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摘要
为揭示甲烷/煤尘复合爆炸火焰传播机理，本文利用气粉两相混合爆炸实验系统，在低于甲烷爆炸下限条件下，采用高速摄影机记录火焰传播图像，通过热电偶采集火焰温度，研究了煤尘种类以及甲烷浓度对甲烷/煤尘复合火焰传播特性的影响。结果表明：挥发分是衡量煤尘燃烧特性的主导因素。随着煤尘挥发分的升高，燃烧反应增强，火焰传播速度升高，火焰温度升高。挥发分含量差异较小时，水分含量越低，燃烧反应越剧烈。在相同条件下，燃烧反应强度：焦煤>长焰煤>褐煤。随着甲烷浓度的升高，煤尘颗粒的燃烧可由释放挥发分的扩散燃烧转变为气相预混燃烧，燃烧反应增强，火焰传播速度和火焰温度显著升高。热辐射和热对流作用促进煤尘颗粒热解，释放挥发分进行燃烧反应，维持复合火焰的持续传播。随着混合体系中甲烷浓度的升高，混合爆炸机制由粉尘驱动型爆炸转为气体驱动型爆炸，燃烧反应增强。甲烷/煤尘复合爆炸火焰可由五部分组成：未燃区、预热区、气相燃烧区、多相燃烧区和焦炭燃烧区，湍流扰动导致燃烧介质空间分布存在差异，使得燃烧区无规则交错分布。
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单位精细化工国家重点实验室; 大连理工大学
