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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

卤代烷气体灭火剂促进−抑制瓦斯燃爆特性试验

2024-06-07


本论文创新点



(1)量化分析了典型卤代烷气体对瓦斯爆炸压力参数的影响规律。

(2)结合层流燃烧速度特征变化趋势和燃烧反应动力学理论分析,揭示了富氧工况下卤代烷对瓦斯爆炸促进-抑制双重作用机理。

题 目



卤代烷气体灭火剂促进−抑制瓦斯燃爆特性试验


作 者



   
王涛,董哲,盛禹淮,南凡,杨哲,杨鹏,孟帆,罗振敏
单 位


西安科技大学 安全科学与工程学院


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摘   要



瓦斯爆炸是严重威胁煤矿安全生产的主要灾害之一,开发高效的瓦斯抑爆技术可有效提升瓦斯爆炸事故防控水平,而其重点在于抑爆材料的作用性能。为系统研究典型卤代烷气体灭火剂对瓦斯爆炸的作用效果,采用试验测试和理论分析相结合的方法,系统研究了七氟丙烷(C3HF7)、六氟丙烷(C3H2F6)和三氟甲烷(CHF3)等典型卤代烷气体对甲烷燃爆特性的影响,分别利用20 L球形爆炸装置和自研本生灯层流火焰传播速度系统测试了卤代烷对甲烷爆炸压力参数和层流燃烧速度的作用效果。得到了爆炸压力峰值、最大升压速率、层流燃烧速度等特征参数变化规律和层流火焰形貌演化特性。结果表明:富氧工况下卤代烷随添加体积分数的增大而对甲烷燃爆过程表现出明显的促进−抑制双重作用。在化学当量条件下,仅C3HF7对甲烷爆炸压力峰值、最大升压速率有先促进后 抑制的作用,CHF3和C3H2F6均表现出抑制作用;3种卤代烷气体对甲烷层流燃烧速度均表现出抑制作用。在贫氧工况中,3种卤代烷气体对甲烷的爆炸压力峰值,最大升压速率和层流燃烧速度均表现出抑制作用。整体而言,C3H2F6和C3HF7对甲烷爆炸压力特征参数和层流燃烧速度的抑制效果优于CHF3。理论分析结果显示,富氧工况下卤代烷随掺混体积分数的增大而表现出的促进−抑制双重作用,可归因于其对体系反应过程中热释放特性的提升与其主要含 F 中间产物对 H、O 和 OH 等关键自由基的抑制之间的竞争结果。研究结果为瓦斯爆炸防治相关理论研究和技术开发提供一定的理论依据。








作者简介





    
王涛

副教授

硕士生导师

王涛,男,1988年10月生,河南周口人,博士,副教授,硕士生导师,德国TU Bergakademie Freiberg访问学者,入选陕西高校“优秀青年人才支持计划”。兼任《煤炭科学技术》、《International Journal of Mining Science and Technology》和《Emergency Management Science and Technology》等期刊青年编委;国际燃烧学会、中国公共安全科学技术学会、中国煤炭学会、中国职业安全健康协会等学术组织会员。应邀担任Chemical Engineering Journal、Energy Conversion and Management、Energy、Fuel、Process Safety and Environmental Protection、International Journal of Hydrogen Energy、Energy & Fuels、Journal of Cleaner Production、高压物理学报等30余本国内外期刊审稿人。




研究方向


工业燃爆灾害防控、化工过程安全
主要成果



 

长期从事工业燃爆灾害防控、化工过程安全等领域的基础研究工作。针对氢能、矿井瓦斯等燃爆反应特点,从链-热反应协同抑制的思路出发,优化了系列复合高效惰化抑爆材料并揭示了其详细作用机理。先后主持国家自然科学基金青年项目、陕西省重点研发计划项目、中国博士后科学基金面上项目、陕西省教育厅青年创新团队项目、陕西省教育厅专项基金项目等10余项。近年以第一或通讯作者发表学术论文30余篇,其中SCI/EI检索30篇、ESI论文5篇;授权发明专利10项;登记软件著作权6项。研究成果获省部级科学技术奖4项,入选陕西省、中国煤炭学会和中国职业安全健康协会优秀博士学位论文奖。

引用格式





王涛,董哲,盛禹淮,等.卤代烷气体灭火剂促进-抑制瓦斯燃爆特性试验[J].煤炭科学技术,2024,52(4):265-274.

WANG Tao, DONG Zhe, SHENG Yuhuai, et al. Experiment on the promoting-inhibiting effects on methane explosion by using haloalkanes[J]. Coal Science and Technology,2024,52(4):265-274

  责任编辑:宫在芹
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