半封闭管道内瓦斯煤尘爆炸火焰传播特性试验

发布时间：2021-08-07 14:27

　　为了进一步探究瓦斯煤尘爆炸火焰的传播规律,在自行设计搭建的半封闭竖直管道内,选用褐煤、烟煤和无烟煤3种煤样分别进行爆炸试验,并通过改变煤尘质量浓度来观察不同煤种条件下瓦斯煤尘爆炸反应强度,研究不同煤种条件下煤尘质量浓度对瓦斯煤尘耦合爆炸火焰传播规律的影响。结果表明,在瓦斯体积分数和煤尘质量浓度相同的条件下,褐煤爆炸产生的火焰传播速度最大,无烟煤最小。这是因为褐煤的挥发分含量较高,而影响爆炸火焰传播速度的主要原因是煤尘在加热情况下释放出的可燃气量,即煤种的挥发分含量,挥发分含量越大,瓦斯煤尘爆炸火焰传播速度也就越大。褐煤和烟煤的火焰传播速度随火焰传播距离增加而增加,直至传播至管道外部;无烟煤的火焰传播速度随火焰传播距离增加呈现先上升后下降的状态。在试验中,3种煤种和瓦斯爆炸时产生火焰最大传播速度的位置距离爆炸源较远。瓦斯煤尘爆炸产生的火焰稳定性较差,在传播过程中速度变化不稳定,存在较大的波动。火焰传播速度与煤尘质量浓度不成正比,在一定范围内,适当增加煤尘质量浓度可以大大提高瓦斯煤尘爆炸的反应强度,且存在一个最佳的煤尘质量浓度50 g/m3,使火焰传播速度达到最大。 

【文章来源】：安全与环境学报. 2020,20(04)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

试验系统

图2为半封闭管道中3种煤尘分别与瓦斯混合爆炸后火焰锋面随时间的变化趋势，该试验选用的甲烷体积分数为8%，煤粉质量浓度为50 g/m3。图中火焰面曲线斜率代表火焰的传播速度，到达距点火端相同距离的位置时，褐煤所用时间最短，无烟煤所用时间最长，由此可见褐煤与瓦斯混合爆炸时火焰的传播速度最快，烟煤次之，无烟煤的传播速度最慢。在距点火端最远的顶端，火焰传播速度最快。以褐煤为例，当瓦斯煤尘混合物发生爆炸时，火焰锋面最初呈现不规则的形状，且发光强度较为暗淡，紧接着火焰锋面开始呈球形向上延伸，发光强度缓慢增强，该阶段为图2的第0～44 ms，此时火焰传播速度较慢;当火焰面接触到壁面之后，开始沿管道向上扩展，火焰区域则具有较强的发光强度，火焰传播速度加快，火焰面积也逐渐增加，该阶段为第45～60ms;在60 ms之后，火焰传播速度进一步增强，直至传至管道最顶端，发光强度逐步降低。图3为半封闭管道内高速摄像机拍摄的相同时间间隔的火焰面位置图片，该试验中甲烷体积分数为8%，选用煤尘质量浓度为50 g/m3的烟煤。由图3可知，在爆炸前期火焰的发光强度较弱，随着火焰不断沿管壁传播，发光强度逐渐增强，且火焰的传播速度逐渐增加。

烟煤爆炸火焰传播速度沿程变化

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3327964