摘要： 針對(duì)傳統(tǒng)單相抑爆介質(zhì)效果不佳的問(wèn)題，提出氣固兩相介質(zhì)通過(guò)不同抑爆原理的協(xié)同作用，實(shí)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(biāo)準(zhǔn)20 L 球形爆炸測(cè)試裝置，并通過(guò)密度泛函理論對(duì)甲烷爆炸微觀反應(yīng)機(jī)理中各反應(yīng)物、過(guò)渡態(tài)、產(chǎn)物進(jìn)行構(gòu)型優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)計(jì)算。結(jié)果表明：體積分?jǐn)?shù)為16% 的CO2 和質(zhì)量濃度為0.35 g/L 的NaHCO3 單相介質(zhì)對(duì)瓦斯爆炸具有優(yōu)良的抑制效果，但0.1 g/L粉體存在時(shí)會(huì)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?jǐn)?shù)為8% 的CO2 協(xié)同0.125 g/L 粉體時(shí)，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(dá)到最優(yōu)；但當(dāng)體積分?jǐn)?shù)為4% 的CO2 協(xié)同0.05 g/L 粉體時(shí)會(huì)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(xué)計(jì)算表明，在氣固兩相介質(zhì)協(xié)同抑制瓦斯爆炸的過(guò)程中，NaHCO3 粉體裂解會(huì)吸收反應(yīng)體系中的熱量，其分解產(chǎn)物會(huì)與混合體系中的OH·、H·優(yōu)先反應(yīng)，阻礙O·的產(chǎn)生，將鏈?zhǔn)竭^(guò)程抑制在CH2O 階段，進(jìn)而抑制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的傳遞過(guò)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?jǐn)?shù)，減少甲烷與氧氣分子之間碰撞發(fā)生的概率，對(duì)反應(yīng)進(jìn)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(jī)理；混合體系；吸熱；分子動(dòng)力學(xué)

中圖分類號(hào)： O389 國(guó)標(biāo)學(xué)科代碼： 13035 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A