CO对瓦斯爆炸反应影响机理研究

摘要

目前针对瓦斯爆炸的研究大多以CH_(4)与空气混合气体为研究对象,而煤矿瓦斯爆炸并非单独的CH_(4)爆炸,往往存在CO等组分,对瓦斯爆炸产生一定影响。为揭示CO对瓦斯爆炸反应的影响机理,在20 L球形爆炸罐中测试了9.5%CH_(4)与0~4%CO混合气体的爆炸压力,结果表明:随着CO浓度增大,混合气体最大爆炸压力呈先增大后减小趋势,CO体积分数为2%时最大,为624.9 kPa。在Chemkin-Pro数值模拟软件中,采用GRI-mech 3.0机理,从化学动力学角度对CO,CH_(4)与空气混合气体爆炸反应进行了温度敏感性和关键自由基分析,得出CO对瓦斯爆炸反应的影响机理:在9.5%CH_(4)中添加少量CO可使爆炸反应体系中燃料浓度接近实际化学计量值,此时CO对瓦斯爆炸反应的促进作用占主导地位,宏观上体现为最大爆炸压力随CO浓度增大而增大;随着CO浓度继续增大,爆炸反应体系出现贫氧状态,阻碍温度升高的98,120号基元反应得到促进,促进温度升高的57,170号基元反应被抑制,宏观上体现为随着CO浓度增大,爆炸反应体系温度降低,最大爆炸压力减小;CO对自由基峰值物质的量浓度出现时间起延迟作用,添加CO后爆炸反应的点火延迟时间增大,从而降低了爆炸反应速率。