CN107290388A

CN107290388A - 一种abc超细干粉进行抑爆实验装置

Info

Publication number: CN107290388A
Application number: CN201710639959.3A
Authority: CN
Inventors: 谢飞杨; 杨朔; 穆朝民; 尹锡峰; 郑明亮; 时猛
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2017-10-24

Abstract

本发明公开了一种ABC超细干粉进行抑爆实验装置由爆炸管道、法兰板、多级腔体、电点火头、配气装置、抑爆粉剂喷射装置和数据采集装置组成。本发明装置研究了不同瓦斯浓度下，干粉抑爆装置空间位置的改变对抑爆效果的影响。在以往的干粉抑爆的研究中都以干粉浓度以及干粉颗粒直径为研究重点，对于干粉抑爆装置的空间位置对于抑爆效果的影响还未有过实验研究。本项目采用大型管道作为实验装置，更为逼近现实生产，对于煤矿的瓦斯防爆以及可燃性气体的安全运输具有实际的指导意义。

Description

一种ABC超细干粉进行抑爆实验装置

技术领域：

本发明涉及爆炸实验领域。尤其涉及一种ABC超细干粉进行抑爆实验装置。

背景技术：

目前，管内可燃气体爆炸与煤矿瓦斯爆炸是工业生产领域爆炸灾害的2种主要形式。在有限狭长空间内发生爆炸对周围环境同时产生冲击波和高温灼烧的双重破坏。研究表明，抑爆介质的种类、粒度、质量浓度和喷射方式等都是影响抑爆效果的重要因素抑爆介质的有效性在于抑制初期爆炸，而初期爆炸的形式为爆燃，抑制爆燃及其向爆轰发展的关键在于减小火焰传播速度，最终扑灭爆炸火焰，抑制爆炸火焰传播，所以开展ABC(磷酸铵盐)干粉对爆燃传播的抑制研究具有工程应用价值。

对于管道内可燃气体的爆炸，前人已经做了不少研究工作，中科院力学所、中国科技大学、中国矿业大学、大连理工大学等单位都开展了这方面的实验研究工作。在抑爆机理研究方面，有些学者在实验室对非反应激波在含尘空气中的衰减进行了大量的数值计算和实验研究，认为激波衰减主要是气粒两相之间的动量和能量交换有关,这些研究者主要关心的是含尘激波的动力学行为。有些学者则对含惰性粉尘环境中的爆轰传播过程进行了数值和实验研究，也得出了类似的结论。在国内，范宝春等对惰性颗粒爆炸抑制现象进行了数值和实验研究，提出了可能由于大直径颗粒弧形激波点火从而增加意外爆轰危险性的观点。由于爆炸抑制过程本身极其复杂，涉及反应气体与抑爆剂之间的两相作用、激波与火焰的相互反馈等现象，同时抑爆效果也对诸多外部因素敏感。因此，人们尚不能准确预测整个抑爆流场的变化规律。因此，通常的抑爆系统设计、优化等都是在接近实际规模的大型实验巷道中进行的，用以模拟工程实际中的情况,并正确评估其适用范围和使用效果。如波兰Lebeck.i K.等在长100m、截面29m²的巴尔巴拉实验矿井中进行了大量的水雾抑爆实验；在国内，煤炭科学研究总院重庆分院建立了大型爆炸实验巷道，研制开发了系列抑爆装置，广泛运用于气体和工业粉尘爆炸防治实践。人们对抑爆诱导的流场变化特征和规律还不能准确地加以描述和界定，对抑爆后果也缺乏准确的预一言和控制。过去，抑爆系统的研究开发和工程运用也往往是在模拟特定工艺环境条件下，进行数量有限的具有实际规模的大型实验，以定性地考察其抑爆效果，缺乏对抑爆系统设计和工程应用的指导性。因此，在人们尚未很好掌握抑爆所诱发的各种物理和化学变化规律的情况下，研究这种可燃系统中的抑爆方法和原理，对于抑爆系统研究开发、优化设计、确定工程实际中的应用条件和范围，以及提高爆炸防治技术的可靠性显得尤为重要。对工业生产部门而言，也都迫切需要了解和掌握抑爆过程的基本规律、临界条件及其诱导的各种物理化学现象，以确定控制和减弱爆炸灾害事故的技术途径和条件。

本发明的实验装置研究内容为瓦斯爆炸极限为5％-16％，本项目研究在大型管道中常压状态的不同瓦斯浓度的条件下，ABC干粉喷射装置空间位置的改变对抑爆效果的影响。选取实验瓦斯浓度范围7％-11％，每个瓦斯浓度对应的改变5次干粉喷射装置的空间位置。为了保证管道内的气体成分均匀分布，采用流量配气法缓慢地向爆炸管道注入CH₄，并通过可燃气体传感器监测管道内CH₄体积分数变化，注气结束后，通过循环泵先循环30min以上保证管道内气体充分均匀混合。点火方式采用弱点火的方式，弱点火引爆采用高压电火花，电点火器固定在爆炸管道一端的盲板中心位置。

本发明的实验装置研究目标是探讨ABC干粉抑爆装置空间位置的改变对抑爆效果的影响，在不同的瓦斯浓度下，采集抑爆前后压力数据和速度数据，对采集的数据的规律进行分析。本项目采用大型管道作为实验装置，更为逼近现实生产，对于煤矿的瓦斯防爆以及可燃性气体的安全运输具有实际的指导意义。

发明内容：

本发明所要解决的问题是气体爆炸事故在煤矿幵采、油气输运、粮食储存、核电等领域经常发生，尤以煤矿幵釆方面发生的瓦斯爆炸事故最为频繁,每年给人民群众的生命财产安全造成了极大损失。因此，对气体爆炸规律及高效防爆、抑爆技术的研究一直是该领域学者研究的热点。通过对实验数据的分析，探究在不同瓦斯浓度下，干粉喷射装置的空间位置对。从而为工业生产和相关抑爆产品的研发提供技术支撑和基础数据。鉴于此提出了一种ABC超细干粉进行抑爆实验装置。

本发明所采用的技术方案是：一种ABC超细干粉进行抑爆实验装置由爆炸管道、法兰板、多级腔体、电点火头、配气装置、抑爆粉剂喷射装置和数据采集装置组成；所述爆炸管道之间通过法兰板连接，其中在第五根与第六根爆炸管道之间布置多级腔体，所述电点火头布置在最前端的爆炸管道内；所述配气装置由可燃气体储罐、流量计、可燃气体传感器和气体循环泵组成，所述流量计布置在可燃气体储罐的出气口处，所述可燃气体传感器布置在最前端的爆炸管道内，所述气体循环泵通过管道一端与最前端的爆炸管道连通，另一端与第五根爆炸管道连通；所述抑爆粉剂喷射装置主要由空气压缩机、储粉罐和电磁阀组成，所述空气压缩机通过管道一端与储粉罐连通，一端与多级腔体连通，所述电磁阀布置在空气压缩机上；所述数据采集装置包括压力传感器、火焰传感器、点火控制器、数据采集仪、处理模块、显示模块，所述压力传感器和火焰传感器对称布置在爆炸直管道中轴线高度的两侧，并且压力传感器和火焰传感器均通过导线与数据采集仪连接，所述数据采集仪、点火控制器、显示模块分别通过导线与处理模块连接，所述点火控制器的另一端通过导线与电点火头连接。

选用甲烷作为营造爆炸环境的可燃气体，采用流量配气法缓慢地向爆炸管道注入CH₄，并通过可燃气体传感器监测管道内CH₄体积分数变化。注气结束后，用循环泵先循环30min以上保证管道内气体充分均匀混合。气体均匀混合后，采用弱点火的方式点火。

所述空气压缩机为抑爆粉剂喷射提供动力，储粉罐用于盛装抑爆粉剂。电磁阀通过时间继电器控制开启和关闭，实现与点火器、数据采集仪的联动控制，粉剂迎着爆燃火焰传播方向喷射，能够在管道轴向方向上形成抑爆云带。

所述压力传感器和火焰传感器对称布置在爆炸直管道中轴线高度的两侧。在不同的瓦斯浓度下，通过改变抑爆装置的空间位置，记录抑爆前后的实验数据，分析出其规律，从而为抑制爆炸提供基础数据。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明装置研究了不同瓦斯浓度下，干粉抑爆装置空间位置的改变对抑爆效果的影响。在以往的干粉抑爆的研究中都以干粉浓度以及干粉颗粒直径为研究重点，对于干粉抑爆装置的空间位置对于抑爆效果的影响还未有过实验研究。本项目采用大型管道作为实验装置，更为逼近现实生产，对于煤矿的瓦斯防爆以及可燃性气体的安全运输具有实际的指导意义。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

其中：-1爆炸管道、2-法兰板、3-多级腔体、4-电点火头、5-可燃气体储罐、6-流量计、7-可燃气体传感器、8-气体循环泵、9-阀门、10-空气压缩机、11-储粉罐、12-电磁阀、13-压力传感器、14-火焰传感器、15-点火控制器、16-数据采集仪、17-处理模块、18-显示模块。

具体实施方式：

下面结合附图与具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所述，一种ABC超细干粉进行抑爆实验装置由爆炸管道1、法兰板2、多级腔体3、电点火头4、配气装置、抑爆粉剂喷射装置和数据采集装置组成；

所述爆炸管道1之间通过法兰板2连接，其中在第五根与第六根爆炸管道1之间布置多级腔体3，所述电点火头4布置在最前端的爆炸管道1内；

所述配气装置由可燃气体储罐5、流量计6、可燃气体传感器7和气体循环泵8组成，所述流量计6布置在可燃气体储罐5的出气口处，所述可燃气体传感器7布置在最前端的爆炸管道1内，所述气体循环泵8通过管道一端与最前端的爆炸管道1连通，另一端与第五根爆炸管道1连通；

所述抑爆粉剂喷射装置主要由空气压缩机10、储粉罐11和电磁阀12组成，所述空气压缩机10通过管道一端与储粉罐11连通，一端与多级腔体3连通，所述电磁阀12布置在空气压缩机10上；

所述数据采集装置包括压力传感器13、火焰传感器14、点火控制器15、数据采集仪16、处理模块17、显示模块18，所述压力传感器13和火焰传感器14对称布置在爆炸管道1中轴线高度的两侧，并且压力传感器13和火焰传感器14均通过导线与数据采集仪16连接，所述数据采集仪16、点火控制器15、显示模块18分别通过导线与处理模块17连接，所述点火控制器15的另一端通过导线与电点火头4连接。

Claims

1.一种ABC超细干粉进行抑爆实验装置由爆炸管道、法兰板、多级腔体、电点火头、配气装置、抑爆粉剂喷射装置和数据采集装置组成；其特征在于：所述爆炸管道之间通过法兰板连接，其中在第五根与第六根爆炸管道之间布置多级腔体，所述电点火头布置在最前端的爆炸管道内；所述配气装置由可燃气体储罐、流量计、可燃气体传感器和气体循环泵组成，所述流量计布置在可燃气体储罐的出气口处，所述可燃气体传感器布置在最前端的爆炸管道内，所述气体循环泵通过管道一端与最前端的爆炸管道连通，另一端与第五根爆炸管道连通；所述抑爆粉剂喷射装置主要由空气压缩机、储粉罐和电磁阀组成，所述空气压缩机通过管道一端与储粉罐连通，一端与多级腔体连通，所述电磁阀布置在空气压缩机上；所述数据采集装置包括压力传感器、火焰传感器、点火控制器、数据采集仪、处理模块、显示模块，所述压力传感器和火焰传感器对称布置在爆炸直管道中轴线高度的两侧，并且压力传感器和火焰传感器均通过导线与数据采集仪连接，所述数据采集仪、点火控制器、显示模块分别通过导线与处理模块连接，所述点火控制器的另一端通过导线与电点火头连接。