CO對(duì)瓦斯爆炸反應(yīng)影響機(jī)理研究

霍小泉， 寇義民， 閆振國(guó)， 范智海， 賀雁鵬

(1.陜西陜煤銅川礦業(yè)有限公司， 陜西 銅川 727000； 2.西安科技大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院， 陜西 西安 710054； 3.西安科技大學(xué) 能源學(xué)院， 陜西 西安 710054)

0 引言

瓦斯爆炸是威脅煤礦安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一。煤礦一旦發(fā)生瓦斯爆炸事故，往往造成群死群傷。因此，瓦斯爆炸受到行業(yè)內(nèi)學(xué)者的重點(diǎn)關(guān)注，在瓦斯燃炸極限[1]、壓力特性[2]、火焰?zhèn)鞑ヌ匦訹3]，以及初始?jí)毫4]、初始溫度[5]、障礙物[6-7]等環(huán)境因素對(duì)瓦斯爆炸特性的影響方面取得了大量研究成果。但針對(duì)瓦斯爆炸的研究大多以CH4與空氣混合氣體為研究對(duì)象，與井下氣體環(huán)境有一定差異。

由于煤的氧化或熱解作用，一般井下瓦斯爆炸事故并非單獨(dú)的CH4爆炸，往往還存在CO，C2H4，H2等組分。特別是在煤的低溫氧化、著火燃燒及熱解過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生CO，使得CO在井下氣體中的含量較高，對(duì)瓦斯爆炸產(chǎn)生一定影響。白剛等[8]研究了CO對(duì)瓦斯爆炸極限的影響，發(fā)現(xiàn)隨著CO濃度升高，瓦斯爆炸極限范圍變寬。鄧軍等[9]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)CO對(duì)CH4爆炸有一定的阻尼作用。S. A. El-sherif[10]研究發(fā)現(xiàn)添加少量的CO可有效提高CH4與空氣混合氣體的燃燒性能。然而目前CO對(duì)瓦斯爆炸的作用機(jī)理還不清晰。

本文在上述研究基礎(chǔ)上，開展CO對(duì)CH4爆炸影響的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，揭示CO對(duì)瓦斯爆炸反應(yīng)的影響機(jī)理，可為井下瓦斯爆炸抑制劑、阻隔爆技術(shù)的開發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 瓦斯爆炸實(shí)驗(yàn)研究

瓦斯爆炸實(shí)驗(yàn)裝置主要由20 L不銹鋼球形爆炸罐、點(diǎn)火裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、主控計(jì)算機(jī)等組成，如圖1所示。……