褐煤煤尘爆炸火焰传播特性及燃烧热分解机理研究

煤尘爆炸是矿井安全开采的主要危险源之一.以褐煤煤尘为研究对象,探究煤尘粒径对煤尘火焰传播过程的影响.用高速摄影装置记录火焰的传播过程,进而分析不同粒径下煤尘爆炸火焰传播的高度和速度.为进一步分析煤尘燃烧过程中的化学反应机理,借助反应分子动力学方法对煤分子燃烧中的初始热分解过程进行了模拟.研究结果表明:爆炸火焰传播高度呈先增加、后稳定的趋势,传播速度呈先增大、后减小的趋势;随着煤尘粒径的减小,火焰传播高度和传播速度均呈增大的趋势;当煤尘粒径为10.5μm时,火焰传播高度和传播速度的峰值分别为623 mm和4.3 m/s;煤尘热分解主要产物为H2、H2 O、CO2和CH2 O,这些产物进一步与氧气的结合会促进煤尘燃烧和火焰传播过程,使得整个体系燃速加快.为煤尘热分解和燃烧提供了较为充分的数据基础.