不同变质程度煤尘爆炸压力特性变化规律实验研究

刘天奇 李雨成 罗红波

刘天奇, 李雨成, 罗红波. 不同变质程度煤尘爆炸压力特性变化规律实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(9): 095403. doi: 10.11883/bzycj-2018-0265
引用本文: 刘天奇, 李雨成, 罗红波. 不同变质程度煤尘爆炸压力特性变化规律实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(9): 095403. doi: 10.11883/bzycj-2018-0265
LIU Tianqi, LI Yucheng, LUO Hongbo. Experimental study on explosion pressure variation law of coal dust with different degrees of metamorphism[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(9): 095403. doi: 10.11883/bzycj-2018-0265
Citation: LIU Tianqi, LI Yucheng, LUO Hongbo. Experimental study on explosion pressure variation law of coal dust with different degrees of metamorphism[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(9): 095403. doi: 10.11883/bzycj-2018-0265

不同变质程度煤尘爆炸压力特性变化规律实验研究

doi: 10.11883/bzycj-2018-0265
基金项目: 国家自然科学基金(51774168);博士科研启动基金(18YB37)
详细信息
    作者简介:

    刘天奇(1990- ),男,博士,讲师,ltq613@163.com

  • 中图分类号: O381; X936

Experimental study on explosion pressure variation law of coal dust with different degrees of metamorphism

  • 摘要: 为研究不同变质程度煤尘爆炸压力特性变化规律,以最大压力pmax和最大压力上升速率(dp/dt)max表征压力特性,使用近球形煤尘爆炸装置对褐煤、长焰煤、不黏煤和气煤的爆炸压力特性变化规律展开分析。研究发现:在4种煤尘样品中,褐煤的pmax和(dp/dt)max均最大,分别达0.71 MPa和65.69 MPa/s。随变质程度增大,长焰煤、不黏煤和气煤的pmax和(dp/dt)max均明显减小,说明以爆炸压力特性为标准,4种煤尘爆炸强度由高到低依次是褐煤、长焰煤、不黏煤和气煤。通过对比爆炸前后煤尘挥发分含量,得出参与爆炸的挥发分含量所占质量分数为46.28%~68.19%。在喷尘压力p0=2.0 MPa,点火延迟时间t0=100 ms时,4种煤尘pmax值均达最大,分别为0.71、0.60、0.55和0.47 MPa。褐煤、不黏煤和气煤在p0=2.0 MPa,t0=80 ms时(dp/dt)max达最大,而长焰煤则在p0=2.0 MPa,t0=100 ms时(dp/dt)max达到最大。
  • 图  1  爆炸压力特性测试装置结构示意图

    Figure  1.  Structural sketch of the test device for explosion pressure characteristics

    图  2  煤尘爆炸压力随时间变化情况

    Figure  2.  Temporal evolution of coal dust explosion pressure

    图  3  最大爆炸压力随喷尘压力和点火延迟时间的变化关系

    Figure  3.  Maximum explosion pressure pmax as a function of dispersion pressure p0 and ignition delay time t0

    图  4  最大爆炸压力上升速率随喷尘压力和点火延迟时间的变化关系

    Figure  4.  Maximum pressure rise rate (dp/dt)max as a function of dispersion pressure p0 and ignition delay time t0

    表  1  不同煤质煤尘爆炸压力特性测试数据

    Table  1.   Explosion pressure charateristics of coal dust with different metamorphism

    煤质爆炸压力特性煤质爆炸压力特性
    pmax/MPa(dp/dt)max/(MPa·s−1)pmax/MPa(dp/dt)max/(MPa·s−1)
    褐煤0.7165.69不黏煤0.5542.27
    长焰煤0.6046.13气煤0.4732.26
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    表  2  爆炸前后不同煤质煤尘挥发分含量对比

    Table  2.   Comparison of volatile content among coal samples with different metamorphisms before and after explosion

    煤质挥发分含量/%参与爆炸比例/%煤质挥发分含量/%参与爆炸比例/%
    爆炸前爆炸后爆炸前爆炸后
    褐煤36.8811.7368.19不黏煤30.2716.2646.28
    长焰煤32.5516.1658.33气煤35.2618.4647.65
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    表  3  不同实验工况下煤尘爆炸最大压力

    Table  3.   Maximum pressure of coal dust explosion under different test conditions

    煤质种类p0/MPapmax/MPa
    t0=60 mst0=80 mst0=100 mst0=120 ms
    褐煤1.80.310.580.640.51
    2.00.420.650.710.66
    2.20.400.610.660.50
    长焰煤1.80.350.450.520.49
    2.00.430.550.600.54
    2.20.390.490.550.46
    不黏煤1.80.220.300.490.36
    2.00.290.410.550.44
    2.20.250.360.520.41
    气煤1.80.140.270.370.29
    2.00.210.340.470.36
    2.20.160.280.410.32
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    表  4  不同实验工况下煤尘爆炸最大压力上升速率

    Table  4.   Maximum pressure rise rate of coal dust explosion under different test conditions

    煤质种类p0/MPa(dp/dt)max/(MPa·s−1)
    t0=60 mst0=80 mst0=100 mst0=120 ms
    褐煤1.849.7560.1158.2452.07
    2.052.8767.8165.6961.22
    2.248.1763.2161.1055.87
    长焰煤1.825.2236.8041.9433.26
    2.032.3645.2946.1339.46
    2.229.5439.7944.7536.72
    不黏煤1.823.4740.8330.2924.07
    2.033.2145.0342.2734.17
    2.229.1641.3638.6927.65
    气煤1.818.6431.9826.2819.86
    2.023.5537.2932.2625.81
    2.220.7733.9429.8323.90
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-18
  • 修回日期:  2018-09-18
  • 刊出日期:  2019-09-01

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