甲烷-煤塵復合火焰?zhèn)鞑ヌ匦约皺C理的研究.pdf

1、煤炭將在較長的一段時期內(nèi)是我國能源的重要來源，雖然國家加大了對煤礦井下安全生產(chǎn)的監(jiān)管力度和技術投入，但煤礦瓦斯、煤塵爆炸事故仍然時有發(fā)生，給國家和人民帶來了巨大的傷害和損失。而煤礦井下的爆炸事故往往是瓦斯和煤塵共同參與的，對瓦斯和煤塵共同參與的復合體系的火焰?zhèn)鞑ヌ匦院蜋C理進行研究，可以為煤礦井下爆炸災害的預防和控制提供理論基礎。本文利用燃燒管道對甲烷/空氣預混氣體和甲烷/煤塵復合火焰進行了實驗研究，對甲烷/空氣預混火焰的傳播特性進行了分

2、析，對甲烷/煤塵復合火焰的傳播特性和機理及其影響因素進行了深入的研究。 利用高速紋影儀等技術對閉口管道內(nèi)甲烷/空氣預混氣體火焰的傳播過程進行了研究，對火焰的傳播過程和特征進行了分析。當甲烷含量接近當量值時，預混氣體火焰?zhèn)鞑ブ袝l(fā)生火焰陣面由向未燃區(qū)彎曲到向已燃區(qū)彎曲的轉(zhuǎn)折過程，逐漸由層流燃燒向湍流燃燒轉(zhuǎn)變并形成Tulip火焰這種特殊的火焰結(jié)構(gòu)。Tulip火焰結(jié)構(gòu)形成于火焰?zhèn)鞑ニ俣妊杆俳档偷膮^(qū)間里，且只有當減速階段的最大加速度絕對

3、值大于某一特定值時(本實驗條件下約為156．8m/s<'2>)，Tulip火焰結(jié)構(gòu)才能夠形成。Tulip火焰結(jié)構(gòu)是預混火焰由層流燃燒向湍流燃燒轉(zhuǎn)變的一個中問過程。 研究了燃料組分構(gòu)成λ(λ=復合體系中甲烷的理論耗氧氣量/復合體系中煤塵的理論耗氧氣量)、煤塵粒徑和煤塵種類對復合火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?，得到了不同實驗條件下的火焰形態(tài)、火焰溫度和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊缺碚骰鹧鎮(zhèn)鞑ヌ匦缘膮?shù)，分析了燃料組分構(gòu)成λ、煤塵粒徑和煤塵種類變化時復合火焰?zhèn)?/p>

4、播特性的變化規(guī)律。 在實驗研究的基礎上，分析了甲烷/煤塵復合體系燃燒反應特性，提出了甲烷/煤塵復合火焰結(jié)構(gòu)。對燃料組分構(gòu)成、煤塵粒徑和煤塵種類對復合體系燃燒反應特性和火焰結(jié)構(gòu)的影響進行了深入的研究，揭示了復合體系燃燒反應特性和火焰結(jié)構(gòu)的影響因素及其影響規(guī)律。 甲烷/煤塵復合火焰的傳播機理可以描述為：預熱區(qū)(Z<,0>)受到火焰前沿的熱對流和熱輻射而升溫；氣相火焰區(qū)(Z<,1>)主要為甲烷氣體的燃燒，它的燃燒放熱一部分傳遞

5、給未燃區(qū)，同時使得煤塵粒子的溫度升高；多相燃燒反應區(qū)(Z<,2>)主要為煤塵粒子燃燒構(gòu)成，在這個區(qū)域中，煤塵粒子迅速的熱解，揮發(fā)分迅速燃燒，形成的焦炭也逐步的開始燃燒；在上一燃燒過程中形成的焦炭在火焰區(qū)Z<,3>中持續(xù)的燃燒直至燃燒完畢。 復合火焰中甲烷的燃燒決定了溫度的上升時刻，而煤塵的燃燒決定了復合火焰溫度的最大值。對于甲烷/煤塵復合火焰，和單一的甲烷火焰或者煤塵火焰相比，由于甲烷的參與，使得復合火焰比單一的煤塵火焰具有更高