喷尘压力对磷酸二氢铵分散状况及抑制甲烷爆炸影响实验研究

本研究旨在探究不同喷尘压力下喷射磷酸二氢铵对其分散状况及抑制9.5%甲烷爆炸特性的影响。通过在60 L定容燃烧弹中进行实验,将高速摄像和压力传感器采集到的数据进行处理并结合热力学和空气动力学进行分析,发现喷尘压力通过影响分散状况对磷酸二氢铵的抑爆效果产生显著影响。实验结果表明,在1.2 MPa的喷尘压力下,3 g和6 g磷酸二氢铵的分散效果不佳。9 g磷酸二氢铵在各种喷尘压力条件下均能实现较为均匀的分散,尤其在0.8 MPa喷尘压力下表现最为显著。在较高的喷尘压力下,磷酸二氢铵对爆炸初始发展的抑制效果有所减弱。0.8 MPa的适中喷尘压力条件下,磷酸二氢铵展现出了优异的分散及抑爆效果。这些发现为理解喷尘压力对磷酸二氢铵抑制甲烷爆炸效果的影响提供了重要的实验依据,并对制定有效的矿井防爆措施具有重要的指导意义。

不同变质程度煤尘爆炸压力特性变化规律实验研究

为研究不同变质程度煤尘爆炸压力特性变化规律,以最大压力pmax和最大压力上升速率(dp/dt)max表征压力特性,使用近球形煤尘爆炸装置对褐煤、长焰煤、不黏煤和气煤的爆炸压力特性变化规律展开分析。研究发现:在4种煤尘样品中,褐煤的pmax和(dp/dt)max均最大,分别达0.71 MPa和65.69 MPa/s。随变质程度增大,长焰煤、不黏煤和气煤的pmax和(dp/dt)max均明显减小,说明以爆炸压力特性为标准,4种煤尘爆炸强度由高到低依次是褐煤、长焰煤、不黏煤和气煤。通过对比爆炸前后煤尘挥发分含量,得出参与爆炸的挥发分含量所占质量分数为46.28%~68.19%。在喷尘压力 p0=2.0 MPa,点火延迟时间t0=100 ms时,4种煤尘pmax值均达最大,分别为0.71、0.60、0.55和0.47 MPa。褐煤、不黏煤和气煤在 p0=2.0 MPa,t0=80 ms时(dp/dt)max达最大,而长焰煤则在 p0=2.0 MPa,t0=100 ms时(dp/dt)max达到最大。

钛粉尘云的爆炸特性

利用20 L球型密闭爆炸装置,对5种不同粒径的球形钛粉进行爆炸实验;选取喷尘压力p、紊流指数t_v均处于敏感值的数据,分别拟合出最大爆炸压力P_(max)、最大爆炸指数K_(max)随钛粉粒径和浓度变化的函数,以及两者的敏感质量浓度、爆炸下限质量浓度ρ_(lim)随粒径变化的函数。结果表明:最大爆炸指数的敏感质量浓度和敏感紊流指数大于等于最大爆炸压力的敏感质量浓度和敏感紊流指数;随着粒径增加,最大爆炸压力以二次函数的形式减小,而最大爆炸指数以指数函数的形式减小,两者对应的敏感质量浓度、爆炸下限浓度以线性函数的形式增加;随着钛粉浓度的增加,最大爆炸压力和最大爆炸指数以二次函数的形式先增大后减小。

铝粉最小点火能实验研究

为了研究点火延迟时间、喷尘压力、粉尘浓度和铝粉粒径对铝粉最小点火能的影响,本文利用1.2L哈特曼管实验装置对200~500目的铝粉最小点火能进行测试,得出结论如下:实验测得铝粉最小点火能为38.6~48.9m J,最佳喷粉压力为110k Pa、粉尘敏感浓度为750 g/m^3;根据拟合函数求得铝粉最佳喷尘压力为104k Pa,铝粉敏感浓度为758 g/m^3。试验数据和拟合数据接近,试验可靠。铝粉最小点火能随着点火延迟时间、喷粉压力、粉尘浓度的增大先降低后增大;铝粉最小点火能随着粒径的减少而减小。

钛粉的最小点火能

使用哈特曼管,对5种粒径的钛粉进行最小点火能(E_(min))实验;选取喷尘压力(p)、紊流指数(t_v)处于敏感值的数据拟合出钛粉点火能量(E_i)受质量浓度和粒径影响变化的函数,以及敏感质量浓度受粒径影响变化的函数。结果表明:中位粒径为18、25、38、48、74μm的钛粉对应的敏感质量浓度分别为700、750、800、800、850 g/m^3,最小点火能分别为33.2、38.1、41.3、44.3、67.4 m J;点火能量随质量浓度的增大以二次函数的形式先减后增,随粒径的增大以二次函数的形式增大;敏感质量浓度与钛粉粒径呈正相关;紊流指数敏感值与喷尘压力呈负相关;喷尘压力不变,粒径越大,紊流指数敏感值越大;紊流指数不变,钛粉粒径越大,喷尘压力敏感值越大。

Effects of atomization parameters of dust removal nozzles on the de-dusting results for different dust sources

In order to obtain appropriate spray pressure and enhance the spraying and dust removal efficiency, various factors including the dust characteristics, nozzle spraying angle, effective spraying range, water consumption and droplet size are taken into account. The dust characteristics from different mines and atomization parameters of different pressure nozzles were measured. It was found that the internal pressure of coal cutters and roadheaders should be kept at 2 MPa, which could ensure large droplet size, large spraying angle and low water consumption and hence realizing a large-area covering and capture for large particle dusts. However, the external spray pressure should be kept at 4 MPa for smaller droplet size and longer effective spraying range, leading to effective dust removal in the operator zone. The spray pressure of support moving, drawing opening, and stage loader on a fully mechanized caving face and stage loader on a fully mechanized driving face should be kept at 8 MPa, under which the nozzles have long effective spraying range, high water flow and small droplet size for the rapid capture of instantaneous, high-concentration and small size dust groups. From the applications on the caving and driving faces in the coal mines, it is indicated that the optimization of spray pressure in different spraying positions could effectively enhance dust removal efficiency. Selecting appropriate nozzles according to the dust characteristics at different positions is also favorable for dust removal efficiency. With the selected nozzles under optimal pressures, the removal rates of both total dust and respirable dust could reach over70%, showing a significant de-dusting effect.

挥发分对煤尘云最低着火温度的影响

挥发分是煤尘受热时析出的成分,是影响煤尘云最低着火温度的主要因素之一。利用煤尘云最低着火温度测定系统对7种不同挥发分煤样的煤尘云最低着火温度进行了测定。主要得到如下结论:挥发分不同的煤尘云在最佳着火情况下的火焰状态不尽相同,但并不能单纯根据挥发分的大小对着火火焰类型进行分类;随着喷尘压力的增加,煤尘云最低着火温度先降低后升高;随着煤尘质量的增加,煤尘云最低着火温度也呈现先降低后升高的现象;煤尘云最低着火温度随挥发分的增大总体呈下降趋势。