Explosion characteristics and microscopic mechanism of long-flame pulverized coal
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摘要:
在煤炭的生产、运输、加工及使用过程中容易产生粉尘云,遇到点火源易发生爆炸事故。以海则庙煤矿长焰煤为研究对象,采用TG-DSC测试和20 L爆炸球实验,研究了煤粉的氧化及爆炸特性参数;利用FTIR测试了爆炸前后煤粉官能团的变化;结合Chemkin-pro模拟了煤粉爆炸反应路径、不同当量比下压力敏感性及自由基产率变化,揭示了煤粉爆炸反应机理。结果表明:煤粉氧化300℃时加速失重,总损失为93.1%。煤粉浓度为500 g/m3时最大爆炸压力达到0.57 MPa,最大爆炸压力上升速率为318.38 MPa/s。煤粉爆炸过程中,含氧官能团和脂肪烃化学键断裂,释放可燃气体和生成自由基片段。爆炸过程中,3种自由基耦合反应:·HO2+·H=·OH。自由基产率影响着Pmax和(dp/dt)max。煤粉产生可燃气体与自由基发生链式反应,产生能量加速爆炸反应进程。研究结果对煤粉爆炸事故分析提供了参考依据。
Abstract:In the process of coal production, transportation, processing and use, it is easy to produce dust clouds, and it is easy to have explosion accidents when encountering ignition sources. Taking long flame coal in Haizemiao Coal Mine as the research object, the oxidation and explosion characteristic parameters of pulverized coal were studied by TG-DSC test and 20 L explosive spheres. The changes of functional groups of pulverized coal before and after explosion were measured by FTIR. Combined with Chemkin-pro, the reaction path of pulverized coal explosion, the sensitivity of pressure under different equivalent ratio and the change of free radical yield were simulated, and the mechanism of pulverized coal explosion reaction was revealed. The results show that the weight loss is accelerated at 300℃ and the total loss is 93.1%. When the concentration of pulverized coal is 500 g/m3, the maximum explosion pressure reaches 0.57 MPa and the rise rate of the maximum explosion pressure is 318.38 MPa /s. In the process of pulverized coal explosion, the chemical bond between the oxygen-containing functional group and the aliphatic hydrocarbon is broken, the flammable gas is released and the free radical fragment is formed. In the explosion process, three kinds of free radical coupling reactions: ·HO2+·H=·OH. The free radical yield affects Pmax and (dp/dt)max. Pulverized coal produces combustible gas and produces chain reaction with free radicals, generating energy to accelerate the process of explosive reaction. The research results provide a reference for the analysis of pulverized coal explosion accidents.
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0. 引 言
我国煤炭作为一次能源,用途广泛,在开采和使用过程中会产生大量煤粉,遇到明火极易发生爆炸[1]。2005年11月27日黑龙江七台河东风煤矿发生特别重大煤粉爆炸事故,导致171人死亡,48人重伤。2020年9月27日重庆松藻煤矿发生重大煤粉爆炸事故,16人死亡、42人受伤,直接经济损失2 501万元。近5年内水泥厂、发电厂、焦化厂等煤粉爆炸事故频发,造成巨大的经济损失和人员伤亡。目前长焰煤常用在各大发电厂、水泥厂、炼焦厂做配煤燃料,且开采量大,其爆炸危险性仅次于褐煤。因此研究长焰煤粉的爆炸特性及微观机理,对提高炼焦厂、火力发电厂等场所的煤粉安全使用水平具有重要现实意义[2]。
不少学者针对如煤粉粒径[3]、煤粉浓度[4]等参数对爆炸宏观特性的影响进行了研究。煤粉爆炸后的气固产物特征能够反映出煤粉爆炸过程[5]。PAN和NIE[6-7]通过FTIR比较不同变质程度的煤粉微观特征,不同种类的煤具有不同的物化性质,因此爆炸强度及特性也不同。在长焰煤爆炸特性研究方面,PANG[8]发现长焰煤瓦斯发散能力强,最大爆炸压力高达0.66 MPa[9],且火焰长度随时间呈指数增长[10]。同时,MENG[11]通过氧化动力学分析,发现长焰煤氧化活化能较大。根据前人研究,长焰煤对爆炸中间产物影响幅度大于其他煤样[12],但对于长焰煤爆炸过程中的火焰燃烧微观反应路径研究较少,热解挥发分引发的爆炸反应阶段路径及其关键自由基产率变化机制尚不清楚。
基于此,选取长焰煤作为研究对象,采用TG-DSC实验对热特性进行研究,通过20 L球形爆炸装置进行爆炸参数研究,利用FTIR红外光谱仪对长焰煤爆炸前后残留物官能团进行分析,结合Chemkin-Pro进行敏感性及产率分析等微观反应特性模拟,提出长焰煤粉爆炸微观化学反应路径,结合微观自由基反应机理,揭示长焰煤爆炸特性及机理,可为火电厂等煤粉爆炸事故的防治提供一定的理论基础。
1. 实验及方法
1.1 实验材料
实验所用长焰煤取自陕西省海则庙煤矿,实验前将煤粉破碎筛分出粒径为75 μm及以下,在50 ℃的恒温真空箱中干燥8 h,对煤样进行工业分析和元素分析,所得结果见表1。
表 1 煤样工业及元素分析Table 1. Coal sample industry and elemental analysis样品 工业分析/% 元素分析/% 水分
Mad灰分
Aad挥发分
Vad固定碳
FCad碳
C氢
H氧
O氮
N硫
S煤样 5.3 6.4 45.6 42.7 86.0 6.3 3.4 1.5 2.8 1.2 实验设备及方法
实验装置如图1所示,采用20 L球形爆炸装置进行煤粉爆炸压力特性测试,该装置由爆炸罐体、喷粉系统、点火系统、数据采集系统等构成。由锆粉、过氧化钡、硝酸钡按照比例4∶3∶3混合制备点火头,点火能量为10 kJ[13]。
实验时将干燥的煤粉装入储粉罐中,将爆炸球体内抽真空至‒0.06 MPa,点火延迟时间设置为60 ms,进气压力设置2.0 MPa,球体底部装有气粉两相阀,通过气动方式注入2 MPa空气控制电磁阀,在球体内的底部安装反射式分散喷嘴,将煤粉均匀分散在爆炸球中。煤尘浓度从200 g/m3开始,设置步长为100 g/m3,依次增加直至发现爆炸曲线规律。每组实验重复测试3次取平均值,并收集爆炸产物进行FTIR实验,设置光谱区域为
4000 ~400 cm‒1。并采用热重-差示扫描量热同步分析(TG-DSC)对煤粉原样进行热特性实验,设置空气流量为100 mL/min,升温范围为30~800oC,升温速率设定为10 oC/min。2. 实验结果与分析
2.1 煤粉的氧化特性分析
煤粉升温过程TG-DTG-DSC曲线如图2所示,煤的氧化过程存在6个特征温度点,煤粉氧化阶段分为3个过程:缓慢氧化阶段(T1—T2),TG曲线缓慢下降,失重率仅为2%,DTG曲线显示临界温度T1存在1个微弱的峰,这个阶段主要是煤粉中水分的挥发。DSC曲线表明水的蒸发和气体的挥发是吸热反应,其速率高于煤氧化燃烧反应的放热速率[14]。当达到干裂温度T2时失重速率降低为0,煤的氧化反应加速,开始析出CH4、C2H4、C2H6等烃类气体[15]。温度升高进入快速氧化阶段(T3—T5),温度达到活性温度T3时,煤对氧气的吸附量超过气体的挥发量,使煤的质量上升。当温度超过增速温度T4后,煤分子迅速氧化分解导致骨架结构断裂,产生大量CO、CO2和小分子可燃气体[16],放出大量热量,TG曲线快速下降,失重率在93.7%。当达到失重率最大温度T5,煤体内部发生了剧烈的化学反应,耗氧量和析出CO量的剧增,DSC曲线中加快反应的放热速率达到极值。经过一段时间燃烧,进入燃尽阶段(T6),煤体不再释放热量时的温度为终止温度。直到煤粉质量不再发生变化,样品质量分数在6.3%。煤粉燃烧全程放热量为2 374.89 J/g,由上述曲线说明长焰煤300℃发生了剧烈的挥发分析出,伴随热量的释放,使得煤粉燃烧过程充分。
2.2 不同粉尘云浓度的煤粉爆炸特性分析
浓度为200~900 g/m3煤粉尘云与爆炸压力曲线关系如图3 所示。随着煤粉浓度增加,爆炸压力呈现先增大后降低的趋势。随着温度的升高,长焰煤出现较大质量损失,释放出大量的反应热,推测挥发分的释放是影响Pmax和(dp/dt)max的重要因素。煤粉最大爆炸压力对应的浓度为500 g/m3,其Pmax达到0.57 MPa。此刻挥发分大量析出,释放的能量使压力瞬间上升[17],加速了煤颗粒的燃烧反应过程, (dp/dt)max最高可达318.38 MPa/s,相较于400 g/m3上升了88.4%。当20 L球内煤粉浓度介于 200~400 g/m3时,随着煤粉浓度的增加,释放热量增多,由于产生的热量有限,挥发分释放速率缓慢增大,导致Pmax和(dp/dt)max缓慢上升,相较于 200 g/m3分别上升了7%和47.4%。当煤粉浓度介于 600~900 g/m3,有限密闭空间内氧气供应不足,煤粉不能完全燃烧,Pmax降低。此时释放出的可燃性挥发分释放速率相对较小,煤粉的Pmax和(dp/dt)max呈下降趋势。相较于 600 g/m3分别下降了67%和47.1%。为了进一步探究煤粉爆炸的微观特性,收集爆炸残留物开展傅里叶红外光谱实验,对爆炸产物的微观基团进行分析。
2.3 煤粉爆炸产物的红外光谱分析
煤的官能团结构变化是反映煤粉爆炸的因素之一[18],选取煤粉原样与300,500和700 g/m3作为代表低浓度、最佳浓度、高浓度进行爆炸产物分析,通过FTIR测试反映煤粉尘云爆炸前后的化学结构。
煤粉原样与不同浓度煤粉的爆炸产物红外光谱分析结果如图4所示,可以看出原煤结构中主要官能团,含氧官能团吸收带包括—OH的吸收峰(
3600 ~3200 cm−1)、—C—O— (1275 ~1010 cm−1),脂肪烃吸收带—CH3、—CH2 (3000 ~2800 cm−1)、烷链—CH3 (1500 ~1430 cm−1),芳烃—C=C—吸收带(1620 ~1490 cm−1)、—C—H— (900~700 cm−1)。在爆炸之后煤粉产物中因大量的火焰自由基被消耗,—OH峰面降低。原样脂肪烃吸收峰存在—CH3、—CH2伸缩振动,爆炸固体残留物中—CH3含量略微减少,—CH2几乎不变,说明煤的爆炸反应中脂肪长链先断开。爆炸后—C=C—和烷链CH3与O2发生夺H生成OH自由基,OH自由基进一步氧化生成—C—O—,因此—C=C—和烷链CH3含量减少,—C—O—含量增加[19]。芳烃吸收峰为苯五环取代,爆炸前后相对含量较少,有略微减少的趋势,苯环上发生亲电取代反应,煤的芳香环缩合程度增大。在最后 (700~500 cm−1) 爆炸后的产物中对比原样出现了一个矿物质中硅酸盐的硅氧振动峰,且爆炸后变化趋势保持一致[20]。爆炸特性与煤大分子中官能团裂解释放的挥发性气体含量密切相关[21]。煤粉颗粒中含氧官能团、芳香族等化学结构参与了煤粉爆炸过程,煤粉爆炸后官能团的损耗量与Pmax和(dp/dt)max呈正比。对比煤粉原样官能团,当粉尘浓度为300、500、700 g/m3时,均有不同程度的官能团耗损,其中500 g/m3浓度爆炸产物中官能团消耗量最多,爆炸最剧烈。
3. 煤粉的爆炸反应模拟分析
为了从微观化学反应动力学角度揭示煤粉爆炸链式反应过程,通过Chemkin-Pro软件进行模拟研究,煤粉爆炸反应经历气相爆炸和固相爆炸,固相爆炸是固定碳以表面氧化的形式转化为CO、CO2、H2O进而参与反应。煤粉氧化过程会释放CH4、C2H4、CO等可燃气体,其中灰分仅有6.3%,煤粉的氧化过程可以近似理解为煤粉→ 9.5% CH4+ 0.07% C2H6 + 0.04% C2H4 + 0.27% H2+ 1.62% CO [22],燃烧机理参考任海生等 [23]构建的CKL1.1机理模型。构建模型中,设置初始温度为1 300 K,选择20 L爆炸实验装置容积做定容求解能量模型分析,探究煤粉燃烧反应中的微观机理。
煤粉爆炸反应路径如图5所示,煤挥发出的可燃气体在爆炸过程中进行链传递反应,CH4、C2H4、C2H6、CO、H2通过基元反应分解,结合·HO2/·H反应生成CH3、C2H2、C2H3等,为后续反应提供能量和反应物。 CH4、C2H4、C2H6、H2多次结合·OH/·H生成H2O分子,同时煤分子脂肪短链断开,C2H2、C2H3、H2O2等消耗·HO2/·OH生成CH2O、HCO等中间产物,最终结合·OH/·H生成CO、CO2,多次链分支反应,不断消耗关键自由基(·OH、·H、·HO2)并产生新的自由基, 对烃类气体加速氧化达到爆炸起到决定性作用[24-26]。综上所述,·OH、·H、·HO2作为关键自由基贯穿了整个爆炸反应路径,可以通过分析不同当量比下火焰高活性自由基(·OH和·H)和CH4、C2H6等气体爆炸链式反应所需关键自由基(·HO2)的产率变化[27],结合对煤粉爆炸析出可燃气体与氧气在不同当量比下的压力敏感性进行分析,探究3种自由基对爆炸压力的影响及互相耦合机制。
选择0.5、1和1.5 3种当量比系数分析煤粉浓度对反应敏感性及速率的影响,图6为不同当量比下煤粉浓度对压力敏感性分析。从图中发现不同当量比下,R12的敏感性系数均为负值时,对煤粉的气相爆炸压力起到衰减作用[28],由于CH4生成了H2O,降低整个爆炸反应区的温度,阻碍了热传递。 R16、R19、R29、R32、R34的敏感性在不同当量比下均为正值,表明这几个基元反应均会促进燃烧反应温度的升高,对爆炸反应压力起到促进作用,其敏感性系数随煤粉浓度先上升后降低。R32∶O2+·H=·O+·OH和R34∶C2H6+·HO2=C2H5+H2O2 是2个对压力正面影响最大的反应,均以消耗·HO2和·H生成·OH。对比这些反应发现,反应自由基对爆炸压力影响程度为·OH>·HO2>·H。
为了更直观地分析各基元反应对关键自由基的影响,对反应过程中不同当量比下·OH、·HO2、·H的生成速率进行分析,如图7所示。图7a为当量比=0.5时·H的反应速率,贫燃料反应状态下,煤颗粒之间热传递效果过低导致不能发生充分氧化反应[29],因此·H的生成和抑制的反应速率均减弱。图7b为当量比=1.0时,完全充分反应,R22、R23促进·H的生成。图7c中在富燃料状态下时,R22中HCO快速转变为CO, R22贡献率最大,煤粉浓度过大导致R23和R27出现竞争关系,因此R4、R27等抑制·H的生成。综上,通过·H总量分析,煤粉浓度增大导致·H的生成速率增大。R22、R23、R29等促进H自由基生成, HCO、CO、H2由煤挥发物分解出来,促进·H的形成,并且伴随部分·OH的消耗。所以·H自由基的增加能够提高活化中心浓度,从而促进爆炸。
·OH的反应速率如图7d—图7f所示,当量比为0.5(图7d)和 1.0时(图7e),R20、R31、R32促进了·OH的形成,·OH主要由CH2、·O、·HO2等元素提供。R12等抑制了·OH的生成。随着煤粉浓度的增加,碳氢化合物消耗更多的·OH并进一步分解,形成了R7基元反应,促进了H2O的形成。当量比为1.5时(图7f),R20、R27等促进·OH生成,R1、R7等抑制·OH的生成。其中R31和R32出现竞争关系,说明了煤粉浓度过大相对的氧气含量不足,导致反应速率减弱,·OH浓度峰值相应减少。综上,通过·OH总量分析,煤粉浓度的增大使得·OH的反应速率先升高后降低,当煤粉与氧气恰好完全反应时,OH生成量达到最高,这与FTIR实验结果相符,因此·OH的反应速率与煤粉的爆炸压力值呈正比。
·HO2的反应速率如图7g—图7i所示,在不同的当量比下影响其反应速率的基元反应均一致。长焰煤粉在氧化分解过程中, R19、R21促进了·HO2的生成,R31抑制·HO2的生成,随着煤粉浓度增大,活性低的CH2O转变为活性更高的HCO,因此 R19反应速率超过R21。由于·HO2不稳定,因此在整个过程以消耗为主。通过·HO2总量分析,煤粉浓度过低或过高都会导致消耗·HO2被大量中和和转化,数量减少,链分支减少。CH2O和HCO与O2 结合促进生成·HO2,·HO2和·H结合又生成·OH,形成了链式循环反应。R19作为链分支在促进整个爆炸反应,·HO2的数量积聚到一定浓度,促进后期连续发生烃类气体分解,释放热量,增加可燃气体燃烧反应可能性。·HO2的反应速率变化直接影响到爆炸反应速率,·HO2浓度与煤粉爆炸(dp/dt)max成正比。
对比图7a—图7i,·H主要由挥发性可燃气体燃烧反应生成,·HO2主要由煤的含氧官能团断裂氧化生成,·OH由·H和·HO2转化生成,3种自由基耦合反应:·HO2+·H→·OH,在贫燃和富燃状态下都会影响链式反应生成的·HO2和·H的反应速率,减少了·OH的生成,从而降低整个链式爆炸反应活化能,对爆炸强度起到弱效应。
综上所述,图8为煤粉爆炸机理,煤粉爆炸主要是以释放的可燃气体燃烧为主。在反应初期煤粉颗粒分子结构受热断裂并与O2接触,煤颗粒释放出CH4、CO、C2H4等烃类气体产物和自由基片段等固体中间产物分布在粒子周围。烃类气体遇氧反应,产生了·H、·OH、·HO2,形成热量累积,促进煤的含氧官能团和芳香烃结构在高温作用下发生断裂,氧化生成新的反应产物CH2O、HCO、C2H3、H2O2,同时产生的自由基·H、和·HO2争夺氧气,发生气‒固两相反应,主要由CH2O转变活性更高的HCO,提高·H、和·HO2转化·OH的反应速率,爆炸敏感性增强,最终产物CO2和H2O,释放能量。周围煤粉粒子通过热传递使得煤粉颗粒表面不断被加热,煤粉颗粒的分子结构受热裂解发生氧化反应,加快链式反应,最终导致爆炸。煤粉浓度过低或过高,生成的·H、·OH和·HO2含量不足,从而爆炸反应链提前中断,导致无法完全爆炸,压力减弱。
4. 结 论
1) 煤粉浓度在500 g/m3时最大爆炸压力及升压速率达到极大值,分别为0.57 MPa和318.38 MPa/s。煤粉在低浓度时产生的热量有限,导致Pmax和 (dp/dt)max缓慢上升。煤粉在高浓度范围时,有限密闭空间内氧气供应不足,煤粉不能完全燃烧,Pmax和 (dp/dt)max降低。
2) 煤粉氧化产生大量烃类气体,失重率在93.1% 。T1~T5阶段主要是煤粉中水分的挥化及煤粉中易挥发性的气体逸出而引起的质量损失,此阶段含氧官能团和脂肪烃结构断裂氧化是生成挥发气体的主要原因。
3) ·H、·OH、·HO2是爆炸关键自由基。反应过程自由基对煤粉爆炸压力的影响程度为·OH>·HO2>·H。·H是HCO、CO、H2由煤挥发物分解得到,爆炸越充分HCO等含量越大,促进·H的形成结合氧分子生成的·OH, 碳氢化合物需要消耗·OH并进一步分解,生成中间产物 CH2O和HCO,与O2 结合生成·HO2,·HO2、·H结合·OH,以此循环反应增加爆炸压力。
4) 煤粉爆炸主要是以挥发分气体释放燃烧为主,煤分子氧化气态产物(CH4、CO、C2H4等)和自由基片段,与氧气互相反应生成CO2和H2O的过程,周围煤粉颗粒之间通过热传递受热分解,当煤粉颗粒放热量大于散热量时,链式反应加速,最终导致爆炸。
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表 1 煤样工业及元素分析
Table 1 Coal sample industry and elemental analysis
样品 工业分析/% 元素分析/% 水分
Mad灰分
Aad挥发分
Vad固定碳
FCad碳
C氢
H氧
O氮
N硫
S煤样 5.3 6.4 45.6 42.7 86.0 6.3 3.4 1.5 2.8 -
[1] 马洪洲. 煤粉锅炉粉仓爆炸的原因分析及防治措施研究[J]. 煤质技术,2021,36(3):60−63. MA Hongzhou. Research on the reasons and control measures for explosion of coal bunker[J]. Coal Quality Technology,2021,36(3):60−63.
[2] 马志明. 长焰煤在中储式钢球磨煤机中易爆问题研究[J]. 华电技术,2012,34(6):41‒43,78‒79. MA Zhiming. Research on explosion fatalness of long flame coal in middle storage type ball mill[J]. Huadian Technology,2012,34(6):41‒43,78‒79.
[3] 李化,高聪,苏丹,等. 烟煤粉爆炸特性实验研究[J]. 四川大学学报(工程科学版),2009,41(6):79−83. LI Hua,GAO Cong,SU Dan,et al. Experimental research on bituminous coal dust explosibility[J]. Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition),2009,41(6):79−83.
[4] 曹卫国,徐森,梁济元,等. 煤粉尘爆炸过程中火焰的传播特性[J]. 爆炸与冲击,2014,34(5):586−593. doi: 10.11883/1001-1455(2014)05-0586-08 CAO Weiguo,XU Sen,LIANG Jiyuan,et al. Characteristics of flame propagation during coal dust cloud explosion[J]. Explosion and Shock Waves,2014,34(5):586−593. doi: 10.11883/1001-1455(2014)05-0586-08
[5] NIE B S,GONG J,YANG L L,et al. Experimental investigations on explosion characteristics of different ranks coal dust in horizontal pipeline[J]. Combustion Science and Technology,2021,193(16):2890−2906. doi: 10.1080/00102202.2020.1768082
[6] PAN Y Y,SPIJKER C,RAUPENSTRAUCH H. TGA-FTIR for kinetic and evolved gas analysis of the coal particles in dust deflagration[J]. Applied Thermal Engineering,2023,231:120881. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2023.120881
[7] NIE B S,GONG J,YANG L L,et al. Experimental analysis on gas and solid residues of pre- and post-explosion coal dust[J]. Energy & Fuels,2021,35(2):1727−1740.
[8] 李雨成,刘天奇,周西华,等. 小尺度水平玻璃管中煤尘爆炸火焰传播特性影响因素研究[J]. 安全与环境学报,2017,17(6):2176−2179. LI Yucheng,LIU Tianqi,ZHOU Xihua,et al. On the characteristic influential factors of the coal dust explosion flame propagation via the small-scale horizontal glass tube[J]. Journal of Safety and Environment,2017,17(6):2176−2179.
[9] 王秋红,潘婷,罗振敏,等. 煤粉云对瓦斯爆炸6种中间产物相对辐射强度的影响[J]. 煤炭学报,2023,48(3):1280−1289. WANG Q H,PAN T,LUO Z M,et al. Influence of coal dust cloud on relative radiation intensity of six intermediates in gas explosion[J]. Journal Of China Coal Society,2023,48(3):1280−1289.
[10] 杨龙龙. 煤尘瓦斯爆炸反应动力学特征及致灾机理研究[D]. 北京:中国矿业大学(北京),2018. YANG Longlong. Study on dynamic characteristics and disaster-causing mechanism of coal dust and gas explosion[D]. Beijing:China University of Mining & Technology,Beijing,2018.
[11] 庞晶镭,孙赫,刘卫伟,等. 低阶、中阶和高阶煤的瓦斯放散能力及规律实验研究[J]. 煤炭与化工,2023,46(9):104−107,111. PANG Jinglei,SUN He,LIU Weiwei,et al. Experimental study on gas emission capacity and law of low,medium and high rank coal[J]. Coal and Chemical Industry,2023,46(9):104−107,111.
[12] 孟清华,李斌. 长焰煤燃烧特性热重实验及动力学分析[J]. 能源与环保,2023,45(2):79−85. MENG Qinghua,LI Bin. Thermogravimetric experiment and kinetic analysis of combustion characteristics of long flame coal[J]. China Energy and Environmental Protection,2023,45(2):79−85.
[13] ZHANG Y S,ZHANG Y N,SHI J,et al. Experimental and numerical study on suppressing coal dust deflagration flame with NaHCO3 and MPP[J]. Fuel,2024,358:130152. doi: 10.1016/j.fuel.2023.130152
[14] 蒯念生,黄卫星,袁旌杰,等. 点火能量对粉尘爆炸行为的影响[J]. 爆炸与冲击,2012,32(4):432−438. doi: 10.3969/j.issn.1001-1455.2012.04.014 KUAI Niansheng,HUANG Weixing,YUAN Jingjie,et al. Influence of ignition energy on dust explosion behavior[J]. Explosion and Shock Waves,2012,32(4):432−438. doi: 10.3969/j.issn.1001-1455.2012.04.014
[15] 吴世博. 煤矿用微胶囊材料防灭火性能研究[D]. 西安:西安科技大学,2018. WU Shibo. Study on fire prevention and extinguishing performance of microcapsule materials for coal mine[D]. Xi’an:Xi’an University of Science and Technology,2018.
[16] ZHANG L,HOWER J C,LIU W L. Non-isothermal TG-DSC study on prediction of caking properties of vitrinite-rich concentrates of bituminous coals[J]. Fuel Processing Technology,2017,156:500−504. doi: 10.1016/j.fuproc.2016.10.017
[17] WU Y,MENG X B,ZHANG Y S,et al. Experimental study on the suppression of coal dust explosion by silica aerogel[J]. Energy,2023,267:126372. doi: 10.1016/j.energy.2022.126372
[18] LIU T Q,ZHAO X,TIAN W Y,et al. Experimental research on the suppression effect of different types of inert dust on micron-sized lignite dust explosion pressure in a confined space[J]. ACS Omega,2022,7(39):35069−35076. doi: 10.1021/acsomega.2c03952
[19] 宫婕. 煤粉爆炸特性及微观反应机理研究[D]. 北京:中国矿业大学(北京),2022. GONG Jie. Study on explosion characteristics and microscopic reaction mechanism of pulverized coal[D]. Beijing:China University of Mining & Technology,Beijing,2022.
[20] YU M G,LI S S,ZHAI F E,et al. Effects of volatile contents on the deflagration characteristics and soot formation of methane/coal volatiles hybrid explosion using reaction kinetics simulation[J]. Fuel,2022,319:123767. doi: 10.1016/j.fuel.2022.123767
[21] LIU Z T,LIN S,ZHANG S S,et al. Observations of microscopic characteristics of post-explosion coal dust samples[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries,2016,43:378−384. doi: 10.1016/j.jlp.2016.06.021
[22] YU M G,WANG J C,LI S S,et al. Inhibition evaluation of modified-fly ash inhibitors in methane/coal dust deflagrations[J]. Fuel,2023,353:129188. doi: 10.1016/j.fuel.2023.129188
[23] 任海生,王静波,李象远. 燃烧动力学平台CDS网络版[DB/OL]. (2021‒10‒18) [2024-01-10]. http://cds.scu.edu.cn/. REN H S,WANG J B,LI X Y. Combustion Dynamics,Sichuan,CDS. (2021‒10‒18) [2024-01-10].http://cds.scu.edu.cn/.
[24] 邓军,李会荣,杨迎,等. 瓦斯爆炸微观动力学及热力学分析[J]. 煤炭学报,2006,31(4):488−491. doi: 10.3321/j.issn:0253-9993.2006.04.018 DENG Jun,LI Huirong,YANG Ying,et al. Microcosmic dynamics and thermodynamics analysis of fire damp explosion[J]. Journal of China Coal Society,2006,31(4):488−491. doi: 10.3321/j.issn:0253-9993.2006.04.018
[25] 罗振敏,康凯. CO2抑制甲烷-空气链式爆炸微观机理的仿真分析[J]. 中国安全科学学报,2015,25(5):42−48. LUO Zhenmin,KANG Kai. Simulative analysis of microscopic mechanism of CO2 inhibiting methane-air chain explosion[J]. China Safety Science Journal,2015,25(5):42−48.
[26] 罗振敏,邓军,郭晓波. 基于Gaussian的瓦斯爆炸微观反应机理[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2008,27(3):325−328. doi: 10.3969/j.issn.1008-0562.2008.03.002 LUO Zhenmin,DENG Jun,GUO Xiaobo. Microcosmic mechanism of gas explosion based on Gaussian[J]. Journal of Liaoning Technical University (Natural Science),2008,27(3):325−328. doi: 10.3969/j.issn.1008-0562.2008.03.002
[27] 罗振敏,张江,王涛. CO/CH4链式爆炸反应机理研究[J]. 兵工学报,2017,38(S1):49−59. LUO Zhenmin,ZHANG Jiang,WANG Tao. Study on the mechanism of CO/CH4 chain explosion reaction[J]. Acta Armamentarii,2017,38(S1):49−59.
[28] WANG X,HUANG X W,ZHANG X Y,et al. Numerical simulation of coal dust explosion suppression by inert particles in spherical confined storage space[J]. Fuel,2019,253:1342−1350. doi: 10.1016/j.fuel.2019.05.102
[29] LIN S,LIU Z T,QIAN J F,et al. Comparison on the explosivity of coal dust and of its explosion solid residues to assess the severity of re-explosion[J]. Fuel,2019,251:438−446. doi: 10.1016/j.fuel.2019.04.080