含添加剂的N2-双流体细水雾抑制甲烷/空气爆炸衰减特性研究

摘要

我国煤矿瓦斯爆炸事故频发，而采用管道瓦斯抽采技术是治理瓦斯的有效方法。但是煤矿井下环境条件较复杂，而当抽采管道内瓦斯浓度在爆炸极限范围内就容易发生瓦斯爆炸事故。为了使瓦斯爆炸事故的危害性尽可能降低，因此本文在自行设计搭建的爆炸实验台的基础上，进行了含添加剂的N2-双流体细水雾抑制甲烷爆炸的相关实验研究，得到了含添加剂的N2-双流体细水雾的抑制甲烷爆炸的实验数据，总结了其抑爆规律并探讨了其协同抑爆机理。本实验研究对提高抑爆效率改进细水雾抑爆技术、促进含添加剂的N2-双流体细水雾在抑制管道甲烷爆炸方面的应用有一定的参考意义。 本文通过爆炸火焰特征、爆炸火焰速度、爆炸压力和平均升压速率等方面分析N2-含添加剂双流体细水雾对甲烷爆炸的影响。本文首先对比在双流体喷头条件下氮气、N2-双流体细水雾、含添加剂的N2-双流体细水雾的抑爆效率，研究发现通过双流体喷头喷入氮气对甲烷爆炸影响不大。对比N2-双流体细水雾，相同喷雾时间在含添加剂的N2-双流体细水雾作用下爆炸火焰颜色变化明显，爆炸火焰速度更小、爆炸压力和平均升压速率均出现不同程度的降低，温度下降幅度更大。含添加剂的N2-双流体细水雾有利于提高氮气-双流体细水雾抑爆效率。 而抑爆技术应用过程中需要考虑不同浓度的甲烷，实验中使用含不同浓度添加剂的N2-双流体细水雾抑制不同浓度的甲烷，实验结果表明：相同喷雾时间对比含2.5%、10% NaCl的N2-双流体细水雾，含5% NaCl的N2-双流体细水雾的抑爆效果更好。相同喷雾时间对比含5%NaCl的N2-双流体细水雾，含10%NaCl的N2-双流体细水雾对8%和12%甲烷爆炸的抑制效果更好。 为提高N2-含添加剂双流体细水雾的抑爆效率，实验中使用N2-含不同种类的添加剂双流体细水雾抑制9.5%甲烷爆炸，实验结果表明：对比含NaCl和KCl的N2-双流体细水雾，相同喷雾时间相同添加剂浓度下含NaOH的N2-双流体细水雾对9.5%甲烷爆炸的抑制效果更好。

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