环境温度对预混瓦斯气体爆炸特性的影响
Influence of ambient temperature on explosion characteristics of premixed gas
-
摘要: 为了研究不同环境温度条件下预混瓦斯气体爆炸特性参数的变化和危险性,利用20 L爆炸特性实验装置,采用夹层和内腔双加热、高压放电点火的方法,对不同环境温度(20~200 ℃)瓦斯爆炸压力特性、爆炸燃烧特性参数、爆炸极限等参数进行了测试。研究表明:在实验条件下,爆炸最大压力、爆炸反应时间、爆炸点火延迟时间均随环境温度的升高而逐渐降低或减少;当环境温度升高至200 ℃时,爆炸最大压力降低了43.8%,而爆炸反应时间、点火延迟时间分别减少了54、14.4 ms;压力上升速率受温度影响较小;随环境温度升高,分子内能增加,原来稳定的不燃系统越容易变成可燃、可爆系统,爆炸极限范围变宽。Abstract: In order to reveal the explosive risk and the changes on explosion characteristics of premixed gas under different ambient temperatures, the explosive pressure characteristics, combustion characteristic parameters and explosive limits were tested in 20 L explosion characteristic experimental device which were heated through interlayer and inner cavity by using high voltage discharge at different ambient temperatures(20 to 200 ℃). The research showed that the maximum explosion pressure, explosion reaction time, and ignition delay time all gradually decrease with the increase of ambient temperature under experimental conditions.The maximum explosion pressure decreased by 43.8%, while the explosion reaction time and ignition delay time reduced by 54 ms and 14.4 ms respectively, when the ambient temperature rose to 200 ℃. The pressure rising rate was unobviously affected by temperature. As the ambient temperature increases, the intramolecular energy increases, the easier the stable non-combustible system becomes an explosive system, while the explosion limits range becomes wider.
-
-
[1] Shigeo Kondo, Kenji Takizawa. On the temperature dependence of flammability limits of gases[J]. Journal of Hazardous Materials, 2011, 187(1-3): 585-590. [2] Jaimes D, Mcdonell V G, Samuelsen G S. Lean flammability limits of syngas/air mixtures at elevated temperatures and pressures[J]. Energy & Fuels, 2018, 32(10): 10964-10973. [3] Xin Wan, Qi Zhang, Shi Lei Shen. Theoretical estimation of the lower flammability limit of fuel-air mixtures at elevated temperatures and pressures[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2015, 36: 13-19. [4] 李润之.点火能量与初始压力对瓦斯爆炸特的影响研究[D].青岛:山东科技大学,2010. [5] 朱丕凯,司荣军.温度压力耦合对瓦斯爆炸危险度的影响研究[J].中国煤炭,2019,45(1):118-122. ZHU Pikai, SI Rongjun. Study on influence of temperature and pressure coupling on gas hazard[J]. China Coal, 2019, 45(1): 118-122.
[6] 刘丹,司荣军,李润之.环境湿度对瓦斯爆炸特性的影响[J].高压物理学报,2015,29(4):307-312. LIU Dan, SI Rongjun, LI Runzhi. Ambient humidity influence on explosion characteristics of methane-air mixture[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2015, 29(4): 307-312.
[7] 罗振敏,王磊,李秀芳,等.变温下多元可燃气体对甲烷爆炸特性的影响数值模拟[J].煤矿安全,2020,51(3):6-11. LUO Zhenmin, WANG Lei, LI Xiufang, et al. Numerical simulation of effect of multi-component combustible gases on methane explosion at variable temperatures[J]. Safety in Coal Mines, 2020, 51(3): 6-11.
[8] 傅献彩,沈文霞,姚天扬.物理化学[M].北京:高等教育出版社,2006. [9] 赵衡阳.气体和粉尘爆炸原理[M].北京:北京理工大学出版社,1996. [10] 王德明.矿井通风与安全[M].徐州:中国矿业大学出版社,2007. [11] 梁运涛.封闭空间瓦斯爆炸过程的反应动力学分析[J].中国矿业大学学报,2010,39(2):196. LIANG Yuntao. Analysis of reaction kinetic for gas explosion in enclosed space[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2010, 39(2): 196.
[12] 冯长根.热爆炸理论[M].北京:科学出版社,1988. [13] ASTM E918-2011 Standard Practice for Determining Limits of Flammability of Chemicals at Elevated Temperature and Pressure[S]. [14] 黄超,杨绪杰,陆路德,等.烷烃高温下爆炸极限的测定[J].化学进展,2002,21(7):496-498. HUANG Chao, YANG Xujie, LU Lude, et al. Explosion limits measurement of paraffin under high temperature[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2002, 21(7):496-498.
[15] 董刚,刘宏伟,陈义良.通用甲烷层流预混火焰半详细化学动力学机理[J].燃烧科学与技术,2002,8(1):44-48. DONG Gang, LIU Hongwei, CHEN Yiliang. General, nitrogen-containing semi-detailed chemical kinetic mechanism for methane laminar premixed flame[J]. Journal of Combustion Science and Technology, 2002, 8(1): 44-48.
-
期刊类型引用(38)
1. 赵晋. 基于PCA-CRITIC-KIC耦合方法的煤矿安全生产管理评价模型. 科技与创新. 2025(06): 16-18+23 . 
百度学术
2. 王龙，杨越. 基于Elmeiri观察表法的煤矿安全检查实践应用. 山东煤炭科技. 2024(02): 180-184 . 百度学术
3. 张尧，尧春洪，田应祥，王斌. 我国煤炭行业事故统计分析研究. 采矿技术. 2024(02): 254-258 . 百度学术
4. 杨帅，刘泽功，张健玉，傅师贵，乔国栋，张鑫. 柱状聚能药管聚能罩角度对煤层爆破增透效果试验研究. 煤炭科学技术. 2024(03): 129-138 . 百度学术
5. 翟小伟 ，周翔 ，宋波波 ，郝乐 . 基于ARIMA模型的矿井灾害预测方法研究. 煤炭技术. 2024(06): 165-168 . 百度学术
6. 李世豪，白纪成，宋双林，姜文忠，梁运涛，林琦. 井下硐室柴油蒸气泄漏扩散规律. 煤矿安全. 2024(05): 140-150 . 本站查看
7. 刘海洋，鲁欣，安又新，王占军，祁凯，刘鹏. 断层构造对煤层裂隙发育影响研究——以棋盘井煤矿(东区)为例. 能源与环保. 2024(11): 37-41+48 . 百度学术
8. 赵丽娟，李迎，吕文陵，于振建，王新贵，郝海春，杨本高，高明忠，池明波，段宏飞. 基于灰色关联分析法的煤矿顶板事故研究及防治. 矿业安全与环保. 2024(06): 54-62 . 百度学术
9. 郝玉双. 2003—2021年中国煤矿安全生产事故统计及研究热点分析. 能源技术与管理. 2023(01): 192-196 . 百度学术
10. 程磊，许艳之，景国勋. 2019—2021年煤矿顶板事故统计分析. 煤炭技术. 2023(02): 135-138 . 百度学术
11. 李敏，林志军，王德明，施式亮，鲁义. 我国煤矿重特大火灾事故统计分析. 中国安全科学学报. 2023(01): 115-121 . 百度学术
12. 赵坤，王正帅. 煤矿井下光干涉甲烷测定器误差分析与修正研究. 中国矿业. 2023(03): 74-79 . 百度学术
13. 王豪，宋官林. 2016—2020年中国煤矿安全事故统计与现状分析研究. 能源与节能. 2023(03): 170-173 . 百度学术
14. 范超军，王一琦，杨雷，徐森田，邱福成. 2012—2021年我国煤矿安全事故统计与规律分析. 矿业研究与开发. 2023(04): 182-188 . 百度学术
15. 张培森，张晓乐，董宇航，许大强. 2008—2021年我国煤矿事故规律分析及预测研究. 矿业安全与环保. 2023(02): 136-140+146 . 百度学术
16. 王豪，宋官林. 溪山矿业4~(-2)煤层下分层回采巷道布置及支护方式. 能源与节能. 2023(05): 118-120 . 百度学术
17. 朱治刚，李迎富，陈涛，阮学云，王国玮. 坚硬厚层顶板破断规律与围岩控制研究. 煤炭技术. 2023(06): 25-29 . 百度学术
18. 雷咸锐. 近年来我国煤矿事故特征及防控措施. 陕西煤炭. 2023(03): 199-203 . 百度学术
19. 唐聃，孙云川. 基于VR技术的瓦斯检查工实操培训系统研究. 煤炭科技. 2023(03): 62-65 . 百度学术
20. 何帅印，齐金龙，周春山，唐一博，刘洪刚. 金属离子（Na+、Ba~(2+)、Ca~(2+)）抑制煤中含氧官能团活性的量子化学研究. 煤矿安全. 2023(07): 149-155 . 本站查看
21. 张孟浩，刘旺. 2021年我国煤矿事故统计与规律分析. 山西煤炭. 2023(02): 30-35 . 百度学术
22. 赵亚军，张志男，贾廷贵. 2010—2021年我国煤矿安全事故分析及安全对策研究. 煤炭技术. 2023(08): 128-131 . 百度学术
23. 李孝璇，屠桂蓉，佟小倩，吴学艳. 2014～2020年全国煤矿事故发生规律及对策研究. 内蒙古煤炭经济. 2023(10): 19-21 . 百度学术
24. 吴彬. 补强锚索在综放工作面回采巷道超前支护方式中的应用. 煤炭与化工. 2023(07): 38-43 . 百度学术
25. 王云刚，崔春阳，张飞燕，姚康，康军保. 2011—2020年我国较大及以上煤矿事故统计分析及研究. 安全与环境学报. 2023(09): 3269-3276 . 百度学术
26. 袁世冲，李强，孙帮涛，韩贵雷. 金属矿山深部开采突水致灾危险源辨识与危险性评价——以滇东北毛坪铅锌矿为例. 工程地质学报. 2023(05): 1668-1679 . 百度学术
27. 杨静，蔡峰，封居强，朱美静，周夏冰，殷静雯. 煤矿安全事故分析与预测研究. 矿业安全与环保. 2023(05): 144-148+155 . 百度学术
28. 陈平安，孙运全，张超虎. 基于分区匹配和MBAS-RFR的定位算法. 计算机仿真. 2023(09): 49-53+58 . 百度学术
29. 程磊，孙洁. 2016—2022年我国煤矿事故统计与规律分析. 煤炭工程. 2023(11): 125-129 . 百度学术
30. 胡洋，杨雨欣，石云东，吕硕，陶红. 惰性气体参数对瓦斯爆燃火焰传播抑制效果的研究. 煤矿安全. 2023(12): 1-10 . 本站查看
31. 高潮，郭敬中. 大采高工作面巷道锚杆长度合理性分析及其优化. 能源技术与管理. 2023(06): 11-13+60 . 百度学术
32. 李晓光，徐洋，别凤赛，李静芸，马奎，杨汉彬，刘雅雯，王雪涛. 煤矿工人职业紧张状况及预防控制措施. 中国预防医学杂志. 2023(12): 1371-1375 . 百度学术
33. 许光建，马祎明. “双碳”目标下电力价格机制改革研究. 价格理论与实践. 2022(02): 20-25+68 . 百度学术
34. 许鹏飞. 2000-2021年我国煤矿事故特征及发生规律研究. 煤炭工程. 2022(07): 129-133 . 百度学术
35. 杨炳辉，江丙友，苏明清，王培龙，洪汉，李静静，姚祺. 初始扰动对CO_2抑制瓦斯爆炸特性研究. 中国安全生产科学技术. 2022(09): 75-81 . 百度学术
36. 田水承，申章进. 基于熵值法-突变理论的煤矿透水安全评价. 西安科技大学学报. 2022(06): 1064-1070 . 百度学术
37. 邵小强，杨涛，卫晋阳，汪博林，王国威，张堂启，李鑫. 改进同态滤波的矿井监控视频图像增强算法. 西安科技大学学报. 2022(06): 1205-1213 . 百度学术
38. 孙云川，刘雄. 2021年全国煤矿事故特征及规律分析. 采矿技术. 2022(06): 78-81 . 百度学术
其他类型引用(57)
计量
- 文章访问数: 41
- HTML全文浏览量: 2
- PDF下载量: 0
- 被引次数: 95
下载:
