本文關鍵詞：甲烷和煤塵爆炸特性實驗研究

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【摘要】：近年來,煤礦的重特大事故時有發(fā)生,尤其是甲烷煤塵爆炸事故,造成了重大損失和惡劣的社會影響,研究甲烷煤塵爆炸特性具有重要意義。本論文以內蒙古伊東集團宏測煤礦的褐煤、安徽口孜東礦的氣煤、陜西彬縣大佛寺礦的不粘煤、山西天池礦的瘦煤、河南焦作演馬莊礦的無煙煤為研究對象。應用粉塵云最低引燃溫度實驗裝置,對煤塵云的最低著火溫度進行研究,結果表明:煤塵云最低著火溫度均隨煤塵粒徑的增大而升高。煤塵粒徑小于75μm時,在同一粒徑范圍內,煤塵的揮發(fā)分越大,煤塵云最低著火溫度越低,實驗煤樣被引燃由難到易依次為無煙煤、瘦煤、不粘煤、氣煤、褐煤。應用20L近球形氣體(粉塵)爆炸測試系統(tǒng),對甲烷、煤塵及兩者的混合物的爆炸特性進行了實驗研究,結論如下:(1)隨甲烷濃度的增大,甲烷的最大爆炸壓力先增大后減小;到達最大爆炸壓力的時間先減小后增大,當甲烷濃度為9.5%時,甲烷的最大爆炸壓力為0.784 MPa,到達最大爆炸壓力時間為127.6 ms。甲烷的最大爆炸壓力隨點火能量的增大而增大,隨點火延時的延長而增大,且濃度越小,增幅越大。當甲烷濃度為7%時,點火能量10kJ的最大爆炸壓力比1J的上升了47.2%,點火延時2s的最大爆炸壓力比60ms的上升了181.8%。(2)煤塵爆炸的最佳點火延遲時間為60 ms,此時爆炸壓力最大。隨煤塵濃度的增加,煤塵爆炸的最大爆炸壓力呈先增大后減小的趨勢。褐煤的最佳爆炸濃度為400g/m3,氣煤、不粘煤、瘦煤的最佳爆炸濃度均為500g/m3,無煙煤的最佳爆炸濃度為600g/m3。同一煤塵濃度下,不同煤種煤塵的最大爆炸壓力從大到小依次為褐煤、氣煤、不粘煤、瘦煤、無煙煤。(3)在相同煤塵濃度下,混合物的最大爆炸壓力按照7.0%、9.5%、12.0%的甲烷濃度順序依次降低。當甲烷濃度保持不變時,使混合物最大爆炸壓力達到峰值的褐煤濃度為400g/m3,氣煤、不粘煤、瘦煤濃度均為500g/m3,無煙煤濃度為600g/m3。相同煤塵濃度,相同甲烷濃度下,甲烷煤塵混合爆炸的最大爆炸壓力按照褐煤、氣煤、不粘煤、瘦煤、無煙煤的順序依次降低。
【關鍵詞】：甲烷 煤塵 爆炸壓力 爆炸特性
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD714.5
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符號表8-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 選題的背景及研究意義9-10
• 1.2 國內外研究動態(tài)及發(fā)展趨勢10-15
• 1.2.1 甲烷爆炸特性研究10-11
• 1.2.2 煤塵爆炸特性研究11-12
• 1.2.3 甲烷煤塵共混爆炸特性研究12-15
• 1.3 本文研究內容及技術路線15-17
• 1.3.1 研究內容15
• 1.3.2 技術路線圖15-17
• 2 實驗系統(tǒng)介紹與實驗材料制備17-27
• 2.1 粉塵云引燃溫度實驗裝置17-19
• 2.1.1 實驗裝置的組成17-18
• 2.1.2 實驗步驟及著火判據18-19
• 2.2 20L近球形氣體（粉塵）爆炸測試實驗系統(tǒng)19-24
• 2.2.1 實驗系統(tǒng)的組成19-22
• 2.2.2 實驗步驟22-24
• 2.3 實驗煤樣的選取與制備24-26
• 2.3.1 實驗煤樣的選取24-25
• 2.3.2 煤樣的制備過程25-26
• 2.4 本章小結26-27
• 3 甲烷爆炸特性實驗27-33
• 3.1 甲烷爆炸的壓力-時間曲線分析27-28
• 3.2 甲烷濃度對甲烷爆炸特性的影響28-29
• 3.3 點火能量對最大爆炸壓力的影響29-30
• 3.4 點火延時對最大爆炸壓力的影響30-31
• 3.5 本章小結31-33
• 4 煤塵爆炸特性參數實驗33-45
• 4.1 煤樣的元素分析和工業(yè)分析33-36
• 4.2 不同因素對煤塵云最低著火溫度的影響36-38
• 4.2.1 煤塵粒徑對煤塵云最低著火溫度的影響37
• 4.2.2 煤塵種類對煤塵云最低著火溫度的影響37-38
• 4.3 不同因素對煤塵云最大爆炸壓力的影響38-44
• 4.3.1 煤塵爆炸的壓力-時間曲線分析39-40
• 4.3.2 點火延遲時間對煤塵云最大爆炸壓力的影響40-41
• 4.3.3 煤塵濃度對煤塵云最大爆炸壓力的影響41-43
• 4.3.4 煤塵種類對煤塵云最大爆炸壓力的影響43-44
• 4.4 本章小結44-45
• 5 甲烷煤塵混合物最大爆炸壓力45-60
• 5.1 甲烷濃度對混合物最大爆炸壓力的影響45-50
• 5.2 煤塵濃度對混合物最大爆炸壓力的影響50-56
• 5.3 煤塵種類對混合物最大爆炸壓力的影響56-59
• 5.4 本章小結59-60
• 6 結論與展望60-62
• 6.1 主要結論60-61
• 6.2 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-67
• 攻讀碩士期間的科研成果67

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本文編號：800391