惰性气体对KHCO3冷气溶胶甲烷抑爆性能的影响研究

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 49; no. 2; pp. 145 - 152
• Main Authors: 王燕, 林森, 李忠, 李璐, 温小萍, 纪文涛
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 河南理工大学 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 454000%河南理工大学 机械与动力工程学院,河南 焦作 454000 19.03.2021; 河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454000
• Subjects: 增效作用; 惰性气体; 甲烷爆炸; KHCO3冷气溶胶; 爆炸抑制
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2021.02.018

X932; 主动式喷粉抑爆装置是煤矿甲烷爆炸的防控装备之一,该装置装填的超细粉体抑爆剂可在甲烷爆炸初期主动喷洒,使其中超细粉体颗粒形成冷气溶胶,减少后续甲烷爆炸危害.为进一步提升主动式喷粉抑爆装置的抑爆性能,探究冷气溶胶抑爆剂的抑爆规律,使用5 L爆炸管道系统,测试了N2和CO2两种惰性气体对KHCO3冷气溶胶甲烷抑爆性能的影响.试验结果表明:N2、CO2显著强化了KHCO3冷气溶胶对9.5％甲烷/空气预混气的抑制性能,相比于空气驱动的KHCO3冷气溶胶,气体介质中含有惰性气体的KHCO3冷气溶胶使甲烷爆炸最大压力下降更为显著,到达峰值压力时间也更长;CO2对KHCO3冷气溶胶抑爆性能的增效作用强于N2.其中,体积分数0.03 g/L的KHCO3冷气溶胶仅使甲烷最大爆炸压力降低60.4％,而在气体介质内充入体积分数15％～20％的N2或5％～10％的CO2时,同浓度KHCO3冷气溶胶可以完全抑制甲烷爆炸,继续增加惰性气体的体积分数可以进一步减少KHCO3冷气溶胶用量,从而降低主动式喷粉抑爆装置的成本.试验考察了在不同浓度KHCO3冷气溶胶与不同体积分数N2、CO2作用下的甲烷爆炸情况,得到了KHCO3冷气溶胶与惰性气体的最佳抑爆用量配比,能够为基于KHCO3冷气溶胶的主动式喷粉抑爆装置的设计提供理论依据及技术参数.此外,讨论了含惰性气体的KHCO3冷气溶胶系统的甲烷抑爆机理,并分析了惰性气体的增效原因.