卤代烷气体灭火剂促进-抑制瓦斯燃爆特性试验

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(C_(3)HF_(7))、六氟丙烷(C_(3)H_(2)F_(6))和三氟甲烷(CHF_(3))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C_(3)HF_(7)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,CHF_(3)和C_(3)H_(2)F_(6)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,C_(3)H_(2)F_(6)和C_(3)HF_(7)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CHF_(3)。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。