管道中煤尘爆炸特性实验

在长度为32.4 m、内径为199 mm的圆形管道中采用强点火方式对甲烷-空气混合物及甲烷-煤尘-空气混合物爆炸超压传播规律及爆速进行了研究。研究结果表明：强点火条件下甲烷－空气混合物的最大爆压和爆速分别为4 MPa、1 766 m/s,在标准状态瓦斯爆炸极限浓度外2.5%、4.1%、15.2%时也出现稳定爆轰。相同浓度甲烷-煤尘-空气混合物爆炸超压及爆速要大于甲烷-空气、煤尘-空气混合物,甲烷-煤尘-空气混合物在爆炸当量浓度时,随着煤尘浓度越大,瓦斯浓度越小,爆炸超压和爆速越小。     

点火延迟时间对甲烷煤尘爆炸特性的影响

为研究不同湍流环境下,煤尘对甲烷爆炸特性的影响,基于20 L爆炸球采用0、25、50、100、200 g/m^3的煤尘分别与6.5%、9.5%、12%的甲烷在点火延迟时间60 ms和120 ms的条件下进行混合爆炸实验。结果表明:点火延迟时间的增大对单相甲烷爆炸最大爆炸压力影响较小,显著降低最大压力上升速率;有煤尘参与时,3种甲烷浓度下,点火延迟时间的提高能够降低最大爆炸压力和最大压力上升速率,当甲烷浓度为9.5%时,2种点火延迟时间下,对应的最佳煤尘浓度不同,点火延迟时间越小,最佳煤尘浓度越小,甲烷浓度为12%时,点火延迟时间为60 ms时,最大爆炸压力和最大压力上升速率对高浓度煤尘比较敏感,火延迟时间为120 ms时,最大爆炸压力和最大压力上升速率对低浓度煤尘较为敏感。     

矿井瓦斯智能监控系统

矿井瓦斯是多种可燃可爆气体的总称。在我国煤 矿中,瓦斯的主要成分是甲烷,在瓦斯矿井掘进及采煤时,甲烷会涌出、突出。甲烷对空气的比重是０．５５９,故聚集在矿井巷道上部,它的燃点只有 ６３℃左右,在空气中含量为 ５％～１５％时,遇明火就会产生爆炸,在９．５％时爆炸最猛烈。由于瓦斯爆炸是含有瓦斯与助燃成分的混合气体在热源引燃下,瞬间燃烧反应并产生高温高压的过程。因反应过程很快,瞬间功率很大,所形成的电压对矿井生产人员造成毁灭性的破坏。为保障煤矿开采安全及人身安全,首先要提高瓦斯浓度的检测质量,二是矿井要…     

CO_2与C_3F_7H抑制CH_4爆炸对比实验研究

主动式喷气抑爆技术在抑制可燃气爆炸方面具有不可替代的优势,为进行主动式气体抑爆装置研发,运用20 L爆炸特性测试系统对CO_2和C_3F_7H 2种气体抑爆剂对CH4爆炸的抑制效果进行对比实验研究。研究结果表明:气体抑爆剂只有在和可燃空气混合气充分混合后,才能起到很好的抑爆效果;点火延迟时间为60 ms时,实验条件下CO_2和C_3F_7H的最低抑爆浓度分别为19.4%和17.4%;低于抑爆浓度的C_3F_7H能够促进CH4的燃烧爆炸,具有助燃作用;CO_2和C_3F_7H在抑制CH4爆炸方面各有优缺点。     

根据煤尘表面的吸附作用确定爆炸成分

在煤炭和煤尘表面上吸附的甲烷、氢、氧和水形成了一系列活性离子一辐射方式，促使发生快速反应，并造成链式型。煤炭的矿物成分认为是造成甲烷和煤尘爆炸的反应催化剂。现代化机械采煤造成高分散的细粒煤尘，其性质近似活性的煤炭，给发火性创造了条件。除了使用矿井空气适当的分析外，必须进行各种湿度空气混合体爆炸性的研究，其中包括甲烷、氢、一氧化碳和煤尘。根据研究结果，以便确定预防爆炸措施。     

府谷长焰煤挥发分析出温度的探讨

通过煤样的热解、干馏、挥发分以及燃烧率测定实验,研究了温度对府谷长焰煤挥发分析出规律的影响。试验结果表明:当温度大于260℃时,挥发分才逐渐开始少量析出;当温度大于400℃时,煤样中大量析出的挥发分开始燃烧;当温度大于700℃时,挥发分已大部分析出且燃烧完全。     

不同变质程度煤尘爆炸特性对比分析

采用20L球形爆炸装置研究了煤尘浓度、点火能量、煤尘粒径对不同变质程度煤尘爆炸特性的影响,分析了不同变质程度煤尘在相同条件下的爆炸特性差异性。结果表明:浓度为100g/m3时不同变质程度煤尘最大爆炸压力相差较大,700g/m3时差异不大,最佳煤尘浓度下爆炸最大压力与变质程度呈负相关。低变质程度煤尘爆炸最大压力随点火能量增大而增大,高变质程度煤尘爆炸最大压力受低点火能量影响显著,当点火能量增大至8kJ后影响作用减弱。高变质程度煤尘的燃烧持续时间受点火能量影响作用明显,低变质程度煤尘的燃烧持续时间受粒径影响作用明显。     

浙江天然气利用对策研究

天然气是一种无色、无味气体，主要成份是甲烷（CH4)，与空气混合浓度在5％～15％时遇常火即燃烧，属可燃可爆炸气体。在-162℃常压下可液化，称液化天然气(LNG)。液化后体积可缩小到原来的。1／600，可用来液化运输。液化天然气根据需要加热和气化，标准立方米的天然气热值为9300千卡，1吨液化天然气可产生1350标准立方米的天然气，可发电8300千瓦时。天然气在自然界中常与石油共生，是一种非常重要的资源。     

煤尘爆炸防治

煤尘爆炸是煤矿主要自然灾害之一，这类事故死亡人数多，破坏性严重。煤尘爆炸可放出大量热能，爆炸火焰温度高达1600～1900℃，使人员和设备受到严重损失。尤其是煤尘爆炸气体中有大量的CO2和CO，这是造成人员死亡的主要原因。1942年，本溪煤矿发生一起煤尘爆炸事故，死亡1549人，致残246人。煤尘爆炸必须同时具备以下三个条件：一是煤尘本身具有爆炸性。煤尘本身有无爆炸性，要通过由井下采取煤样，经煤尘爆炸性鉴定后确定；二是煤尘在空气中呈悬浮状态，并达到一定的浓度（在爆炸下限至上限浓度范围内）遇明火才有爆炸的可能性；三是弓…     

受限空间煤尘爆炸残留气体特征分析

采用20 L球形爆炸装置进行煤尘爆炸实验,研究了不同条件下煤尘爆炸后气体体积分数变化及生成规律。结果表明:爆炸残留气体成分及体积分数与煤尘浓度、粒径、点火能量以及煤尘变质程度关系密切。随煤尘浓度升高,爆炸后残留气体体积分数φ(CH4),φ(CO),φ(H2)及φ(CO)/φ(CO2)呈上升趋势,φ(CO2)呈先上升后下降趋势。一定范围内随煤尘粒径减小,φ(CH4)增大,φ(CO)及φ(CO)/φ(CO2)呈减小趋势,当粒径小于25μm时,φ(CH4)急剧减小。随点火能量增大,φ(CH4)及φ(CO)增大,φ(CO)/φ(CO2)整体变化量不大,当点火能量大于10 k J时,φ(O2)明显减小。随煤尘变质程度增加,φ(CO)/φ(CO2)先增大后减小,φ(CH4)整体呈降低趋势,烟煤煤尘爆炸消耗的O2量较褐煤、无烟煤少。     

环境温度对预混瓦斯气体爆炸特性的影响

为了研究不同环境温度条件下预混瓦斯气体爆炸特性参数的变化和危险性,利用20 L爆炸特性实验装置,采用夹层和内腔双加热、高压放电点火的方法,对不同环境温度(20～200℃)瓦斯爆炸压力特性、爆炸燃烧特性参数、爆炸极限等参数进行了测试。研究表明:在实验条件下,爆炸最大压力、爆炸反应时间、爆炸点火延迟时间均随环境温度的升高而逐渐降低或减少;当环境温度升高至200℃时,爆炸最大压力降低了43.8%,而爆炸反应时间、点火延迟时间分别减少了54、14.4 ms;压力上升速率受温度影响较小;随环境温度升高,分子内能增加,原来稳定的不燃系统越容易变成可燃、可爆系统,爆炸极限范围变宽。     

矿井防灭火方法和手段

<正>在800～1000m以及更深的地方进行采掘的现代化煤矿中,瓦斯涌出量的增加,突出危险性和煤的自燃倾向性增大,围岩温度和矿山压力的升高等,决定了扑灭井下火灾的复杂性和危险性。发生火灾时,支架的燃烧可以导致巷道冒顶、火区通风恶化,使可燃瓦斯的积聚达到爆炸危险浓度,由于存在着沼气空气混合气体和煤尘爆炸的潜在威胁,也给矿山救护工作带来极大的困难。     

瓦斯煤尘共存条件下爆炸危险性的研究

论述了在20L试验装置中，分别用浓度为1％、2％和3％的瓦斯与煤尘共存时所测得的煤尘爆炸下限浓度、爆炸压力和爆炸压力上升速度。试验结果表明：瓦斯的存在，使煤尘的爆炸下限浓度降低、爆炸压力和爆炸压力上升速度增大，从而使煤尘爆炸危险性增大。     

矿井煤尘爆炸的预防和限制

<正> 煤尘具有在较低温度时强烈氧化的能力,从爆炸角度来看有严重的危险性。煤尘危险因为它不仅是参与瓦斯爆炸的组分,而且加剧了产生爆炸波破坏的作用,在一定条件下,就是完全没有沼气也会成为爆源。煤尘能把少量瓦斯的爆炸转化成巨大的破坏力量。另外,矿井空气中存在微细而又干燥的煤尘,使沼气爆炸下限显著的降低。参与瓦斯爆炸     

国外煤矿安全信息

预测矿井大气爆炸危险性技术装备的系统乌克兰B.A安吉包夫矿山机械自动化研究院研制成沿回采工作面线路布置ΠAB系统,用于预测矿井大气爆炸危险性。综合体的功能如下:①沿着工作面的10~14点固定检测CH4浓度和空气温度,以及检测工作面附近运输平巷和通风平巷的CH4含量、空气温度、湿度和流速;②预测检测点中的CH4含量和向工作人员预报大气达到危险和事故参数的可能性;③当CH4浓度出现不允许的增大时,发出降低煤产量的指令;④当任一检测点达到CH4危险浓度时,发出切断电力供应的指令;⑤在平巷中处理和分析检测部件的显示器上显示出工作面…     

预测矿井大气爆炸危险性技术装备的系统

乌克兰B．A安吉包夫矿山机械自动化研究院研制成沿回采工作面线路布置IIAB系统，用于预测矿井大气爆炸危险性。综合体的功能如下：①沿着工作面的10～14点固定检测CH4浓度和空气温度，以及检测工作面附近运输平巷和通风平巷的CH4含量、空气温度、湿度和流速；②预测检测点中的CH4含量和向工作人员预报大气达到危险和事故参数的可能性；     

湍流状态下竖直管道内甲烷-煤尘预混特征及爆炸过程数值模拟

为揭示管道内甲烷-煤尘预混湍流特征及爆炸火焰传播过程,构建了竖直管道内甲烷-煤尘预混扩散及爆炸物理数学模型;基于流体力学及传热-传质理论,对管道内甲烷-煤尘扩散特征和爆炸过程进行了数值模拟。划分了管道内气固两相扩散特征阶段,分析了初始真空度和进气压力对扩散湍流强度的影响规律;研究了煤尘粒径、浓度及甲烷浓度对爆炸最大压力及最大爆炸压力上升速率的影响特征;揭示了管道内甲烷-煤尘预混爆炸过程中火焰传播特征及爆炸机制。结果表明:煤尘颗粒在竖直管道罐内扩散可分为快速注入、减速分散、稳定和沉降4个连续阶段,初始真空度及进气压力对湍流强度均有影响;爆炸过程中,不同时刻下管道整体爆炸压力场基本均匀分布。甲烷浓度、煤尘浓度及粒径与最大爆炸压力P_(max)及最大爆炸压力上升速率(dP/dt)_(max)均呈现二次函数关系;不同时刻下爆炸火焰结构及火焰高度、火焰传播速度的模拟与试验结果具有较好的一致性,火焰结构呈现"月牙-S-下凹月牙-指尖"传播至爆炸结束。温度分布不均,高温区集中在管道上部和中下部。火焰传播速度先增大后减小,后期呈现震荡性特征。     

集气式瓦斯取样器的改进

瓦斯是一种以甲烷为主，多成分的混合气体，其成分CH_4约占63.1～99.22％，N占0.05～35.96％，CO_2占0.06～14.76％。甲烷为无色、无味、无嗅、无毒的气体，化学性稳定，比重比空气轻，当矿井瓦斯集中的地段，随着瓦斯浓度的增加，易使人窒息，遇火燃烧易发生瓦斯爆炸。因此，瓦斯是危害安全生产和工人生命的有害气体。近年来，世界上很多国家普遍重视了瓦斯的抽放和利用。所以，在煤田地质勘探过程中，查明煤层内的瓦斯成分和含量是一项必不可少的工作程序。     

煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限的影响研究

瓦斯和煤尘复合爆炸是煤矿井下爆炸灾害的主要形式之一,研究瓦斯/煤尘复合爆炸下限变化规律,是有效防治煤矿爆炸灾害的必备条件。为研究煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限的影响,特选用2种组分不同的煤尘(烟煤和无烟煤)。依据EN 14034标准,使用10 kJ化学点火头在标准20L球形爆炸容器中,分别对2种煤尘的最小爆炸浓度、相同试验条件下的瓦斯爆炸下限以及煤尘与瓦斯的复合爆炸下限进行了测量。试验测得烟煤和无烟煤的最小爆炸浓度分别为50 g/m^3和70 g/m^3,瓦斯爆炸下限为4%。当煤尘中分别通入1%、2%、3%、4%的瓦斯后,烟煤最小爆炸浓度分别降低至40、20、5、0 g/m^3,无烟煤最小爆炸浓度分别降低至50、20、5、0 g/m^3。基于上述测量结果,对比分析了煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限变化规律的影响,并探讨了Le Chatelier、Bartknecht、Jiang等气粉复合爆炸下限预测模型对瓦斯/煤尘复合体系的适用性。结果表明:2种煤尘的最小爆炸浓度均随瓦斯浓度的增大而降低,但挥发分含量低的煤尘降幅更大,即瓦斯对低挥发分煤尘最小爆炸浓度的影响更为显著。Jiang模型预测值远远偏离实际测量值;Le Chatelier模型预测值高于实际测量值,且误差随瓦斯浓度的增大而增大;Bartknecht模型适用性相对较好,且更适用于低挥发分瓦斯/煤尘复合体系。     

不同强度冲击波诱导沉积煤尘爆炸火焰传播特性

在全透明有机玻璃管道中,利用同步控制系统、高速摄像系统和高速粒子成像测速系统(PIV),从爆炸超压、火焰传播速度、火焰温度和复合火焰演化规律等方面研究了不同瓦斯爆炸强度条件下诱导沉积煤尘爆炸特性和复合火焰传播特性,并分析了煤尘卷扬湍流特征。实验结果表明:3种工况下,随着甲烷体积分数的增加,爆炸超压和压力上升速率明显增高,压力峰值来临时刻减小,且当体积分数超过8.5%后,压力曲线和压力上升速率曲线出现明显的振荡特征;复合火焰传播速度远大于纯瓦斯爆炸工况,且复合火焰传播速度-位置曲线均呈波动上升特征;甲烷的体积分数越接近当量比,爆炸超压、波前流速、火焰锋面温度及其温度上升速率越高;甲烷体积分数为9.5%和8.5%时,复合火焰呈"倒钩形",之后很快出现火焰加速;而甲烷体积分数降至8.5%后,复合火焰亮度降低,结构呈现破碎和不连续的形态特点。PIV测试表明:甲烷体积分数为9.5%时,初始爆炸强度高,波前流速快,煤粉可随冲击波整体快速运动,卷扬区整体湍流强度较高,大大加快了煤粉与空气的混合速度,促进了卷扬煤粉的燃烧。较高的冲击波波前流速和火焰锋面温度2种参数相结合是造成甲烷/煤尘复合火焰不断加速的原因。