惰性气体对KHCO_(3)冷气溶胶甲烷抑爆性能的影响研究

主动式喷粉抑爆装置是煤矿甲烷爆炸的防控装备之一,该装置装填的超细粉体抑爆剂可在甲烷爆炸初期主动喷洒,使其中超细粉体颗粒形成冷气溶胶,减少后续甲烷爆炸危害。为进一步提升主动式喷粉抑爆装置的抑爆性能,探究冷气溶胶抑爆剂的抑爆规律,使用5 L爆炸管道系统,测试了N_(2)和CO_(2)两种惰性气体对KHCO_(3)冷气溶胶甲烷抑爆性能的影响。试验结果表明:N2、CO_(2)显著强化了KHCO_(3)冷气溶胶对9.5%甲烷/空气预混气的抑制性能,相比于空气驱动的KHCO_(3)冷气溶胶,气体介质中含有惰性气体的KHCO_(3)冷气溶胶使甲烷爆炸最大压力下降更为显著,到达峰值压力时间也更长;CO2对KHCO_(3)冷气溶胶抑爆性能的增效作用强于N2。其中,体积分数0.03 g/L的KHCO_(3)冷气溶胶仅使甲烷最大爆炸压力降低60.4%,而在气体介质内充入体积分数15%~20%的N2或5%~10%的CO2时,同浓度KHCO_(3)冷气溶胶可以完全抑制甲烷爆炸,继续增加惰性气体的体积分数可以进一步减少KHCO_(3)冷气溶胶用量,从而降低主动式喷粉抑爆装置的成本。试验考察了在不同浓度KHCO_(3)冷气溶胶与不同体积分数N2、CO2作用下的甲烷爆炸情况,得到了KHCO_(3)冷气溶胶与惰性气体的最佳抑爆用量配比,能够为基于KHCO_(3)冷气溶胶的主动式喷粉抑爆装置的设计提供理论依据及技术参数。此外,讨论了含惰性气体的KHCO_(3)冷气溶胶系统的甲烷抑爆机理,并分析了惰性气体的增效原因。