张 云 赵懿明 谭迎新 尉存娟 杨振欣 周庄红 曹卫国

中北大学环境与安全工程学院(山西太原，030051)

引言

煤炭是我国的基础能源，在今后一段时间内仍是国民经济发展的重要支撑。 现阶段，我国煤矿大省(如山西省等)实施创新驱动发展战略，聚焦能源革命。 但在提升煤矿能源利用效率的同时，需要重点关注煤矿开采过程中的安全问题。 在煤矿开采、加工以及使用过程中，不可避免地会产生煤粉。 在高温条件下，煤粉容易燃烧并产生气体湍流卷扬煤粉，形成煤粉云爆炸，继而诱发整个煤矿开采体系耦合爆炸，造成多米诺连锁爆炸伤害[1]。

国内外对粉尘爆炸特性进行了相关的研究。Skjold 等[2-3]在密闭管道中研究了多种有机粉尘的点火和燃烧过程。 结果发现:小颗粒粉尘在燃烧过程中火焰面连续，属于预混燃烧；而大颗粒粉尘在燃烧过程中火焰面离散，属于扩散燃烧。 研究人员进一步对煤粉爆炸火焰传播特性进行了研究[4-7]。Schmid 等[8-9]指出，少量CH4、H2和CO 的存在会提高煤粉的爆炸危险性，应降低其最低爆炸浓度下限。Gao 等[10-11]对有机粉尘的火焰传播以及浓度对火焰传播的影响进行了探讨，提出了粉尘燃烧一般存在由化学反应控制的均相燃烧以及由热解气化控制的异相燃烧。 在此基础上，本课题组[12-13]通过热重-质谱-红外同步分析技术对煤粉燃烧产物进行了追踪，并通过原位漫反射傅里叶变换红外光谱测试技术对煤粉升温阶段官能团的变化过程进行了分析，从机理层面对煤粉燃烧过程进行了研究。……