بررسی آزمایشگاهی اثر ابعاد گرد زغال در انفجار مخلوط گرد زغال و متان

در معادن زغال سنگ، انفجار مخلوط گرد زغال و گاز متان در سال های اخیر باعث اثرات فاجعه باری شده است. اشتعال پذیری و فعالیت های شیمیایی گردوغبار مربوط به اندازه ذرات است. لذا، مکانیسم انفجار گردوغبار زغال سنگ به طور گسترده­ای توسط اندازه ذرات زغال سنگ کنترل می شود. در این مقاله، اثر اندازه ذرات گردوغبار زغال سنگ بر روی شدت انفجار گردوغبار زغال­سنگ با استفاده از آزمون انفجار در محفظه 2 لیتری مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های زغال سنگ مورد آزمایش از سه معدن از منطقه زغالی مهم کشور (البرز شرقی، البرز مرکزی و طبس) جمع آوری شده و به صورت گرد زغال در هشت مقیاس مختلف (149، 125، 105، 74، 63، 53، 44 و 37 میکرون) آماده سازی شده است. نتایج آنالیز سرندی نشان می­دهد که تقریباً تمام نمونه گرد زغال­های انتخاب شده حداقل غلظت مطلوب انفجار (250 گرم بر متر مکعب) را دارند. شدت انفجار هر نمونه با اندازه گیری حداکثر فشار، حداکثر میزان افزایش فشار و شاخص انفجار طی آزمایش های متعددی مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحلیل، تمامی آزمایش ها در فشار 1/5 بار و دمای اولیه 25 درجه سانتی گراد انجام شد. طبق نتایج به دست آمده، ذرات گرد زغال با ابعاد 44 و 37 میکرون نسبت­به سایر ابعاد شاخص انفجاری بالاتری دارند. بنابراین، پارامترهای حداکثر فشار انفجار و حداکثر نرخ افزایش فشار با کاهش اندازه و پراکندگی ذرات، روند افزایشی را در شدت انفجار نشان می دهد. حضور ذرات ریز باعث افزایش سطح موثر و در نتیجه باعث افزایش سرعت انفجار و نرخ ناپایداری می شود که موجب شتاب فرایند انفجار گرد زغال می شود. بنابراین، طبق نتایج به دست آمده، در فرایند بررسی انفجار گرد زغال، علاوه بر غلظت گرد زغال، اندازه ذرات نیز بایستی درنظر گرفته شود. نتایج به دست آمده در این مکانیسم نه تنها در تحقیق و پیشرفت دانش فرایند انفجار گرد زغال مفید است، بلکه  در انجام اقدامات لازم برای جلوگیری از انفجار گرد زغال سنگ در معادن زغال سنگ نیز موثر است.

Laboratory study of the effect of coal dust in a blend of coal and methane

This study investigates the stability of a surface flame burner using a photodiode and data acquisition system. The light intensity fluctuations were measured by the photodiode and, using fast Fourier transform, they were transferred from the temporal to the frequency space. To illustrate the dynamic behavior of premixed flames, flames are divided into two regions of cellular flames and surface flames. This classification is dependent on the flow rate and the equivalence ratio. In surface flames, as the flow rate increases, the oscillation frequency also increases because the hot burned gas velocity increases. In cellular flames, as the flow rate increases, oscillation frequency decreases. At identical flow rates, the sharp decrease in the oscillation frequency indicates the appearance of cellular flames so we can find the transition from the surface flame to the cellular flame. At a constant flow rate, with an increase in the equivalence ratio, there is no increase in the oscillation frequency, the transition from the cellular flame to the surface flame occurs. The initiation of the transition from the cellular flame to the surface flame occurs at flow rates of 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6 m3 / h and at equivalence ratios of 0.6 , 0.62, 0.62, 0.64, 0.66, and 0.67, respectively. The location of the transition corresponds to the start of the liftoff zone based on image processing. This research is innovative because it is possible to evaluate flame stability using a nonintrusive method without disturbing the flame shape and damaging the flame regime.