C2H6、C2H4、CO与H2对甲烷爆炸压力及动力学特性影响

为量化可燃气体爆燃引起的潜在危险性提供相关的基础数据,设计出在气体燃料加工、储存和运输过程中能够承受爆炸危险的容器。运用20 L球形气体爆炸系统,在不同初始温度（298～373 K）与不同的预混气体（CO、H₂、C₂H₄、C₂H₆）体积分数（0.4%～2.0%）条件下,获取了甲烷体积分数为7%与11%的甲烷?空气混合物的爆炸压力特性参数。此外,采用 CHEMKIN软件,模拟分析了不同体积分数的预混气体在爆炸过程中H·、O· 和·OH自由基摩尔分数的变化趋势,并进行了敏感性分析。结果表明,同一体积分数的预混气体,随初始温度的增加,最大爆炸压力呈线性降低,最大爆炸压力上升速率几乎恒定或下降。同一初始温度,对于甲烷体积分数为7%的甲烷?空气混合物,随着预混气体的体积分数增大到2%,其最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率均呈增大的趋势,而甲烷体积分数为11%的甲烷?空气混合物对应的最大爆炸压力与最大爆炸压力上升速率均呈减小趋势。随着预混气体体积分数的增加,甲烷体积分数为7%的甲烷?空气混合物在爆炸过程中H·、O·和·OH自由基摩尔分数峰值上升。O·和·OH自由基摩尔分数峰值在甲烷体积分数为11%的甲烷?空气混合物中呈下降趋势,H·自由基摩尔分数峰值有所上升。对于甲烷体积分数为7%与11%的甲烷?空气混合物,其影响甲烷的关键基元反应式不变,敏感性系数随预混气体体积分数的增加而减弱。      

SiO2纳米粉体抑制瓦斯爆炸的试验研究

为了研究纳米粉体的抑爆作用,采用自主改进容积为20L的近球形抑爆试验系统,测试添加SiO2纳米粉体时的瓦斯爆炸极限、压力等特性参数的变化,并同微米级粉体对比分析其抑爆效果,同时研究粉体质量浓度和点火时间对抑爆效果的影响.试验结果表明:同微米级粉体相比.纳米粉体的抑爆效果更好;质量浓度为0.1 g/L、粒径为 50 nm 的SiO2 粉体可使瓦斯与空气混合气体(瓦斯体积分数7%)的爆炸压力下降约70%,压力上升平均速率下降约90%,爆炸极限范围缩小约43%;超细粉体抑爆剂在固定空间内存在最佳抑爆浓度范围,并不是粉体添加量越大抑爆效果越好;粉体抑爆剂喷洒形成固体微粒气溶胶后存在最佳抑爆时间范围,超出该时间范围抑爆作用衰减明显.     

瓦斯抑爆材料及机理研究进展与发展趋势

为了有效控制和降低瓦斯爆炸事故带来的破坏效应,不断完善抑爆理论体系,在调研国内外抑制瓦斯爆炸相关文献的基础上,按抑爆材料种类的不同,分别从气体、水雾、粉体以及多相复合抑爆4个方面总结和分析了近年来瓦斯抑爆材料和抑爆机理的研究进展,并提出未来的创新发展趋势。大部分研究通过试验研究对比分析各类材料抑爆效果的差异性,结合最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率、爆炸极限、爆炸威力指数、火焰传播、火焰温度等特征参数的变化规律,基于理论分析和数值模拟解释其爆炸抑制机理,主要基于物理惰化可燃气体及氧气浓度、冷却或吸收爆炸区域热量、隔绝热传递、消除甲烷爆炸支链反应产生的H、O、OH等关键自由基等进行瓦斯抑爆机理分析,发现能有效探明抑爆材料影响瓦斯爆炸反应微观作用机理的试验检测手段明显不足。多相态材料复合抑爆是近年来研究的热点,发现了多种抑爆材料联合使用时会出现协同增效现象,其抑爆效果明显比单一材料使用时抑爆效果好,但其协同抑爆机理尚未揭示清楚,有待深入研究。多种材料的组合抑爆规律、多种材料协同抑爆机理的精准揭示、使用先进的试验设备检测反应微观过程、高效环保的新材料抑爆剂研发等将是未来瓦斯抑爆研究的重点。