煤自燃高温环境中多元可燃性气体链-热爆炸动力学研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51674193
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0408.安全科学与工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The interaction mechanism of coal spontaneous combustion and mine gas explosion has always been a focused but difficult scientific problem in mining industry. As the disaster of coal spontaneous combustion has main features of high temperature and multiple combustible gases decomposed from the pyrolysis and oxidation of coal. In this research, the gases of CH4/CO/H2/C2H4/C2H6 would be took as medium, the self-made visualization sealed spherical gas explosion equipment would be employed as experimental apparatus, the transient spectroscopy measurement system, the particle image velocimetry system (PIV), and the planar laser induced fluorescence system (PLIF), combined with the software of FLACS, GAUSSIAN and CHEMKIN would be conducted as main methods. The influences of different initial temperature, various gases composition with multi-ratios and mole fractions on the explosion characteristics would be explored by analyzing the explosion sensitivity of multiple combustible gases at high temperature caused by spontaneous combustion, the emission spectrum of the intermediate products, the explosive fields information and the chain-thermal process of explosion. The chain - heat internal relevance during explosion will be studied as well. Thus we can get the explosion dynamic parameters of chain-thermal reaction at high temperature caused by coal spontaneous combustion, reveal the chain-thermal regime of the explosion reaction, and provide theoretical basis to preventing the gas explosion caused by coal spontaneous combustion.
煤自燃与瓦斯爆炸耦合致灾机理一直是煤矿安全研究领域的热点和难点。针对矿井煤自燃火灾环境具有温度高、煤氧化和热解释放出的可燃可爆性气体构成复杂等特征,将CH4/CO/H2/C2H4/C2H6等多元可燃性气体作为研究对象,以自主研制的可视化气体爆炸实验系统为实验平台,采用瞬态光谱测量、PIV、PLIF光学测试等先进仪器,结合FLACS、GAUSSIAN和CHEMKIN数值模拟软件,在不同温度、可燃性气体种类、混合气体浓度及组分配比等条件下,研究煤自燃高温环境中多元可燃性气体爆炸引发敏感性、中间产物光谱特征与辐射强度、爆炸过程多场信息特征、以及爆炸链-热反应微观进程等,建立爆炸反应过程的链-热内在关联,掌握煤自燃高温环境中多元可燃性气体链-热爆炸动力学特性参数,揭示其爆炸链-热反应的诱导-促进机制,为预防与控制煤自燃引起瓦斯爆炸提供理论依据。

结项摘要

煤层自燃与瓦斯爆炸都是威胁煤矿安全生产的五大灾害之一。随着煤矿开采强度的加大、深度的延深,煤矿瓦斯涌出量越来越大、地温也越来越高。煤自燃引起的瓦斯爆炸是煤矿非常典型且常有发生的灾害事故,造成了巨大的经济损失并严重威胁着矿工生命安全。本项目紧密围绕煤矿安全领域中的煤自燃与瓦斯爆炸耦合致灾机理这一研究热点和难点,针对矿井煤自燃火灾环境温度高、煤氧化和热解释放出的可燃可爆性气体构成复杂等特征,选取煤自燃环境中的五种典型可燃性气体CH4/CO/H2/C2H4/C2H6,采用自主研制的可视化气体爆炸实验系统,结合瞬态光谱测量、PIV等先进光学测试手段以及FLACS、GAUSSIAN、CHEMKIN数值模拟与计算,在不同温度、可燃性气体种类、混合气体浓度及组分配比等工况条件下,获得了多元可燃性气体爆炸极限特征、中间产物光谱特征、爆炸过程多场信息特征、以及爆炸链-热反应微观进程等,进行了多元可燃性气体爆炸反应微观热力学和动力学分析;掌握了多元可燃气体爆炸点火特性与效应特性关键参数的影响规律、爆炸压力与火焰传播发展行为变化规律、爆炸过程关键自由基产生时序与浓度变化规律;构建了多元可燃气体爆炸压力与中间产物的时间耦合模型、基于火焰扩散边界层理论预测可燃气最小点火能的物理模型、以及点火能与自由基对可燃气体爆炸的热力学作用模型;通过以上研究,揭示了多元可燃性气体爆炸引发敏感性与微观反应机理,建立了煤自燃高温环境中多元可燃性气体爆炸过程及特性表征参数之间宏观-微观的内在关联和链-热的内在关联。本项目研究成果为预防与控制煤自燃引起瓦斯爆炸提供了理论依据,可有效指导矿井火区安全治理,对保障煤炭资源开发的防火防爆安全具有重要的科学意义和现实意义,社会经济效益显著,推广应用前景广阔。

项目成果

期刊论文数量(31)
专著数量(2)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
多元可燃性气体爆炸压力与中间产物发射光谱特性的耦合研究
  • DOI:
    10.11731/j.issn.1673-193x.2020.01.002
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国安全生产科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗振敏;高帅帅;李逵;王涛;苏彬;刘利涛
  • 通讯作者:
    刘利涛
CO对CH4爆炸及自由基发射光谱特性的影响
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2018.1123
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗振敏;王涛;文虎;张江;程方明;赵婧昱;王秋红;王亚超;刘长春
  • 通讯作者:
    刘长春
密闭空间瓦斯爆炸数值模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    煤矿安全
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗振敏;吴刚
  • 通讯作者:
    吴刚
基于PIV对瓦斯爆炸流场的综述及展望
  • DOI:
    10.14090/j.cnki.jscx.2019.0222
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    技术与创新管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘琼蔚;罗振敏
  • 通讯作者:
    罗振敏
The explosion enhancement of methane-air mixtures by ethylene in a confined chamber
密闭室内乙烯增强甲烷-空气混合物的爆炸
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2020.119042
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    ENERGY
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Wang, Tao;Luo, Zhenmin;Yu, Minggao
  • 通讯作者:
    Yu, Minggao

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其他文献

基于FLUENT的含硫天然气泄漏数值模拟研究
  • DOI:
    10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2016.0406
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    西安科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王亚超;罗振敏;肖旸;程方明
  • 通讯作者:
    程方明
CO_2抑制甲烷-空气链式爆炸微观机理的仿真分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国安全科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗振敏;康凯
  • 通讯作者:
    康凯
NH3 对甲烷链式爆炸的微观作用机理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗振敏
  • 通讯作者:
    罗振敏
气溶胶对煤燃烧的抑制实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    煤矿安全
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗振敏;郑学召;邓军;程方明
  • 通讯作者:
    程方明
瓦斯积聚范围对独头巷道瓦斯爆炸冲击波破坏特征与传播规律的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    矿业安全与环保
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程方明;邓军;蔡周全;罗振敏;肖旸
  • 通讯作者:
    肖旸

其他文献

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掺氢天然气泄漏自燃火焰演化规律及反应机理研究
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    58 万元
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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