煤炭科学技术

作者：王燕, 林森, 李忠, 李璐, 温小萍, 纪文涛,

关键词：甲烷爆炸, KHCO3冷气溶胶, 爆炸抑制, 惰性气体, 增效作用,

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。

来源：2021年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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