角联结构管网中煤尘爆炸传播机理与演化规律研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51774168
项目类别：
面上项目
资助金额：
60.0万
负责人：
李雨成
依托单位：
辽宁工程技术大学
学科分类：
E0408.安全科学与工程
结题年份：
2021
批准年份：
2017
项目状态：
已结题
起止时间：
2018-01-01 至2021-12-31

项目参与者：
刘天奇；白刚；宋东平；毕秋苹；赵晓涛；刘宗桃；刘蓉蒸；李俊桥；沙迪；
关键词：
煤尘爆炸传播演化规律爆炸特性传播机理角联结构管网

项目摘要

The coal dust explosion mechanism in the diagonal structure pipe network will seriously destroy the mine ventilation system. At present, the mechanism of coal dust explosion and the evolution of coal dust in the diagonal structure pipe network have not been studied clearly. Therefore, it is urgent to analyze the coal dust mechanism. meanwhile, the coal dust explosibility is tested, so that the associate evolution model of coal quality indexes and coal dust explosibility could be built. From the aspects of explosion pressure, flame and energy, propagation evolution characteristics of coal dust explosion is studied. On the basis of experimental study and theoretical analysis, the numerical simulation of coal dust explosion propagation process is studied. Evolution law of generated gases and solid product in coal dust explosion is analyzed. The formation mechanism and distribution characteristics about the specific product "glue" in coal dust explosion is studied, which provides reference on determination and control of coal dust explosion.

角联结构管网中的煤尘爆炸事故会严重摧毁矿井通风系统，而目前角联结构管网中煤尘爆炸机理与传播演化规律尚未研究清楚，因此急需对角联结构管网中的煤尘爆炸传播机理与传播演化规律展开研究。项目通过测试煤尘爆炸性，建立煤质指标与煤尘爆炸性关联演化模型。从爆炸火焰、压力、能量传播演化特性角度出发，在改造的复杂结构管网及国际通用的20L球形爆炸装置中，研究煤尘爆炸传播演化特性并划分爆炸危险等级，对煤尘爆炸事故分级防治具有科学意义。在试验研究、理论分析基础上展开煤尘爆炸传播数值模拟研究，并与试验结果展开对比分析。研究煤尘爆炸生成气体、固体产物演化规律，对煤尘爆炸特有的“粘焦”产物形成机理与分布特征展开研究，为煤尘爆炸判定提供依据。预期在此基础上，得到煤尘爆炸传播演化机理与产物生成演化特性，为煤尘爆炸防治奠定理论基础。煤尘爆炸传播演化特性研究成果在抑爆装置研发、防爆措施制定方面具有理论意义。

结项摘要

角联结构管网中的煤尘爆炸事故会严重摧毁矿井通风系统，而目前角联结构管网中煤尘爆炸机理与传播演化规律尚未研究清楚，因此急需对角联结构管网中的煤尘爆炸传播机理与传播演化规律展开研究。. 项目从传统试验装置入手，研究了煤尘爆炸性与煤的工业分析指标、煤尘着火敏感度特性指标、煤尘粒度与粒径分散度指标等的内在联系；以爆炸最大压力、最大压力上升速率、温度参数及爆炸火焰特性对爆炸强度进行了分类。通过理论分析建立了煤尘云质量浓度、着火延迟时间和喷粉压力耦合条件下煤尘云最小点火能的数学模型；煤尘云最低着火温度预测模型以及煤尘爆炸能量预测模型。设计并搭建了角联结构管网爆炸模拟测试分析系统，该系统可以采集爆炸瞬态爆炸火焰形态、温度、压力等参数，同时能够模拟角联位置对爆炸传播的影响，实现爆炸全过程监控与数据采集。基于自主设计角联管网爆炸模拟测试分析系统，进行煤尘爆炸数值模拟，得出角联管网中分岔角度、拐弯结构等对爆炸压力、火焰传播的影响，建立了拐弯处超压衰减系数模型。并且以霍林河褐煤为例，研究了褐煤在燃烧爆炸初期热解阶段，不同活性有机官能团结构半焦粉尘颗粒的燃烧特性和热解特性，以及霍林河褐煤和半焦化粉尘受热析出气体产物特征等物化特性对爆炸特性的影响，进一步揭示霍林河褐煤的受热反应机理。研究成果对煤尘爆炸进行预防性评估以及煤矿井下防爆抑爆具有理论指导意义。