中国安全科学学报 ›› 2023, Vol. 33 ›› Issue (S1): 97-104.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.S1.0016
收稿日期:
2023-01-14
修回日期:
2023-04-08
出版日期:
2023-06-30
作者简介:
张莉聪 (1977—),女,河北石家庄人,硕士,副教授,主要从事可燃性气体泄漏与爆炸过程数值模拟、安全生产监管与应急救援、工业卫生及职业危害防治、工业爆炸灾害防治等方面的研究。E-mail: zlc1429@ncist.edu.cn。
ZHANG Licong(), LI Siman, ZHOU Zhenxing
Received:
2023-01-14
Revised:
2023-04-08
Published:
2023-06-30
摘要:
为深入研究各种煤矿瓦斯抑爆剂的抑爆过程、参数变化以及实际应用,分析国内外研究瓦斯抑爆剂的种类、作用机制和研究方法。结果表明:目前抑爆剂的种类主要有惰性气体、细水雾、粉体、多孔介质、卤代烃5种。作用机制包括稀释反应物浓度、抑爆剂分解吸热、吸附自由基、吸波减振等物理作用和消耗H·、HO·等关键自由基的化学作用。N2-细水雾协同抑制火焰传播比CO2-细水雾协同抑制效果更好,但从超压峰值与压力时程角度来看,CO2的抑爆效果要优于同等条件下N2的抑爆效果。数值模拟可以在试验的基础上,展示抑爆在真实煤矿环境下的发展过程,使抑爆过程中湍流扰动与各自由基数量变化更详细具体,在开发瓦斯抑爆剂方面,可从抑制H·、HO·等活性自由基生成的基元反应入手,降低其含量,延缓瓦斯爆炸进程,达到抑爆目的。
张莉聪, 李斯曼, 周振兴. 煤矿瓦斯多相协同抑爆的研究进展与展望[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(S1): 97-104.
ZHANG Licong, LI Siman, ZHOU Zhenxing. Research progress and prospect of multi-phase synergistic explosion suppression of coal mine gas[J]. China Safety Science Journal, 2023, 33(S1): 97-104.
表4
协同抑爆种类、协同抑爆剂具体划分及所得结论
协同抑爆种类 | 协同抑爆剂具体划分 | 结论 |
---|---|---|
惰性气体-多孔介质 | CO2-铁镍泡沫金属[ | 抑爆失效时,在多孔介质存在的情况下,CO2喷射压力增大会促进火焰传播 |
CO2-海泡石[ | CO2与海泡石均在化学与物理方面缓解了甲烷爆炸链反应速度 | |
N2-聚磷酸铵[ | N2稀释氧浓度,聚磷酸铵受热分解后的氨气不仅具有稀释性能,且能与活性自由基结合 | |
惰性气体-细水雾 | N2-细水雾、CO2-细水雾[ | 细水雾与N2存在正协同灭火效应,细水雾与CO2协同灭火效应不明显,在抑制火焰传播方面,N2-细水雾的灭火效果优于CO2-细水雾 |
惰性气体-卤代烃 | CO2-CF3I[ | CF3I的抑爆效果优于CO2,且对甲烷爆炸极限有显著影响 |
CO2-C6F12O[ | 高压喷射CO2,气流速度变大,使全氟己酮汽化加快,从而吸收大量热量 | |
惰性气体-粉体 | CO2-钙化蒙脱石粉体[ | 得出结合实际应用条件下最佳钙化蒙脱石粉末的粒径范围:61~72 μm |
CO2-KHCO3冷气溶胶、 N2-KHCO3冷气溶胶[ | CO2、N2可作为冷气溶胶抑爆剂的驱动气体,CO2有物理抑制作用和一定的化学抑制作用,所以CO2-KHCO3冷气溶胶抑爆性能更好 | |
粉体-细水雾 | 含钾化合物水雾、 含钠化合物水雾[ | 含钾化合物水雾比含钠化合物水雾的抑爆性能好,原因在于钾原子的活泼性比钠原子更强,更易于化学反应 |
多种协同抑爆 | 七氟丙烷/CO2-超细水雾[ | 试验与大涡模拟均证实,从压力变化、火焰结构、温度等角度来看,七氟丙烷/CO2协同超细水雾的抑爆效果优于单种抑爆剂的抑爆效果 |
CO2-含钾盐添加剂的 双流体细水雾[ | 抑制效果随喷雾时间的延长而增强,峰值超压和火焰速度明显下降,火焰亮度降低甚至消失 |
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