超細(xì)粉體作用下甲烷擴(kuò)散火焰燃燒及輻射光譜特性研究.pdf

1、超細(xì)粉體擁有適用范圍較廣，儲存、運(yùn)輸方便，化學(xué)抑制效果明顯等特點(diǎn)，是抑制瓦斯爆炸火焰的良好的抑制介質(zhì)。國內(nèi)外針對該類介質(zhì)對瓦斯燃燒和爆炸火焰的抑制作用展開了大量的研究工作，其方法主要是通過觀測和分析粉體作用前后的表觀現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的變化來表征和判斷抑制效果，而較少涉及抑制機(jī)理的研究，并且在機(jī)理研究的方法上缺乏有效的手段。
　　本文在前人的研究基礎(chǔ)上，整合了相近研究中所涉及的實驗裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計制造了一種可用于超細(xì)粉體抑爆劑與甲烷擴(kuò)散

2、火焰相互作用機(jī)理研究的燃燒實驗裝置。運(yùn)用攝像裝置和光柵光譜儀對不同工況下粉體作用前后的火焰燃燒狀態(tài)及輻射光譜進(jìn)行了觀測和記錄，通過研究二者的變化規(guī)律來探究超細(xì)粉體對火焰的抑制機(jī)理。本文研究工作的結(jié)果表明：
　　在甲烷的擴(kuò)散燃燒中，氧化劑流量的變化對火焰的燃燒狀態(tài)幾乎沒有影響，也幾乎不改變火焰輻射光譜中來自甲烷燃燒的特征輻射強(qiáng)度。氧化劑中氧氣含量的改變會影響火焰的顏色、形狀以及碳顆粒、OH*和CH*自由基的輻射光譜強(qiáng)度均會發(fā)生不同的

3、變化。OH*自由基還會在高氧氣濃度下產(chǎn)生新的特征輻射，是保障甲烷的鏈反應(yīng)進(jìn)行的最關(guān)鍵自由基組分。
　　在四種不同類型的超細(xì)粉體的作用下，甲烷火焰的燃燒狀態(tài)有不同程度的變化，其中較高氧氣含量下的火焰更難被粉體抑制。隨著當(dāng)量濃度的增加，氣相二氧化硅對火焰中碳顆粒和兩種自由基的輻射強(qiáng)度均呈現(xiàn)先減弱后增強(qiáng)的抑制趨勢，總體抑制效果不明顯；市售超細(xì) ABC干粉當(dāng)量濃度的增加使火焰燃燒受抑制，碳顆粒和兩種自由基的輻射強(qiáng)度最終均受到較大抑制，抑制

4、效果為四種粉體中最佳；碳酸氫鈉和碳酸氫鉀的作用對火焰燃燒狀態(tài)及輻射光譜的影響規(guī)律相似，但碳酸氫鈉對火焰的總體抑制效果更為明顯。
　　結(jié)合粉體樣品的熱重分析結(jié)果可得知四種粉體對火焰的微觀抑制機(jī)理。其中二氧化硅僅有物理抑制作用，其抑制機(jī)理主要是吸熱降溫和稀釋氧氣；超細(xì) ABC干粉的分解產(chǎn)物H2O和P2O5分別起到了吸熱降溫和隔離氧氣的物理作用，而主要的化學(xué)抑制機(jī)理是游離態(tài)氨對OH*自由基的捕捉和消耗；碳酸氫鈉和碳酸氫鉀分解產(chǎn)生水和大量