可燃性气体对CH_4爆炸特性影响的实验研究

通过实验,对煤矿井下存在的多元混合气体的爆炸极限和临界氧浓度进行了分析和研究。研究结果表明,痕量的H2、CO、C2H6使CH4的爆炸极限范围发生了变化,增加了CH4爆炸的危险性。同时,实验结果还表明,这些可燃性气体和CH4混合后的临界氧浓度也有相应的变化。该研究对矿井瓦斯爆炸事故的预防,煤矿安全防爆工作提供了可靠的理论指导。     

受限空间可燃性气体爆炸特性的对比

以可燃性气体CH₄为研究对象,在实验室对比研究了容器因素、初始湍流对CH₄爆炸极限的影响,气体浓度及湍流对CH₄爆炸特性的影响.实验结果表明：CH₄爆炸极限与诸多因素有关,随容器扩展性的增大,爆炸极限会增宽;初始湍流亦使CH₄爆炸极限增宽;CH₄爆炸的最佳浓度为11%,在此浓度下CH₄爆炸的最大爆炸压力、最大压力上升速率达最大值,到达最大爆炸压力的时间达最小值;在同一浓度下,CH₄预混湍流爆炸比静止无湍流爆炸时的最大爆炸压力、最大压力上升速率大,到达最大爆炸压力的时间短.     

CO2对矿井多组分可燃性气体抑爆特性的影响

为研究CO2对矿井多组分可燃性气体的抑爆特性,应用FLACS软件对不同浓度配比的CH4CO、C2H6 、H2混合气体及添加CO2以后的爆炸参数进行数值模拟,得到了CO2对多组分可燃性气体抑爆特性的影响规律.结果表明:CO2对可燃性气体爆炸有抑制作用,且CO2的添加量越大,抑爆效果越好;随着CO2的加入,混合气体爆炸特征参数均会受到影响,且主要影响CH4气体,对H2、C2 H6、CO浓度配比为0.1∶0.3∶0.8的混合气体爆炸的影响较单一CH4的影响更大;同时,CO2的添加减缓了上述配比混合气体压力场、温度场、产物浓度场的变化,延缓了爆炸反应的时间,降低了爆炸危险性.     

煤矿可燃性气体爆炸氧浓度的实验研究

目前对可燃性气体的临界氧浓度的研究大多数都是对单元气体进行的,通过对煤矿可燃性气体的爆炸极限氧浓度和临界氧浓度进行的实验研究,对煤矿可燃性气体临界氧浓度的影响因素进行了分析,得出的数据及结论为煤矿瓦斯的安全防爆工作提供了理论基础。     

密闭容器复杂环境瓦斯爆炸压力特性研究

在密闭容器内对不同初始温度和环境压力条件下的瓦斯气体进行爆炸测试,研究了复杂环境条件下瓦斯气体的爆炸压力特性。通过实验得出:瓦斯爆炸存在最佳爆炸浓度,最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率随瓦斯浓度变化呈抛物线分布;环境条件对最大爆炸压力上升速率影响较小,而对最大爆炸压力影响较大。     

基于20 L球形爆炸装置的煤尘爆炸特性研究

采用标准的20 L爆炸球实验装置,研究了3种不同煤质的煤尘及瓦斯煤尘混合物的爆炸特性,获得了不同实验条件下煤尘的爆炸特征参数,并给出了定量评价。研究结果显示：不同煤质特性煤尘的爆炸特性存在显著差异,在实验选定的粉尘浓度范围内,煤尘的爆炸超压及超压的上升速率随粉尘浓度基本呈先增加后降低的变化趋势;随着爆炸环境初始压力的增加,显著延长了煤尘析出的可燃性挥发分气体的火焰发展期,使得煤尘的爆炸参数随初始压力均呈现升高的变化规律;煤尘的爆炸特性随混合物中瓦斯气体的含量呈先增加后降低的趋势,初始少量瓦斯气体的加入显著改善与提高了瓦斯煤尘混合物的爆炸特性,降低了瓦斯煤尘混合物的爆炸下限。采用图像处理的方法对煤尘爆炸产物颗粒表面的结构特性进行了半定量分析,获得了产物颗粒表面的孔隙形状因子及其分布。     

矿井火区多组分气体爆炸的主要影响因素

分析了矿井发火区多组分气体爆炸的主要因素,以及这些因素对多组分气体爆炸的影响,并提出了可燃气体爆炸抑制的几种方法,可用于矿井火区,尤其是矿井大面积火区的密闭和启封过程中,作为可燃性混合气体爆炸危险性的综合判断及其防爆措施的制定,具有实用价值和指导意义。     

矿井可燃气体爆炸及抑制研究

分析了煤矿矿井可燃气体发生爆炸的原因,对可燃性混合气体的爆炸极限进行了计算,分析了火区封闭后可燃气体爆炸的危险性,研究了各种燃烧及爆炸抑制技术。结果表明:采用凝胶注入法可有效降低煤矿温度,减缓煤氧反应,降低爆炸危险。     

利用爆炸三角形原理判断煤矿可燃性混合气体爆炸的危险性

论述了煤矿中多种可燃性气体同时存在时其混合气体爆炸三角形各参数的确定,并由此画出其爆炸分析图,进而判断矿井中有无爆炸危险性。     

隔爆外壳中孔板结构对爆炸压力的叠加影响

研究了隔爆外壳内隔板上的孔板与爆炸压力的关系,实验结果表明:孔板引起爆轰,隔爆外壳内的爆炸压力瞬间增大,其爆炸压力上升时间也减少;相同浓度的气体产生的压力波以固定速度传播,压力值也是以固定速度上升;爆炸压力的最大值只与可燃气体浓度和初始压力有关。     

常见工业可燃气体（液体）最大允许氧含量的特性研究

以煤气等为例对可燃气体和液体的最大允许氧含量进行了大量实验研究，同时通过运用与爆炸极限对比分析的方法对最大允许氧含量的变化规律和影响因素进行了理论分析，得出如下结论：最大允许氧含量具有最大值和最小值，而且两者之间每一可燃物浓度都对应唯一的最大允许氧含量值；可通过减少反应中氧浓度、降压、降温、加入惰性气体等办法，以缩小爆炸极限范围，增大最大允许氧含量，从而将其控制在爆炸范围之外.     

煤自然发火对瓦斯爆炸的影响

煤自燃产生的气体(如CO、H2、CnHm、CH4)在无瓦斯矿井也可爆炸,在高瓦斯煤易燃矿井是瓦斯重要组分,它增加了瓦斯总浓度,使瓦斯爆炸界限扩大,减少爆炸的需氧量。燃烧的强火源促成瓦斯在低浓度、低氧条件下也能爆炸。在此类矿井防瓦斯事故应先防煤自然发火。     

甲烷-煤尘复合爆炸威力实验

建立了由压力变送器、数据采集卡、计算机和电极点火装置组成的密闭空间甲烷-煤尘复合爆炸实验系统,动态响应时间小于1 ms,测试精度为0.5级.对甲烷－煤尘复合爆炸威力进行了系统的实验研究.结果表明:密闭空间内甲烷－煤尘复合爆炸的最危险爆炸条件为甲烷浓度5%,煤尘浓度500 g/m³,煤尘粒径26 μm,点火延迟时间40 ms;最大爆炸压力与甲烷浓度、煤尘浓度和点火延迟时间呈二次函数关系;最大爆炸压力随着煤尘粒径的增大而减小.甲烷的存在使得纯煤尘在空气中的爆炸下限降低,而爆炸压力增大;同样,煤尘的存在使得甲烷的爆炸下限降低,而爆炸压力升高.     

阻隔煤矿瓦斯爆炸传播的新技术研究

瓦斯爆炸是煤炭生产行业亟待解决的重大安全问题,开展对其预防和控制的研究工作十分必要。基于多孔材料对可燃气体爆炸传播的火焰具有淬熄作用,对压力波具有抑制作用,提出将钢丝网—泡沫陶瓷—钢丝网3层复合结构用于阻隔瓦斯爆炸传播的新设想,为阻隔爆技术开拓新领域。     

煤矿瓦斯爆炸特性研究现状及发展方向

分别从理论、实验和数值模拟三方面介绍了近年来国内外在瓦斯爆炸特性方面的研究现状和研究成果。通过分析表明,目前对瓦斯爆炸特性方面的研究虽取得了一定的研究成果,但还有待进一步研究,特别是初始温度、初始压力、惰性气体含量及点火能量等对瓦斯爆炸特性的影响缺乏系统的研究。     

变温下多元可燃气体对甲烷爆炸特性的影响数值模拟

为有效地预防及控制矿井下煤自燃过程中产生的常见可燃气体对甲烷爆炸所造成的后果,利用FLACS软件模拟研究了5种初始温度(25、60、100、140、180℃)下C2H4、C2H6、H2和CO这4种气体按不同比例混合后对甲烷最大爆炸压力和最大爆炸温度的影响。研究表明:在定容常压下,随初始温度的增加,与任意多元气体混合后的甲烷,其最大爆炸温度呈上升趋势,最大爆炸压力则呈下降的趋势。随4种可燃气体的混合体积分数从0.4%增加到2.0%,甲烷最大爆炸温度和最大爆炸压力上升且初始温度较低时升幅更大。     

含弱约束结构受限空间甲烷爆炸及传播特征实验研究

为研究含弱约束受限空间内甲烷爆炸压力升高及沿扩散管的传播特征,对不同体积分数甲烷的爆炸特征参数进行了系列实验。获得了含弱约束结构受限空间在不同浓度甲烷爆炸时的压力升高规律,研究表明,含弱约束受限空间内的甲烷爆炸压力升高趋势类似封闭空间,但压力峰值远小于封闭空间,封闭空间最大压力是含弱约束结构空间的3.2倍。由于若约束结构的存在,甲烷体积分数较低时破膜压力较大,腔体内高压持续时间较短,而接近爆炸当量浓度时腔体内高压持续时间增长。扩散管中的爆炸压力和火焰传播规律随甲烷体积分数变化呈现明显不同。在实验条件下,当甲烷体积分数低于7.0%时,破膜激波与火焰锋面时间差最大为5.255 ms,扩散管中的火焰主要为膨胀火焰。而甲烷体积分数高于7.4%时,破膜激波与火焰锋面时间差为28~40 ms,说明在管外发生了二次爆炸,以湍流火焰为主。爆炸压力的沿管道传播则分为3种情况,甲烷体积分数低于7.0%时,爆炸压力随传播距离增大而减小;甲烷体积分数为7.4%和11.0%时,爆炸压力随传播距离增大呈线性增大;甲烷浓度为当量浓度时,其压力传播特征类似于全管道甲烷爆炸的特征,随传播距离呈现锯齿形增大。实验结论对天然气长输管道、LNG和CNG储罐检修过程中的爆炸事故预防和含弱约束结构的其他气体泄爆具有参考意义。     

不同环境温度下瓦斯爆炸特性的数值模拟研究

运用计算流体力学分别对常温、高温条件下的瓦斯爆炸过程进行了数值模拟研究,模拟结果清晰地反映了爆炸后不同时刻流场中爆炸压力、火焰温度、各组分浓度等参数的分布特征。研究发现,随着环境温度的升高,化学反应速率加快,爆炸后火焰温度的升高主要是由于初始气体温度升高带来的热量。     

半球条栅型障碍物对可燃气云爆燃压力波的影响

为考察障碍物对爆燃压力波的影响，进行了可燃气云内、外分别设置障碍物的爆燃实验.浓度为13.3%乙炔-空气可燃气云爆燃压力由量程为-10~35 kPa的动态压力变送器感受，压力信号转变为电流信号传送给16通道DT12L数据采集卡，由125 Ω的标准取样电阻转化为0.5~2.5 V的电压信号输出，经过数据处理得到测点爆燃压力.实验结果表明:障碍物层数越多，爆燃压力越强；障碍物设置在气云边缘和气云外部障碍物附近的爆炸超压增大，但小于内部障碍物对爆炸威力的增大趋势，且障碍物后爆炸超压随测点距离的变化趋势是一致的. 对于该气云爆燃实验， 无障碍物时，爆炸等级能达到2.5级；当气云受半径为300 mm的障碍物约束时，爆炸等级能达到6级.可见障碍物对爆燃压力波的影响是显著的.