小尺寸管道内二氧化碳抑制甲烷爆炸效果的实验及数值模拟*

罗 振 敏,王 涛,程 方 明,宋 钰,吴 慷

(1.西安科技大 学能源学院,陕西 西安 710054; 2.西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安710054)

小尺寸管道内二氧化碳抑制甲烷爆炸效果的实验及数值模拟*

罗 振 敏1,2,王 涛1,2,程 方 明1,2,宋 钰1,2,吴 慷1,2

(1.西安科技大 学能源学院,陕西 西安 710054; 2.西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安710054)

为了有效防治矿井瓦斯爆炸事故,以瓦斯的主要成分甲烷作为模拟气体,运用自主设计改装的XKWB-S型小尺寸石英玻璃管道实验系统,结合高速摄影仪,并采用 FLACS数值模拟软件,研究惰性气体抑爆条件下甲烷燃烧爆炸特性,进行体积分数为6%~27%的CO2抑制体积分数为9%CH4爆炸的实验及数值模拟,结果表明:各组分混合气体在爆炸传播过程中,爆炸压力、火焰锋面速度和气体运动速度均呈现一定程度的波动,且压力和速度没有同时达到最大值;CO2的加入有效抑制了甲烷/空气反应,且添加 CO2体积分数越大,抑爆效果越明显,模拟结果与实验结果基本吻合。

爆炸力学;火焰传播特性;FLACS软件;瓦斯爆炸;CO2

瓦斯爆炸事故是煤炭生产中最主要的灾害之一。瓦斯主要成分是甲烷,对瓦斯(甲烷)爆炸的特性、传播规律已有大量的理论分析、数值模 拟和实 验 研 究,对 瓦 斯 抑 爆 技 术 也 展 开 了 不 少 有 效 探 索[1-3]。 目前较为常见的抑爆技术有惰性气体抑爆、水系抑爆、粉体抑爆、多孔材料抑爆和气溶胶抑爆等。由于瓦斯爆炸的危险性以及实验条件的制约,使得实验研究在规模、全面性等方面具有一定局限性。……