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1汇报人：李润之中煤科工集团重庆研究院有限公司火灾爆炸防治研究分院2015.072目录3煤尘爆炸特性测试技术2煤尘爆炸基本原理1分院及爆炸研究所简介33第一章分院及爆炸研究所简介1.1分院及爆炸研究所简介1.2近年来承担的科研项目1.3相关标准的制修订1.4气体粉尘爆炸实验室41.1分院及爆炸研究所简介销售部办公室安全评价研究所生产部防灭火研究所爆炸防治研究所产品研究所院长总工办副院长副院长副院长副院长总工火灾爆炸防治研究分院（工业安全研究分院）致力于煤矿、工业领域安全生产技术研究与安全装备及材料研发。分院主要涵盖瓦斯煤尘爆炸理论研究、隔抑爆技术及装备研究；矿井自燃防治技术及装备与材料研究；非煤矿山、冶金、石化、消防、市政管网、油气开采及储运领域的安全生产技术和产品的研发；安全评价和煤矿防隔爆产品及设施的监督检验等5项业务，其中包括9项成套技术，10余项重点相关产品及系统。51.1分院及爆炸研究所简介爆炸防治研究所是基于工业性气体及粉尘的科研研究、防隔爆研究、产品开发及检验等于一体的综合研究所，专业特点是研究煤矿及其它工业领域的气体、粉尘爆炸防治技术。依托气体粉尘爆炸实验室，爆炸研究所承接了多项技术咨询项目，内容涉及气体粉尘爆炸特性测试、隔抑爆设备测试、阻爆装置测试、气体粉尘爆炸传播数据测试等方面。依托国家及省部级重点科研项目，开展了大量的基础科研研究工作，主编并参与出版著作10余部；共起草标准18项，其中国家标准8项，煤炭行业标准5项，安全行业标准5项；获得国家实用新型及发明专利10项；发表科技论文50余篇。61.2近年来承担的科研项目国家自然科学基金项目“瓦斯煤尘共存条件下爆炸特性变化规律研究”国家自然科学基金项目“煤层气利用安全保障技术基础理论研究”国家自然科学基金项目“瓦斯爆炸诱导沉积煤尘爆炸研究”国家自然科学基金项目“气体和工业粉尘爆炸新的防治方法及其原理的研究”国家自然科学基金项目“煤矿瓦斯灾害预防及煤层气开采中的应用基础研究”973计划项目“预防煤矿瓦斯动力灾害的基础研究”国家“十一五”科技攻关项目“瓦斯煤尘爆炸预防及继发性灾害防治关键技术”国家“十一五”科技攻关项目“煤矿瓦斯煤尘爆炸隔抑爆技术与装备及体系”国家“十一五”科技攻关项目“典型灾害事故调查和物证分析关键技术与规范研究”国家“十一五”科技攻关项目“瓦斯煤尘爆炸物证分析关键技术研究”国家“十一五”科技攻关项目“煤矿准入条件的安全条件的研究”国家“十五”科技攻关项目“瓦斯煤尘爆炸危险性预测评价技术”71.2近年来承担的科研项目韩家村洗煤厂洗煨煤脱水干燥系统装置安全稳定性研究（中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司）煤尘爆炸特性实验设备（陕西省煤炭工业厅综合测试中心）高瓦斯矿井采空区爆炸危险性研究（兖矿集团）变压吸附提浓低浓度煤矿瓦斯气中甲烷的抑爆技术工艺安全评估报告（山西煤层气（天然气）集输有限公司）油气自动抑爆装置抑爆性能测试（解放军后勤工程学院）金属纤维阻火器阻火性能检测试验（瓦斯分院）瓦斯煤尘爆炸传播试验（河南理工大学）低矮断面巷道抑爆技术应用研究（福建漳平煤业）低浓度煤层气深冷液化工艺过程安全性评估（瓦斯分院）81.3相关标准的制修订国家标准《粉尘云最大爆炸压力和最大压力上升速率测定方法》国家标准《粉尘云最低着火温度测定方法》国家标准《粉尘云最小着火能量测定方法》国家标准《粉尘防爆术语》煤炭行业标准《煤尘爆炸极限氧含量测定方法》煤炭行业标准《甲烷煤尘混合物爆炸下限浓度测定方法》煤炭行业标准《煤矿用隔爆水槽隔爆水袋通用技术条件》煤炭行业标准《煤矿用隔爆水槽隔爆水袋安装使用规范》国家标准《粉尘层电阻率测定方法》（修订中）国家标准《粉尘层最低着火温度测定方法》（修订中）国家标准《粉尘云爆炸下限浓度测定方法》（修订中）国家标准《监控式抑爆装置技术要求》（修订中）煤炭行业标准《煤粉生产防爆安全技术规范》（修订中）煤炭行业标准《煤仓防爆安全技术规范》（制订中）煤炭行业标准《煤矿自动隔抑爆装置通用技术条件》（修订中）安全生产行业标准《瓦斯管道输送自动抑爆装置通用技术条件》（修订中）91.4气体粉尘爆炸实验室爆炸研究所现有的气体粉尘爆炸特性实验室建有按IEC和ISO标准规定的20L粉尘爆炸特性测试系统、哈特曼实验装置、粉尘云（或粉尘层）最低着火温度测定装置、高能电火花能量发生器、特殊环境20L爆炸特性测试系统，高压环境气体爆炸特性测试系统、气体采集及分析系统等设备，可进行最低着火温度、最低点火能量、爆炸下限浓度、最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率、极限氧含量及抑制爆炸所需的消焰剂用量等爆炸特性参数的测定及相应的科研研究工作。101.4气体粉尘爆炸实验室20L粉尘爆炸特性测试系统哈特曼实验装置粉尘云最低着火温度测定装置粉尘层最低着火温度测定装置粉尘层电阻率测试系统111.4气体粉尘爆炸实验室粉尘爆炸性鉴定装置特殊环境20L爆炸特性测试系统气体成分分析系统爆炸气体采集装置121.4气体粉尘爆炸实验室气体粉尘爆炸传播实验室实验室拥有亚太地区规模最大﹑全国唯一的大型爆炸试验巷道，是我国唯一的大型气体、粉尘爆炸试验研究基地，也是我国专门从事瓦斯煤尘爆炸及隔抑爆技术研究基地。可模拟煤矿及其他工业场所实际规模的可燃气体（瓦斯、天然液化气、油气、H2S等）、粉尘（矿井粉尘、粮食粉尘、纺织粉尘等）爆炸，拥有先进的高速动态爆炸参数自动测试系统、高速摄录分析系统、激波管系统以及各种规模的爆炸模拟试验管网系统，为开展爆炸试验和各种防隔爆设施检测提供条件。131.4气体粉尘爆炸实验室大型地下试验巷道模拟煤矿井下实际工况条件，可以进行气体(瓦斯、油气等)、粉尘（煤尘、粮食粉尘、金属粉尘等）爆炸传播规律研究；可以进行不同影响因素（瓦斯体积、煤尘量、障碍物等）对瓦斯煤尘传播的影响规律研究。141.4气体粉尘爆炸实验室管道试验系统151.4气体粉尘爆炸实验室PIV粒子测速分析系统纹影仪系统50m3敞开空间爆炸模拟试验装置透明管道试验系统1616第二章煤尘爆炸基本原理2.1什么是煤尘爆炸2.2煤尘爆炸的条件2.3煤尘爆炸的特征2.4煤尘爆炸的机理2.5煤尘爆炸的影响因素172.1什么是煤尘爆炸煤尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃性煤尘云触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。煤尘在爆炸极限范围内，遇到热源（明火或温度），火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间，化学反应速度极快，同时释放大量的热，形成很高的温度和很大的压力，系统的能量转化为机械功以及光和热的辐射，具有很强的破坏力。182.1什么是煤尘爆炸在煤矿井下的生产系统中，沉积煤尘无处不在，这些沉积煤尘一般呈相对稳定状态附着在地面或设备设施上，它们表面看来没有多大的危险性，实际上却是发生煤尘爆炸的根源，因为这些沉积煤尘一旦受外力作用达到其临界飞扬的条件，则会在巷道中形成一定浓度的煤尘云，发生煤尘爆炸，酿成恶性的爆炸事故。192.1什么是煤尘爆炸20可与助燃气体发生氧化反应而燃烧的煤尘。一定的氧含量是煤尘燃烧爆炸的基础。2.2煤尘爆炸的条件能使局部煤尘云的温度发生突变形成火焰的高温热源。悬浮在空中一定数量和浓度的可燃性煤尘云。爆炸的条件煤尘本身具有爆炸性充足的氧气形成一定浓度的煤尘云一定能量的点火源212.2煤尘爆炸的条件粉尘层500kg/m330g/m3～3kg/m3爆炸范围职业健康涉及的粉尘浓度1mg/m3～10mg/m3222.2煤尘爆炸的条件1mm厚的煤尘足以在5m高的空间产生可爆煤尘云1mm厚的煤尘在1m高的空间形成的煤尘云通常为爆炸最猛烈的浓度1mm厚的粉尘已经达到爆炸极限最危险浓度232.3煤尘爆炸的特征（1）具有极强的破坏性煤尘爆炸具有极强的破坏力，煤尘爆炸的理论压力为0.75MPa，但爆炸压力随着离开爆炸源的距离的延长而跳跃式的增大。仅2005年11月27日黑龙江省龙煤集团七台河分公司东风煤矿发生的特别重大煤尘爆炸事故，死亡171人，受伤70余人，直接经济损失4293.1万元井颈塌陷坑裸露的变速器242.3煤尘爆炸的特征（2）不完全燃烧煤中含有不可燃物质，煤尘爆炸时又缺乏氧气，因此煤尘燃烧是不完全的，一部分煤尘燃烧，另一部分煤尘被局部焦化，并粘附在支架上、巷道壁或煤壁上形成一种烧焦的皮渣与粘块，它可以用来区别瓦斯爆炸与煤尘爆炸。煤尘爆炸后产生2～3％的一氧化碳，甚至高达8％左右。这是造成矿工大量中毒伤亡的原因。252.3煤尘爆炸的特征（3）容易产生二次爆炸、多次连环爆炸煤尘爆炸容易引起二次爆炸或多次连环爆炸，且爆炸威力会逐步加强。尤其是煤尘连续爆炸时，第二次爆炸的理论压力为第一次爆炸压力的5～7倍，第三次爆炸又为第二次爆炸的5～7倍，依此类推。※一次爆炸：也叫初始爆炸，由初始点火源引起的爆炸。※二次爆炸：第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的煤尘吹扬起来，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸时，煤尘云浓度一般比一次爆炸时高得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多。※多次爆炸：随着爆炸引起极大的震动，沉积在不同部位的煤尘扬起，形成多个煤尘云，从而产生连环爆炸。262.4煤尘爆炸的机理室温300度600度1000度272.4煤尘爆炸的机理诱发较大区域煤尘反应、释放能量温度、压力急剧上升，气体急剧膨胀煤尘受热释放挥发分气体，发生反应282.4煤尘爆炸的机理反应生成物O2、H2OO2燃烧带（火焰）可燃气体煤尘粒子O2O2机理复杂爆炸持续时间极短气固两相成分复杂●煤尘受热后便会析出挥发分释放可燃气体。●挥发分气体包围在煤尘颗粒周围与空气混合，发生燃烧反应。●当温度达到焦炭的着火温度时煤尘颗粒发生闪燃。●着火源附近的煤尘颗粒燃烧后，反应放出的热量传播给附近的煤尘，使燃烧过程急剧的循环进行。●在一定临界条件下，跳跃式的转变为爆炸。292.5煤尘爆炸的影响因素l、煤的挥发分理论和试验证明，煤尘可燃挥发分含量越高的煤，其煤尘也越易爆炸。我国煤田的煤质按照挥发分含量依次增高的顺序为无烟煤、贫煤、焦煤、肥煤、气煤、长焰煤和褐煤，一般来说，煤尘爆炸性也是按这种次序增加，其中无烟煤挥发分含量最低，所以无烟煤煤尘基本上不爆炸。2、煤尘浓度煤尘爆炸最强时的浓度为300～400g/m3。小于300g/m3直到爆炸下限浓度，其爆炸强度依次变弱，而大于400g/m3直至上限浓度，其爆炸强度由不变到减弱。051015202530354001020304050607080907#6#3#4#2#5#1#爆炸下限浓度/(g/m3)挥发分/%1002003004005006000.300.350.400.450.500.550.60爆炸压力/MPa浓度/(g/m3)2#302.5煤尘爆炸的影响因素3、煤尘粒度lmm以下的煤粒都能参加爆炸，但粒度越小，表面积越大越易爆炸而且爆炸性强。煤尘爆炸的主体是0.075mm以下的煤粒，总的趋势是粒度越小爆炸性也越强。但粒度小于10µm后爆炸性反而因变细而降低。这是由于过细的尘粒在空气中很快氧化，成为灰尽所致，也有人认为是由于过细的煤尘“凝结”成“煤尘团”的原因。4、矿井瓦斯的含量当空气中存在瓦斯时，煤尘爆炸下限浓度就要降低，瓦斯浓度越高，煤尘爆炸下限浓度越低。0.00.51.01.52.02.5015304560750.00.51.01.52.02.5015304560750.00.51.01.52.02.501530456075煤尘爆炸下限/g/m3瓦斯浓度/%“强煤尘”性#3#2#1“强瓦斯”性0.000.030.060.090.120.150.180.210.240.000.030.060.090.120.150.180.21爆炸压力/MPa时间/s15g/m320g/m325g/m330g/m3312.5煤尘爆炸的影响因素5、煤的水分煤中水分对尘粒起粘结作用，增大颗粒而降低飞扬能力，同时又起着吸热降温阻燃作用，所以煤中水分能起着减弱和阻碍爆炸的性质。必须指出，水分在爆炸前对起爆有抑制作用，但当爆炸己经发生，只有水分很大时，达到手捏成团不散的程度才能阻止爆炸。6、煤的灰分灰分是不燃物质，它能吸收大量的热起着降温阻燃作