基本信息
- 項目名稱：
- 氣溶膠抑制礦井瓦斯爆炸的實驗研究及數(shù)值模擬
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 針對近年來礦井瓦斯爆炸災害事故的頻繁發(fā)生及現(xiàn)有抑爆方法和抑爆材料作用的局限性，考慮到燃燒與爆炸在化學本質上的一致性以及目前氣溶膠在滅火領域的突出優(yōu)勢，本文選取氣溶膠作為抑爆劑在20L近球形不銹鋼爆炸罐實驗系統(tǒng)中進行瓦斯抑爆實驗，探究其對于抑制礦井瓦斯爆炸的效果和作用。
- 詳細介紹：
- 針對近年來礦井瓦斯爆炸災害事故的頻繁發(fā)生及現(xiàn)有抑爆方法和抑爆材料作用的局限性，考慮到燃燒與爆炸在化學本質上的一致性以及目前氣溶膠在滅火領域的突出優(yōu)勢，本文選取氣溶膠作為抑爆劑在20L近球形不銹鋼爆炸罐實驗系統(tǒng)中進行瓦斯抑爆實驗，結果表明氣溶膠對瓦斯爆炸具有明顯的抑制效果，在該實驗系統(tǒng)下氣溶膠最佳抑爆濃度為210mg／L左右，并確定出其固相成分在抑爆過程中起到關鍵作用。同時，本文還運用Fluent軟件對氣溶膠煙霧進入爆炸罐時的流動遍布規(guī)律進行了數(shù)值模擬，通過對VELOCITY（速度）和TURBULENCE（湍流）兩個參數(shù)進行分析，得出氣溶膠全淹沒式滅火特點可在礦井抑爆中發(fā)揮作用。整個課題的研究為氣溶膠在抑制礦井瓦斯爆炸領域的研究提供了理論依據(jù)，同時具有一定的指導意義。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 針對近年來礦井瓦斯爆炸災害事故的頻繁發(fā)生及現(xiàn)有抑爆方法和抑爆材料作用的局限性，以及氣溶膠在滅火領域的突出優(yōu)勢，考慮到燃燒與爆炸在化學本質上都是一種氧化反應，故作品將氣溶膠作為抑爆劑進行礦井瓦斯抑爆實驗，探究其抑爆效果，為氣溶膠在礦井瓦斯抑爆領域的研究與應用提供理論依據(jù)。
科學性、先進性及獨特之處
- 本作品率先將氣溶膠作為抑爆劑在經過改進后的符合國家標準的20L近球形不銹鋼爆炸罐實驗系統(tǒng)中進行瓦斯抑爆實驗，實驗結果表明氣溶膠確實具有很好的抑爆效果，同時作品中還運用Fluent軟件對氣溶膠進入爆炸罐后的流動運行規(guī)律進行了數(shù)值模擬分析，發(fā)現(xiàn)氣溶膠在進入爆炸罐后能以極快的速度迅速充填遍布整個罐體，充分將其全淹沒式的滅火特點應用到瓦斯抑爆領域。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 本作品以把氣溶膠滅火劑作為抑爆劑進行實驗研究為出發(fā)點，在20L近球形不銹鋼爆炸罐實驗系統(tǒng)中進行了瓦斯抑爆實驗，實驗結果表明氣溶膠用于瓦斯抑爆是可行的，其全淹沒式滅火特點可以在礦井抑爆中發(fā)揮作用，整個課題研究為礦井瓦斯抑爆領域提供了新的思路，對于減少瓦斯爆炸災害事故的發(fā)生具有很重要的現(xiàn)實意義。
學術論文摘要
- 針對近年來礦井瓦斯爆炸災害事故的頻繁發(fā)生及現(xiàn)有抑爆方法和抑爆材料作用的局限性，考慮到燃燒與爆炸在化學本質上的一致性以及目前氣溶膠在滅火領域的突出優(yōu)勢，本文選取氣溶膠作為抑爆劑在20L近球形不銹鋼爆炸罐實驗系統(tǒng)中進行瓦斯抑爆實驗，結果表明氣溶膠對瓦斯爆炸具有明顯的抑制效果，在該實驗系統(tǒng)下氣溶膠最佳抑爆濃度為210mg／L左右，并確定出其固相成分在抑爆過程中起到關鍵作用。同時，本文還運用Fluent軟件對氣溶膠煙霧進入爆炸罐時的流動遍布規(guī)律進行了數(shù)值模擬，通過對VELOCITY（速度）和TURBULENCE（湍流）兩個參數(shù)進行分析，得出氣溶膠全淹沒式滅火特點可在礦井抑爆中發(fā)揮作用。整個課題的研究為氣溶膠在抑制礦井瓦斯爆炸領域的研究提供了理論依據(jù)，同時具有一定的指導意義。
獲獎情況
- 無
鑒定結果
- 無
參考文獻
- [1] 葉青,林柏泉. 多孔金屬材料對瓦斯爆炸傳播抑制技術[M].中國煤礦瓦斯治理技術國際議論文集,2007. [2] 陳曉坤,林瑩,羅振敏,鄧軍. 水系抑制劑控制瓦斯爆炸的實驗研究[J].煤炭學報,2006（5）. [3] 王華,葛嶺梅,鄧軍. 惰性氣體抑制礦井瓦斯爆炸的實驗研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)境,2008（2）. [4] 羅振敏,葛嶺梅,文虎,鄧軍,程方明. 納米粉體對礦井瓦斯的抑爆作用[J].湖南科技大學學報.2009（6）. [5]郭鴻寶，岳大可. 氣溶膠滅火技術[M].化學工業(yè)出版,2005. [6]徐景德. 我國煤礦瓦斯爆炸的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].華北科技學院學報,2003（6）. [7]姜師明. 氣溶膠歷史[D].2008. [8]羅振敏. 瓦斯爆炸抑制材料的特性及抑爆作用研究[D].2009 [9]王戈,姬永興,沈耀寶. 冷卻氣溶膠滅火劑及冷氣溶膠滅火體系[M].消防技術與產品信息,2010. [10]羅振敏. 鏈式反映理論在礦井瓦斯抑爆中的應用[J].礦山安全,2009（2）.
同類課題研究水平概述
- 目前，瓦斯爆炸的防治研究主要體現(xiàn)在2個方面：①瓦斯爆炸預防措施，預防瓦斯積聚、消除引火源等；②瓦斯爆炸的阻隔爆措施。據(jù)此，實際應用中的防控爆技術主要有超細粉體、水系、惰性氣體等，其研究現(xiàn)狀如下介紹： （1）主要成分為Si02的超細粉體在防爆和抑制初始爆炸方面都具有一定的效果。其中，抑爆效果由大到小,依次為納米Si02、微米硅藻土、微米Si02，粉體粒度越小抑爆效果越好，且同數(shù)量級粒度下，多孔硅藻土的抑爆效果最好。添加超細粉體后，甲烷爆炸極限濃度范圍變窄，爆炸壓力降低，但反應容器內粉體濃度適量才具有明顯效果，且粉體噴灑后，僅在固定時間范圍內抑爆效果較明顯。粉體抑爆實驗系統(tǒng)的搭建及超細粉體抑爆系列實驗研究為粉體抑爆劑施放工藝設計和抑爆性能優(yōu)化提供了一定的指導，為發(fā)展超細粉體抑爆劑奠定了一定的基礎。 （2）李定啟等運用自行研制的實驗系統(tǒng)，進行了細水霧抑制瓦斯爆炸實驗研究。結果顯示，細水霧可以提高瓦斯爆炸濃度下限，其作用效果主要受水霧粒徑和密度2個因素的影響，當細水霧的密度增加到一定值和細水霧的平均粒徑較小時其效果較佳。在環(huán)境溫度23—26℃、相對濕度為53％的實驗條件下瓦斯爆炸濃度下限由5.0％(體積分數(shù)，下同)最高可升至7.0％。 （3）惰性氣體對礦井瓦斯爆炸的極限范圍有顯著影響，使瓦斯氣體的爆炸極限范圍明顯縮小。不同的惰性氣體對瓦斯氣體爆炸極限的影響有較大差別，CO2對CH4爆炸極限的影響比N2對CH4的影響大，CO2的惰化效果比N2好。 瓦斯氣體的爆炸極限及瓦斯爆炸臨界O2體積分數(shù)隨氣體組成、惰性氣體種類、溫度、壓力的變化而變化。特別是惰性氣體不同，臨界O2體積分數(shù)有較大變化，因此必須注意其使用條件。 雖然目前針對抑制礦井瓦斯爆炸的研究課題很多，但頻繁發(fā)生的礦井瓦斯爆炸事故仍表明瓦斯抑爆技術還有待提高。氣溶膠的出現(xiàn)為我們提供了一個新的途徑。通常所說的氣溶膠，是指以氣體為分散介質，以亞微米或納米級固態(tài)或液態(tài)的微粒為分散相的膠體體系，主要依靠固體或液體微粒實現(xiàn)滅火。 目前尚未見氣溶膠應用于瓦斯抑爆。由于瓦斯屬于烴類氣體，爆炸過程中也伴隨著火焰的傳播，因此利用氣溶膠滅火劑進行瓦斯抑爆應該是可行的，論文擬選取氣溶膠發(fā)生藥劑反應產物中固體微粒粒徑為納米級的氣溶膠進行瓦斯抑爆實驗。
