新型清洁气体式主动抑爆装置研制及抑爆性能研究

为了保障瓦斯等易燃易爆气体输送及发电管道的安全性,提高主动抑爆装置抑爆效能,结合矿用管道主动喷粉抑爆装置,研制一款以清洁型灭火剂FM200为抑爆介质的自动抑爆装置,通过分析现有主动抑爆技术中常用的三种抑爆介质(干粉、细水雾、二氧化碳)与FM200的灭火特性,对比其在抑爆后对输送管道的影响,并通过抑爆性能试验,试验证明该抑爆装置能够在5ms内快速捕捉火焰信息,并在30ms内迅速喷洒抑爆介质,在抑爆器后3m外无爆炸火焰信息。     

低浓度瓦斯输送管道抑爆装置

针对低浓度瓦斯输送管道易燃、易爆等问题,研制了一套主动抑爆装置。介绍了抑爆装置构成原理,围绕着瓦斯爆炸传播规律,从软硬件2方面提升抑爆器、控制器、火焰传感器的响应时间及抗干扰能力。数次的管道爆炸试验证明该抑爆系统响应速度快、灭火效果好、稳定可靠。     

输送管道内低浓度瓦斯爆炸抑制试验

自动喷粉抑爆装置是低浓度瓦斯管道输送的重要安全保障设备之一。运用内径500 mm爆炸管道研究自动喷粉抑爆装置对输送管道内低浓度瓦斯爆炸传播的抑制效果,并分析其抑爆机理。结果表明:抑爆效果受抑爆装置安装位置的影响很大,火焰传感器与抑爆器的最小安装距离为20 m。爆炸火焰在抑爆器后方需传播一定距离才能被完全扑灭,存在一个区间和时间的过程。冲击波压力峰值由于产气剂喷射压力的抵消和ABC干粉灭火剂的抑制作用发生衰减,但衰减幅度相对较小。     

瓦斯输送管道爆炸自动喷粉抑爆技术

通过论述自动喷粉抑爆技术原理及构成,分析总结瓦斯管道爆炸传播规律,得出自动喷粉抑爆技术抑爆效果主要取决于装备相应时间、干粉浓度粒度及NH4H2PO4质量分数。在DN500爆炸试验管道进行瓦斯管道爆炸传播试验和抑爆试验研究自动喷粉抑爆装置抑爆效果,抑爆器动作后,爆炸火焰在抑爆器后3.5 m内被扑灭,爆炸冲击波在爆炸火焰被扑灭后,不断衰减,最终消失。试验表明:自动喷粉抑爆技术能够有效的抑制瓦斯爆炸。     

瓦斯煤尘爆炸自动抑爆装置

正瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置用于保障低浓度瓦斯管道输送安全,采用双紫外火焰探测、智能控制及先进航天产气技术快速抑制管道瓦斯爆炸,抗干扰性强,可靠性高;并具有故障自诊断、远程监控、遥控设置及黑匣子功能。井下机载主动抑爆装置安装于掘进机、采煤机,用于快速抑制工作面发生的初始爆炸。动作时间10ms。具有自动除尘、清洗、抗振动,自检、故障诊断,以及远程状态监测等功能。     

ZYBG型瓦斯输送管道主动抑爆装置技术研究

ZYBG型矿用瓦斯输送管道主动抑爆装置采用双紫外火焰传感器探测爆炸信号,由控制器判定和分析信号,采用电子触发模式的抑爆器,若发现爆炸则由控制器启动抑爆器喷粉,完成抑爆。     

煤矿抑爆装置现状分析研究

1997年,我国出台了MT 694-1997《煤矿用自动隔爆装置通用技术条件》;随着低浓度瓦斯抽放的发展,2009年又出台了AQ 1079-2009《瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置通用技术条件》。近年,煤矿抑爆装置发展较快,并受到各方越来越多的关注和重视。对煤矿抑爆装置的技术及生产现状进行初步分析。     

瓦斯浓度对爆炸传播影响的实验研究

在DN700mm试验管道中,进行了不同浓度瓦斯爆炸火焰、压力波传播试验.从中可以看出,爆源点的最大压力值,并不是整个过程的最大值;爆炸压力峰值与传播距离呈三次函数关系,瓦斯浓度对爆炸压力峰值影响较大;火焰速度随着传播距离的加长而依次增大,瓦斯浓度对火焰传播速度也有比较大的影响.研究结果为煤矿井下隔抑爆装置和瓦斯输送管道隔抑爆装置的研制及安装技术规范,制定奠定理论基础,同时,也为煤矿瓦斯爆炸事故调查分析提供理论依据.     

煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障技术

随着加快矿井瓦斯抽采利用,低浓度瓦斯,特别是浓度在5%～16%爆燃极限内的瓦斯输送的安全隐患凸显。自动阻爆装置、水封阻火泄爆装置、自动抑爆装置等一系列技术装备为煤矿低浓度瓦斯管道输送安全提供了保障。     

我国煤矿瓦斯爆炸抑爆减灾技术的研究进展及发展趋势

瓦斯爆炸严重威胁着矿井安全开采,瓦斯爆炸防治一直是煤矿安全工作的重点之一。我国相关研究机构、学者在瓦斯爆炸防治领域开展了较广泛的研究,开发了一系列的瓦斯爆炸抑爆减灾技术及装备。从文献研究的角度出发,从基础研究、材料开发、装备研制3个方面对我国瓦斯抑爆减灾技术及装备的研究现状进行了综述与讨论。瓦斯爆炸及抑爆方面,国内学者主要基于实验手段,采用宏观的参数(如最大爆炸压力和最大压力上升速率等)表征瓦斯爆炸在障碍物激励或者抑爆剂抑制作用下的最终结果,缺乏对瓦斯爆炸过程中详细的爆炸或抑制过程的理论认识。瓦斯爆炸火焰传播过程中爆炸火焰-湍流-压力波的多场耦合作用下的火焰传播理论仍需完善,抑爆过程中抑爆介质对瓦斯爆炸反应的详细作用机制仍需明确。抑爆装置研制方面,近年发生的重(特)大瓦斯爆炸事故表明现有的瓦斯抑爆、控爆装备较难在矿井发生瓦斯爆炸时对瓦斯爆炸火焰实现精准探测、快速响应和高效抑爆,致使瓦斯爆炸抑爆装备在防控瓦斯爆炸过程中作用较为有限。对于瓦斯爆炸抑爆、控爆装置的配置方式及如何高效的实现抑爆、控爆功能仍需要进一步研究。减灾装备研制方面,国内学者主要考虑改变风井防爆门的结构以实现快速开启、复位功能。在这些设计中缺乏对风井防爆门在瞬时(ms)冲击作用下的破坏动态力学特征与动作响应特征的考虑。在未来,瓦斯爆炸抑爆减灾技术体系的研究以瓦斯爆炸机理及火焰传播特性理论为基础,打破以实验为主的研究手段,发展数值模拟理论模型,深入基础理论的研究;以瓦斯抑爆介质及其抑爆机理为核心,探寻具有物理和化学抑爆耦合作用机制的高效复合抑爆材料;以瓦斯抑爆装备和减灾技术为保障,发展兼顾快速、高精确度、高稳定性的瓦斯爆炸火焰探测技术,优化各抑爆、控爆设备的配置方式,研制具有抗冲击、多次泄压、快速复位、锁扣密封及自动控制功能的主-备一体化智能风井防爆门。     

Gas pipeline explosion resistance technology

Based on the features and requirements of gas drainage system, an optimized explosion resistance technology is done after a comprehensive analysis and research about the triple IR (Infrared Ray) flame detection technology, explosion resistance valve technology and explosion resistance control technology. An intelligent PLC (Programmable Logic Controller) resistance control system is designed which can cut off the gas branch quickly and accurately, and the controller have automatic pressure maintaining function, valve rotation limit function, remote and local control interlock function. The reliability and rationality of explosion resistance technology is verified by gas pipeline explosion propagation and resistance simulation test. Overall response time of explosion resistance system is less than 100ms, and the spread of fire in gas pipeline can be prevented effectively.     

水雾对钻孔瓦斯爆炸火焰的抑制效果研究

利用自行研制的钻孔瓦斯气体燃烧受限空间与水喷雾系统,对细水雾抑制瓦斯爆炸火焰的效果进行了实验研究。结果表明:水雾对气体爆炸火焰的抑制效果与雾通量、雾动量和雾滴粒径有关。雾滴粒径越小,灭火时间越短。喷雾压力越大,灭火效果也越强。其中喷头IV的灭火效果最佳,当压力为2.0 MPa,不到6 s就可以将火焰完全熄灭。     

管道抑爆装置在瓦斯抽采系统上的实践

通过对管道抑燃抑爆装置工作原理、响应时间、喷粉抑爆时间及管道爆炸危险点分析的研究,得出在瓦斯抽采系统中,抑爆装置最佳的安装位置和安装方式,从而抑制管道瓦斯爆炸灾害的扩大,为煤矿瓦斯抽采管道控制爆炸技术积累相关经验。     

管道内瓦斯爆炸传播试验研究

为了研发低浓度瓦斯抽放系统的安全设备,分别在DN500 mm和DN700 mm的试验管道内进行了瓦斯爆炸传播试验.通过动态信号综合测试系统采集了爆炸火焰和压力波的试验数据.试验结果表明:管道内瓦斯爆炸压力波峰值与传播距离呈二次函数关系,爆炸火焰到达时间与传播距离呈对数函数关系,且火焰传播速度随传播距离的增长而增大,管道直径对爆炸的传播有明显影响.     

煤矿瓦斯抽放管道用阻爆阀门的研制

为了阻断瓦斯燃烧火焰或爆炸在抽放管道内的传播,消除低浓度瓦斯抽采的安全隐患,确保低浓度瓦斯抽采和利用系统的安全可靠,研制了煤矿瓦斯抽放管道用阻爆阀门。详细地描述了阻爆阀门的结构形式、组成部分、工作原理、主要参数及性能指标,并通过阻爆性能试验,给出具体的试验数据,试验研究得出:煤矿瓦斯抽放管道用阻爆阀门能够有效阻隔管道中气体爆炸,阻止火焰及压力传播,防止气体爆炸继续发展;适用于阻止瓦斯气体输送管道的燃烧与爆炸。     

抑制瓦斯煤尘爆炸传播的主动喷粉抑爆技术

通过阐述主动喷粉抑爆技术的技术原理,分析总结瓦斯煤尘爆炸传播规律,认为主动喷粉抑爆技术的应用效果主要与抑爆粉剂浓度、主动喷粉抑爆技术装备动作时间及瓦斯煤尘爆炸传播规律有关;并通过大型地下试验巷道,模拟实际应用主动喷粉抑爆技术及装备抑制实际发生的瓦斯煤尘爆炸传播试验,分析了主动喷粉抑爆技术对爆炸火焰及冲击波压力的抑爆效果,验证了主动喷粉抑爆技术能够在爆炸初期抑制瓦斯煤尘爆炸传播。     

瓦斯爆炸动力学特征参数的测定及其分析

在实验的基础上，研究了瓦斯爆炸过程中的动力学特征参数及其影响作用，其中主要包括火焰与超压、火焰与爆炸波之间的相互关系，障碍物对火焰、爆炸波传播的影响。研究结果表明，瓦斯在爆炸的过程中，超压与火焰的速度有关，爆炸波在火焰前言，其传播速度明显高于火焰，爆炸波与火焰之间的时间差不仅和位置有关，而且还和障碍物的数量有关。障碍物对爆炸波和火焰的传播具有加速作用，爆炸波和火焰传播规律可表示为T＝mL/D＋b，回归所得到的相关系数r＞0.9，回归曲的结果是显著的。随着障碍物的增多，火焰和爆炸波传播规律的线性度降低，非线性度增大。研究结果对指导现场如何防治瓦斯爆炸，减轻瓦斯爆炸的威力具有重要作用。     

瓦斯爆炸过程中火焰传播规律及其加速机理的研究

在实验的基础上,研究了瓦斯爆炸过程中火焰传播规律及其加速机理．研究结果表明,障碍物对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律具有重要影响．当有障碍物存在时,瓦斯爆炸过程中火焰的传播速度将迅速提高．在沿火焰传播的通道上设置障碍物,对气相火焰具有加速作用,这种加速作用的机理可归功于障碍物诱导的湍流区对燃烧过程的正反馈．     

瓦斯管道快速阻爆控制器的设计

低浓度瓦斯发电利国利民,但是存在很大的安全隐患,根据管道瓦斯爆炸的传播规律,设计相应的监测设备—监测火焰的紫外火焰传感器和监测冲击波传感器的压力传感器,同时设计信号综合控制器,成为快速监测、快速响应、可靠判断的整套监控设备,并通过管道模拟实验加以验证设计的合理性。