摘要
CH4爆炸事故是一个困扰我国安全部门及各级政府已久的问题，近期我国湖北十堰燃气爆炸事故造成的人员伤亡再一次给我们敲响了警钟。为了降低CH4爆炸造成的后果，国家投入了大量的人力、物力、财力去构建一个完整的安全管理体系，加大研究人员对相关研究的投入，以避免CH4爆炸事故的发生。 本文利用20L球形爆炸装置对CH4的爆炸特性以及惰性气体、水雾、惰性气体-水雾协同作用下对CH4抑制规律进行了研究，研究结果如下： （1）对空气中不同浓度的CH4混合气体爆炸特性进行实验研究，结果表明：本次实验条件下，对CH4的爆炸上下限进行了测试，分别是5%和15%，与文献中的结论基本一致。随着CH4浓度的增加，CH4混合气体最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率均呈现先增高后下降的趋势，当CH4浓度达到15%时，CH4混合气体便不会发生爆炸。 （2）利用惰性气体CO2、N2和Ar对CH4混合气体进行抑爆实验研究。结果表明：3种惰性气体对CH4混合气体的爆炸压力均有一定的抑制作用。随着混合气体中惰性气体浓度的增加，CH4混合气体的最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率都有明显降低。在CH4混合气体中，当CO2浓度达到6%时，最大爆炸压力下降为0.113MPa，最大爆炸压力上升速率下降为1.58MPa·S-1；当N2浓度达到6%时，最大爆炸压力下降为0.275MPa，最大爆炸压力上升速率下降为4.10MPa·S-1；当Ar浓度达到6%时，最大爆炸压力下降为0.284MPa，最大爆炸压力上升速率下降为4.20MPa·S-1。由此可知，在相同浓度下3种惰性气体对CH4混合气体抑爆效果为CO2＞N2＞Ar。CO2的抑爆效果优于其他两种惰性气体。 （3）研究了水雾对CH4混合气体主动式抑爆的抑爆效果。结果表明：当雾化压力一定时，2.4mm孔径喷嘴喷出水雾的抑爆效果最好；当喷嘴孔径一定时，随着水雾雾化压力的增加，水雾抑爆效果增强。 （4）选用实验数据相对稳定的1.5mm孔径的喷嘴，研究水雾-惰性气体协同作用下对CH4混合气体抑爆影响。结果表明：在惰性气体-水雾协同抑爆中，CO2-水雾的协同抑爆效果最好，N2-水雾次之，Ar-水雾的协同抑爆效果最差。
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