甲烷和煤尘爆炸特性实验研究

发布时间：2017-09-05 21:59

  本文关键词：甲烷和煤尘爆炸特性实验研究

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【摘要】：近年来,煤矿的重特大事故时有发生,尤其是甲烷煤尘爆炸事故,造成了重大损失和恶劣的社会影响,研究甲烷煤尘爆炸特性具有重要意义。本论文以内蒙古伊东集团宏测煤矿的褐煤、安徽口孜东矿的气煤、陕西彬县大佛寺矿的不粘煤、山西天池矿的瘦煤、河南焦作演马庄矿的无烟煤为研究对象。应用粉尘云最低引燃温度实验装置,对煤尘云的最低着火温度进行研究,结果表明:煤尘云最低着火温度均随煤尘粒径的增大而升高。煤尘粒径小于75μm时,在同一粒径范围内,煤尘的挥发分越大,煤尘云最低着火温度越低,实验煤样被引燃由难到易依次为无烟煤、瘦煤、不粘煤、气煤、褐煤。应用20L近球形气体(粉尘)爆炸测试系统,对甲烷、煤尘及两者的混合物的爆炸特性进行了实验研究,结论如下:(1)随甲烷浓度的增大,甲烷的最大爆炸压力先增大后减小;到达最大爆炸压力的时间先减小后增大,当甲烷浓度为9.5%时,甲烷的最大爆炸压力为0.784 MPa,到达最大爆炸压力时间为127.6 ms。甲烷的最大爆炸压力随点火能量的增大而增大,随点火延时的延长而增大,且浓度越小,增幅越大。当甲烷浓度为7%时,点火能量10kJ的最大爆炸压力比1J的上升了47.2%,点火延时2s的最大爆炸压力比60ms的上升了181.8%。(2)煤尘爆炸的最佳点火延迟时间为60 ms,此时爆炸压力最大。随煤尘浓度的增加,煤尘爆炸的最大爆炸压力呈先增大后减小的趋势。褐煤的最佳爆炸浓度为400g/m3,气煤、不粘煤、瘦煤的最佳爆炸浓度均为500g/m3,无烟煤的最佳爆炸浓度为600g/m3。同一煤尘浓度下,不同煤种煤尘的最大爆炸压力从大到小依次为褐煤、气煤、不粘煤、瘦煤、无烟煤。(3)在相同煤尘浓度下,混合物的最大爆炸压力按照7.0%、9.5%、12.0%的甲烷浓度顺序依次降低。当甲烷浓度保持不变时,使混合物最大爆炸压力达到峰值的褐煤浓度为400g/m3,气煤、不粘煤、瘦煤浓度均为500g/m3,无烟煤浓度为600g/m3。相同煤尘浓度,相同甲烷浓度下,甲烷煤尘混合爆炸的最大爆炸压力按照褐煤、气煤、不粘煤、瘦煤、无烟煤的顺序依次降低。
【关键词】：甲烷 煤尘 爆炸压力 爆炸特性
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD714.5
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符号表8-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 选题的背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究动态及发展趋势10-15
• 1.2.1 甲烷爆炸特性研究10-11
• 1.2.2 煤尘爆炸特性研究11-12
• 1.2.3 甲烷煤尘共混爆炸特性研究12-15
• 1.3 本文研究内容及技术路线15-17
• 1.3.1 研究内容15
• 1.3.2 技术路线图15-17
• 2 实验系统介绍与实验材料制备17-27
• 2.1 粉尘云引燃温度实验装置17-19
• 2.1.1 实验装置的组成17-18
• 2.1.2 实验步骤及着火判据18-19
• 2.2 20L近球形气体（粉尘）爆炸测试实验系统19-24
• 2.2.1 实验系统的组成19-22
• 2.2.2 实验步骤22-24
• 2.3 实验煤样的选取与制备24-26
• 2.3.1 实验煤样的选取24-25
• 2.3.2 煤样的制备过程25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 甲烷爆炸特性实验27-33
• 3.1 甲烷爆炸的压力-时间曲线分析27-28
• 3.2 甲烷浓度对甲烷爆炸特性的影响28-29
• 3.3 点火能量对最大爆炸压力的影响29-30
• 3.4 点火延时对最大爆炸压力的影响30-31
• 3.5 本章小结31-33
• 4 煤尘爆炸特性参数实验33-45
• 4.1 煤样的元素分析和工业分析33-36
• 4.2 不同因素对煤尘云最低着火温度的影响36-38
• 4.2.1 煤尘粒径对煤尘云最低着火温度的影响37
• 4.2.2 煤尘种类对煤尘云最低着火温度的影响37-38
• 4.3 不同因素对煤尘云最大爆炸压力的影响38-44
• 4.3.1 煤尘爆炸的压力-时间曲线分析39-40
• 4.3.2 点火延迟时间对煤尘云最大爆炸压力的影响40-41
• 4.3.3 煤尘浓度对煤尘云最大爆炸压力的影响41-43
• 4.3.4 煤尘种类对煤尘云最大爆炸压力的影响43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 甲烷煤尘混合物最大爆炸压力45-60
• 5.1 甲烷浓度对混合物最大爆炸压力的影响45-50
• 5.2 煤尘浓度对混合物最大爆炸压力的影响50-56
• 5.3 煤尘种类对混合物最大爆炸压力的影响56-59
• 5.4 本章小结59-60
• 6 结论与展望60-62
• 6.1 主要结论60-61
• 6.2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士期间的科研成果67

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本文编号：800391