,爆炸极限上限变大,下限变小,爆炸极限范围变大,危险性增加;初始温度和压力对爆炸极限上限的影响大于对爆炸极限下限的影响.研究结论为CBM开发使用过程安全工艺参数的确定提供了实验依据.     

装药结构对发射药等离子体点火延迟的影响

通过等离子体点火中止燃烧试验研究了发射药装药结构对等离子体点火性能的影响及其相互作用规律.利用等离子体点火燃烧中止装置、压力传感器和瞬态数据采集系统等,测量得到了太根药及单基药等的燃烧中止压力-时间曲线和点火延迟时间,分析了装填密度、等离子体喷孔与发射药的距离以及装药方式等对等离子体点火延迟时间的影响.试验结果表明:增大装填密度以及发射药与等离子体喷孔距离,点火延迟时间变长.在等离子体能量流场的相同位置,装药方式的改变对发射药的点火和燃烧影响不大,点火延迟时间也没有太大差异.     

瓦斯爆炸对躲避硐室影响的数值模拟

为研究瓦斯爆炸对矿井躲避硐室的影响,在封闭及开口管路中分别进行了瓦斯爆炸过程的数值模拟,运用ICEM软件建立了躲避硐室的物理模型,使用FLUENT软件对不同边界条件下的瓦斯爆炸压力、温度变化进行数值模拟,运用Origin软件对瓦斯爆炸过程中的压力、温度变化进行曲线拟合.结果表明:封闭条件下,躲避硐室中承受的最大爆炸压力和最高温度分别为0.61 MPa以及2 269 K;开口条件下,躲避硐室中承受的爆炸超压及最高温度分别降至12.39 k Pa和1 773 K.综合爆炸超压及爆炸引起的高温影响,躲避硐室应该尽可能地远离独头巷道.