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受限空间煤尘爆炸残留气体特征分析

煤炭学报 2015年第7期40卷 1574-1579页

作者：刘贞堂张松山喜润泽郭汝林刘宝贝林松中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 宿迁南钢金鑫轧钢有限公司江苏宿迁223800

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... 详细信息

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。

关键词：受限空间煤尘爆炸残留气体成分变质程度变化规律

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瓦斯爆炸诱导沉积煤尘爆炸的数值模拟

爆炸与冲击 2010年第5期30卷 529-534页

作者：李润之煤炭科学研究总院重庆研究院重庆400037

建立了描述瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘参与爆炸的物理和数学模型,借助流场模拟平台,对瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘参与爆炸的过程进行了数值模拟;并把模拟值与实验值进行了对比;对爆炸过程中的速度场和温度场进行了深入的分析。通过比较分析爆炸压... 详细信息

建立了描述瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘参与爆炸的物理和数学模型,借助流场模拟平台,对瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘参与爆炸的过程进行了数值模拟;并把模拟值与实验值进行了对比;对爆炸过程中的速度场和温度场进行了深入的分析。通过比较分析爆炸压力、速度场以及温度场,认为模拟结果清楚地展现了沉积煤尘的扬起和爆炸过程,达到了瓦斯爆炸诱导沉积煤尘爆炸数值模拟的要求。

关键词：爆炸力学爆炸压力瓦斯爆炸煤尘爆炸温度场速度场

密闭管道内瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸传播特性

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煤炭学报 2024年第4期49卷 1941-1951页

作者：江丙友洪汉苏明清鲁昆仑杨炳辉王培龙丁大伟安徽理工大学工业粉尘防控与职业安全健康教育部重点实验室安徽淮南232001 中国安全生产科学研究院北京100012 安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001

为了探究密闭管道内瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的传播特性,在自主研制的瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸试验系统内,从爆炸压力、火焰以及压力-火焰的耦合关系等方面,研究了不同瓦斯体积分数及煤尘质量浓度下瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的爆炸压... 详细信息

为了探究密闭管道内瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的传播特性,在自主研制的瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸试验系统内,从爆炸压力、火焰以及压力-火焰的耦合关系等方面,研究了不同瓦斯体积分数及煤尘质量浓度下瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的爆炸压力传播特性及火焰传播特性,并利用Fluent数值模拟软件分析了煤尘的卷扬分散特征。结果表明:密闭管道内瓦斯体积分数为10%时的最大爆炸压力整体高于瓦斯体积分数为12%和8%时的最大爆炸压力。当瓦斯体积分数为10%,煤尘质量浓度为250 g/m^(3)时,最大爆炸压力传播规律表现为在瓦斯段先升后降再升,到达煤尘段后持续上升;随着煤尘质量浓度的增加,在瓦斯段则表现为先升后降,在煤尘段依旧持续上升。当瓦斯体积分数为8%和12%时,最大爆炸压力随煤尘质量浓度增加呈上升趋势,而瓦斯体积分数为10%时则呈现下降趋势。密闭管道内火焰锋面到达时间与传播距离呈正相关,瓦斯体积分数为10%时火焰锋面到达各测点的时间短于瓦斯体积分数为12%和8%的传播时间。火焰传播速度随传播距离呈先增大后减小的趋势,当瓦斯体积分数为10%时,火焰传播速度最快。密闭管道内瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘爆炸的爆炸压力-时间曲线会出现2次峰值。第1次峰值是由瓦斯爆炸的前驱冲击波产生,当火焰传播至煤尘段后,压力同时开始上升,且压力峰值时刻和火焰峰值时刻耦合,达到第2次压力峰值,随着火焰信号的消失,压力逐渐减小直至反应停止。密闭管道内前驱冲击波与反射波使得煤尘卷扬分散,形成“漩涡状”煤尘云,促进煤粉与爆燃波接触。当煤尘质量浓度一定时,体积分数为10%瓦斯的卷扬程度优于体积分数12%和8%瓦斯;当瓦斯体积分数一定时,煤尘卷扬程度随煤尘质量浓度的增加而递减。

关键词：密闭管道瓦斯爆炸煤尘爆炸煤尘卷扬火焰传播特性压力-火焰耦合

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管道中煤尘爆炸特性实验

煤炭学报 2010年第4期35卷 609-612页

作者：宫广东刘庆明胡永利白春华北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

在长度为32.4m、内径为199mm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4MPa、1766m/s,在标准状态瓦斯... 详细信息

在长度为32.4m、内径为199mm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4MPa、1766m/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。

关键词：管道煤尘爆炸瓦斯爆炸强点火能量爆炸力学

不同变质程度煤尘爆炸压力特性变化规律实验研究

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爆炸与冲击 2019年第9期39卷 155-162页

作者：刘天奇李雨成罗红波沈阳航空航天大学安全工程学院辽宁沈阳110136 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000

为研究不同变质程度煤尘爆炸压力特性变化规律,以最大压力pmax和最大压力上升速率(dp/dt)max表征压力特性,使用近球形煤尘爆炸装置对褐煤、长焰煤、不黏煤和气煤的爆炸压力特性变化规律展开分析。研究发现:在4种煤尘样品中,褐煤的pmax和... 详细信息

为研究不同变质程度煤尘爆炸压力特性变化规律,以最大压力pmax和最大压力上升速率(dp/dt)max表征压力特性,使用近球形煤尘爆炸装置对褐煤、长焰煤、不黏煤和气煤的爆炸压力特性变化规律展开分析。研究发现:在4种煤尘样品中,褐煤的pmax和(dp/dt)max均最大,分别达0.71 MPa和65.69 MPa/s。随变质程度增大,长焰煤、不黏煤和气煤的pmax和(dp/dt)max均明显减小,说明以爆炸压力特性为标准,4种煤尘爆炸强度由高到低依次是褐煤、长焰煤、不黏煤和气煤。通过对比爆炸前后煤尘挥发分含量,得出参与爆炸的挥发分含量所占质量分数为46.28%~68.19%。在喷尘压力 p0=2.0 MPa,点火延迟时间t0=100 ms时,4种煤尘pmax值均达最大,分别为0.71、0.60、0.55和0.47 MPa。褐煤、不黏煤和气煤在 p0=2.0 MPa,t0=80 ms时(dp/dt)max达最大,而长焰煤则在 p0=2.0 MPa,t0=100 ms时(dp/dt)max达到最大。

关键词：煤尘爆炸压力特性喷尘压力点火延迟时间

基于20L球形爆炸装置的煤尘爆炸残留物研究

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中国矿业大学学报 2015年第5期44卷 823-828页

作者：刘贞堂张松山李忠辉赵恩来林松郭汝林中国矿业大学安全工程学院煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116

采用20L球形爆炸装置进行煤尘爆炸实验,对3种煤尘在不同质量浓度下的爆炸气固态残留物进行了收集分析.通过对残留物SEM图像的形态特征分析,将残留物分为类原煤颗粒、类球形煤胞和残球形煤胞3类,半定量分析了3种形态残留物在不同质量浓... 详细信息

采用20L球形爆炸装置进行煤尘爆炸实验,对3种煤尘在不同质量浓度下的爆炸气固态残留物进行了收集分析.通过对残留物SEM图像的形态特征分析,将残留物分为类原煤颗粒、类球形煤胞和残球形煤胞3类,半定量分析了3种形态残留物在不同质量浓度下的近似比例：在低质量浓度（100g/m3）时,残留物中类原煤颗粒所占比例最少且残留物容易结块,在最佳爆炸质量浓度（300~400g/m3）时类球形及残球形煤胞所占比例较高,高质量浓度（700g/m3）时类原煤颗粒所占比例较高.工业分析显示煤尘爆炸后挥发分、固定碳含量均减少,灰分含量大幅升高,水分含量变化较小,且变化量与煤尘变质程度密切相关.煤尘爆炸残留气体φ（CO）,φ（H2）及烃类气体体积分数随煤尘质量浓度升高有上升趋势,φ（CO2）呈先升后降趋势.

关键词：煤尘爆炸气固残留物 SEM/EDS 工业分析气体分析变化规律

不同强度冲击波诱导沉积煤尘爆炸火焰传播特性

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煤炭学报 2021年第2期46卷 498-506页

作者：裴蓓张子阳潘荣锟余明高陈立伟温小萍河南理工大学煤炭安全生产河南省协同创新中心河南焦作454003 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

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... 详细信息

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。

关键词：瓦斯爆炸煤尘卷扬煤尘爆炸火焰加速火焰传播特性

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含磷抑爆剂对煤尘爆炸抑制机理的原位分析

清华大学学报（自然科学版） 2024年第6期64卷 959-964页

作者：赵峰宇高伟聂仲恒姜海鹏大连理工大学化工机械与安全系精细化工国家重点实验室大连116024

煤炭是中国能源结构中至关重要的一部分,研究煤尘爆炸高效抑爆技术、揭示煤尘爆炸抑制机理,对保障中国经济持续增长和工业化进程持续加速具有重要作用。该文采用原位热解飞行时间质谱(in-situ Py-TOF-MS)深入分析了原煤与含植酸煤样的... 详细信息

煤炭是中国能源结构中至关重要的一部分,研究煤尘爆炸高效抑爆技术、揭示煤尘爆炸抑制机理,对保障中国经济持续增长和工业化进程持续加速具有重要作用。该文采用原位热解飞行时间质谱(in-situ Py-TOF-MS)深入分析了原煤与含植酸煤样的热解特性和产物分布。研究结果显示:含植酸抑爆剂能够显著降低煤尘热解过程中轻质可燃气体(主要为CH4和CO等)和有机挥发物(主要为烯烃、芳香类化合物、酚类化合物、二羟基芳烃)的含量。含植酸细水雾热解产生的主要化学抑爆组分包括[(HO)_(2)PO]_(2)O、PO(OH)_(3)和HOPO_(2)等,这些小分子含磷组分能够通过消耗H和OH等关键火焰自由基,有效终止爆炸链式反应。添加含植酸抑爆剂后,煤尘样品的放热量下降了15.8%,活化能从11.3 kJ/mol升高到16.4 kJ/mol。

关键词：原位热解飞行时间质谱煤尘爆炸含磷抑爆剂抑爆机理

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基于量纲分析理论的煤尘爆炸能量预测模型

爆炸与冲击 2017年第3期37卷 566-570页

作者：李雨成刘天奇周西华辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁阜新123000

为预测煤尘爆炸能量,基于量纲分析理论建立煤尘爆炸能量预测模型。选取爆炸能量E、空气密度ρ和大气压强p的量纲为导出量纲。根据量纲分析Π定理得出含有待定参数!的具有普适性的能量预测模型。通过小型煤尘爆炸性实验设计,测定10次爆... 详细信息

为预测煤尘爆炸能量,基于量纲分析理论建立煤尘爆炸能量预测模型。选取爆炸能量E、空气密度ρ和大气压强p的量纲为导出量纲。根据量纲分析Π定理得出含有待定参数!的具有普适性的能量预测模型。通过小型煤尘爆炸性实验设计,测定10次爆炸最长火焰长度平均值l_0、10次最长火焰长度出现时间平均值t_0与该小型煤尘爆炸中释放能量E_0,确定模型中参数!为0.467。对模型变量t、E、l的函数关系进行合理性检验。通过实测的15组不同时刻的火焰长度进行模型变量t、l幂指关系检验。检验结果表明:量纲选取完备,预测模型科学合理。

关键词：煤尘爆炸能量预测量纲分析预测模型