摘要： 針對傳統(tǒng)單相抑爆介質(zhì)效果不佳的問題，提出氣固兩相介質(zhì)通過不同抑爆原理的協(xié)同作用，實現(xiàn)高效快速抑制瓦斯爆炸。研究使用NaHCO3 粉體與CO2 氣體協(xié)同抑制瓦斯爆炸的方法，選用標準20 L 球形爆炸測試裝置，并通過密度泛函理論對甲烷爆炸微觀反應(yīng)機理中各反應(yīng)物、過渡態(tài)、產(chǎn)物進行構(gòu)型優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上進行后續(xù)計算。結(jié)果表明：體積分數(shù)為16% 的CO2 和質(zhì)量濃度為0.35 g/L 的NaHCO3 單相介質(zhì)對瓦斯爆炸具有優(yōu)良的抑制效果，但0.1 g/L粉體存在時會使最大升壓速率提升17.9%；氣固兩相介質(zhì)抑爆相較單相CO2、單相NaHCO3 粉體使最大爆炸壓力降低，采用體積分數(shù)為8% 的CO2 協(xié)同0.125 g/L 粉體時，瓦斯爆炸最大爆炸壓力降低72.42%，最大升壓速率降至2.345 MPa/s，抑制效果達到最優(yōu)；但當體積分數(shù)為4% 的CO2 協(xié)同0.05 g/L 粉體時會使最大爆炸升壓速率上升93.68%，反應(yīng)呈現(xiàn)出一定的加劇現(xiàn)象；量子化學計算表明，在氣固兩相介質(zhì)協(xié)同抑制瓦斯爆炸的過程中，NaHCO3 粉體裂解會吸收反應(yīng)體系中的熱量，其分解產(chǎn)物會與混合體系中的OH·、H·優(yōu)先反應(yīng)，阻礙O·的產(chǎn)生，將鏈式過程抑制在CH2O 階段，進而抑制鏈式反應(yīng)的傳遞過程； NaHCO3 粉體分解產(chǎn)生的CO2 與混合體系中的CO2 稀釋了混合體系中甲烷的體積分數(shù)，減少甲烷與氧氣分子之間碰撞發(fā)生的概率，對反應(yīng)進程起到有效抑制作用。

關(guān)鍵詞： 抑制瓦斯爆炸；氣固兩相介質(zhì)協(xié)同；反應(yīng)機理；混合體系；吸熱；分子動力學

中圖分類號： O389 國標學科代碼： 13035 文獻標志碼： A