现代煤矿开采过程中会有大量的瓦斯被抽采利用，我国许多地区矿井抽采出的瓦斯都是低浓度瓦斯(甲烷体积分数低于30%)，而当瓦斯浓度介于5%～16%时，具有易燃易爆的特性[1]，因此在对这些瓦斯进行抽采、运输、利用时均需要采取严格的阻火抑爆措施，以实现对其安全防控的目的。笔者针对煤矿瓦斯输送管道上需要安装干式阻火器这一现实需求，设计研制出抽屉式金属纤维阻火器，并对其各项性能进行测试验证。

1 金属纤维阻火原理

金属纤维织物的孔隙直径远小于燃气的熄火距离，火焰无法穿透; 金属纤维烧结毡的孔隙直径远小于金属纤维织物的孔隙直径，使火焰更难穿透。长纤维在同一平面上，横向热传导性较好。由于金属纤维在垂直方向上是长纤维的点接触，在气流方向上以纤维丝相互的接触传热为主，热传导率相对较小，因此，未燃气体侧的温度与混合气体温度较为接近，而可燃气体受金属纤维材料的影响，温度达不到着火点，以此实现其阻火功能[2]。

2 抽屉式金属纤维阻火器的设计及加工

金属纤维阻火器是利用金属纤维材料作为阻火器的核心材料制成的新型阻火器。金属纤维阻火器由壳体、分流板、金属纤维网3部分组成。金属纤维网固定在分流板两侧。分流板上钻有很多均匀分布的小圆孔，其具有3个作用：①气体分流导向作用；②对金属纤维材料的支撑作用；③一定的阻火作用。金属纤维多孔材料是主要的阻火材料，当火焰通过金属纤维材料时被迅速冷却降温，火焰被撕裂成无数个小的火焰团，自由基因相互碰撞而逐渐销毁，最终导致火焰淬熄。

由于金属纤维材料具有优良的导热性能和特殊的多孔结构，可以有效防止回火， 且煤矿瓦斯中含有大量粉尘,为减小阻火器的阻力,需要定期清洗[3],所以,将金属纤维阻火器设计成抽屉式，以便于拆卸。阻火芯结构采用4片金属纤维网均布在分流板两侧，即每侧各2片，每片金属纤维网之间用铜网隔开。该阻火器利用金属纤维材料良好的阻火和导热性能，旨在管路上起到阻火抑爆的作用。

2.2两组患者采取不同治疗方法后,住院时间和治疗满意度评分指标比较,观察组患者均优于常规组患者,差异明显具有统计学意义(P<0.05),详情见表2。

从表3可以看出，连续15次阻火性能测试均未出现过火现象，测得的最高火焰速度为64.9 m/s，前端最高压力为0.204 MPa，符合GB 5908—2005 和GB/T 13347—2010要求[4,7]。说明该阻火器可以有效阻火，效果良好。

 

表1 抽屉式金属纤维阻火器主要规格参数

  

阻火芯构成方式金属纤维网数量铜网规格及数量分流板类型金属纤维网分布方式铜网分布方式1层金属纤维网+1层铜网+1层金属纤维网+分流板+1层金属纤维网+1层铜网+1层金属纤维网4片GFW11.2/1.12(平纹),2片板厚7mm,孔径10mm,孔间隙11.5mm,孔隙率63.3%平均分布在分流板两侧夹在2片金属纤维网之间

 

(a)阻火器 (b)阻火芯

图1 抽屉式金属纤维阻火器实物图

3 抽屉式金属纤维阻火器的性能测试

3.1 阻火器水压试验

试验系统压力表量程0～2.5 MPa，施加水压2.0 MPa，压力维持时间30 min，焊缝与连接处均无渗水与泄漏情况出现，密封性良好，且泄压后壳体没有变形与破损，如图2所示。

  

图2 阻火器样机水压试验后实物图(未发生永久变形)

3.2 阻火器压力损失试验

在中煤科工集团重庆研究院有限公司清水溪试验管道上进行阻火器压力损失试验。风速由风速仪测得，压力损失值由U型管压力计测得。通过调节变频器频率来控制空压机的转速，从而达到调节风量的目的。有关试验数据见表2，可以看出，阻火芯在平均风速为10、15 m/s时，压力损失均小于1 kPa，满足相关标准的设计要求。

 

表2 阻火器压力损失试验数据

  

试验对象进口风速/(m·s-1)出口风速/(m·s-1)压差/kPa15.5316.150.69阻火芯12.3012.250.4510.5510.900.33

3.3 抽屉式金属纤维阻火器阻火性能试验

3.3.1 阻火性能检测试验方案

b.数据采集系统：试验采用PXI-50612型高速动态测试分析系统来进行数据信号的收集，该系统共有32个采集通道。

  

图3 抽屉式金属纤维阻火器阻火性能试验系统

③关闭密封阀，起爆点燃预混气；

3.3.2 阻火性能测试试验

1)试验设备条件

a.试验管道：经试验论证DN100 mm的管道在不加氧的情况下点爆成功率极低，基本上无法进行试验。选择DN200 mm的管道进行试验，其全长21 m，承压2.5 MPa。

试验系统如图3所示，其主要由起爆管段、火焰加速管段、观察管段、起爆装置、配气系统，以及火焰速度与爆炸压力测量系统等组成。管道总长24 m，起爆点离阻火器法兰端面约15 m。

c.配气搅拌系统：采用水环真空泵进行循环抽排配气。

胃：取2 g NaCl，3.2 g胃蛋白酶和7 mL (37%) HCl 溶在1 L水中，将pH调为1.2即得模拟胃液.将经口腔消化的样品与模拟胃液按照体积比1∶1混合，用1 mol/L NaOH把混合物的pH调为2.5，37℃，100 r/min，搅拌1 h.

d.主要测试仪器：3套火焰传感器；2套爆炸压力传感器。

②向管道内混入甲烷，试验气体的甲烷体积分数为9.0%±0.5%；

线索，是指贯穿于一整篇文章的思路、情节脉络等。在进行阅读教学时，小学语文教师从线索切入，教学就不会走弯路。既可以较好地引导学生读懂文章，把握文章的重点，又能培养学生的综合分析能力。例如四年级下册《七月的天山》一文，在教学时，教师把“进入天山——再往里走——走进深处”的游览顺序作为教学的切入点，指导学生根据这一线索去阅读文章，学习文章。学生在作者的文字中感受到天山美丽的景色，陶冶了情操。

①打开空气阀和密封阀，开启循环泵，清扫试验管道内杂质气体；

本次试验样机通径为DN100 mm，阻火芯为金属纤维网+分流板的结构形式。依据相关标准，连续13次阻爆试验成功，方可认为阻火器阻火有效。

在所有的相关因素中，P>0.05，没有有统计学意义。结果表明：性别、年级、专业类型、每月生活费和家庭年收入这些因素均不会对大学生是否使用借贷平台产生显著影响。

作为带铝硅涂层的先进高强钢产品，Usibor® 2000较先前的Usibor® 1500强度增加了30%以上，最高可达2000兆帕；同时具备优秀的抗腐蚀性、制作复杂零件时冲压后无回弹等特性，能够助力汽车制造商在合理成本范围内实现车辆减重目标，相比目前的热成形解决方案，Usibor® 2000能够实现10%～15%的减重效果。

3)试验步骤

因此在驾驶时实现调整智能自动化技术能够加强车辆控制和机车运转状态的监控与调整，让驾驶人员更容易的能够及时知道机车及时的运转状态，预防危险状况的出现。结合科学技术调控系统，设定对车辆水箱内的降温水温度范围的严格调控，如果超过或少于设定的调控范围，便将会发起自我保护信号并及时进行系统调控，与此同时还会有警报来提醒驾驶员注意。至于刹车问题的解决方案，对不同的路面状况，计算机系统将运转信息回馈至中心调控处理体系，体系通过对状况的精准判定作出精确的预算。在人工智能的协助下，还可能给司机行驶意见，规划更为安全的路径。

根据连通沟地形测量资料及实测断面资料，依据能量方程，按照50 m间距分段依次布设连通沟控制断面，再假定连通沟的过流量及东库水位，采用推求水面线的方法，推求西库水位，建立一组以东库水位为参数的连通沟流量~西库水位关系曲线，分析出连通沟的过水能力。

2)试验内容

将抽屉式金属纤维阻火器安装在瓦斯输送管路上，在管路中充满爆炸浓度范围的瓦斯气体，采用闭端点火，测试管路中瓦斯燃烧速度变化、管路压力变化情况，以及金属纤维阻火器后部是否有火焰通过[4-5]。按照测试标准，需要连续做13次阻火试验，且均要阻火成功。为了更严苛地检测该阻火器性能，计划连续做15次阻火试验[6]。

《儒林外史》塑造了众多人物形象。其中，知识分子大致可以分为热衷科举者（以入仕做官为目的）和名士（以追求名气为目的）两大类；商人可以分为儒商（讲究信用义气）和奸商（贪求蝇头小利）两类；百姓可以划分为孝子（万里行孝）和逆子（忤逆犯上）两类。当然，《儒林外史》对人物类型的划分并不是绝对的，小说也描写了具有中性特点的人物（兼具善恶品性）。但无论怎样划分，都不影响我们对《儒林外史》以德行为标准评价人物的判断。“德行”这一标准适用于全书所有人物，并贯穿全书。据此，笔者将《儒林外史》的人物分为三类：真儒、真名士；假儒、假名士；德行介于二者之间的人物。

④通过波形显示器观测阻火器是否阻火，并检查塑料薄膜与阻火芯是否损坏；

⑤重复若干次上述试验步骤，记录数据。如果金属纤维网阻火芯在13次连续阻爆试验过程中有一次阻火失败，则试验失败，停止试验。

实际应用中表面温源通常采用导热性能良好的金属来做温源的热板，具有良好的等温特性，鉴于两种方法的不同，对于带有校准孔的表面温源考虑到缝隙及热量损失，以温度巡检仪测量，其不一致性按经验估计分别为：当被测对象分辨力为1℃时误差为0.5℃，分辨力为0.1℃时误差为0.4℃，按照正态分布处理，则：

3.4 管道爆炸压力测试结果

共进行了15次阻火性能试验，测试数据如表3所示。

 

表3 阻火器阻火性能测试结果

  

试验次数瓦斯浓度/%火焰速度/(m·s-1)压力传感器读数/MPa是否过火19.064.90.185否29.051.20.155否39.536.50.148否410.038.40.185否510.031.30.197否610.052.00.188否710.055.70.204否810.043.00.155否99.045.80.153否108.542.20.164否118.543.40.157否129.043.00.158否

 

表3(续)

  

试验次数瓦斯浓度/%火焰速度/(m·s-1)压力传感器读数/MPa是否过火138.539.50.133否1410.00.158否159.50.122否

经过对多种设计的金属纤维阻火器进行反复的试验论证和改进，最终设计的阻火器主要规格参数见表1，装置实物如图1所示。

4 结语

在煤矿瓦斯抽采、运输、利用过程中，对低浓度瓦斯的安全防控至关重要。针对煤矿瓦斯输送管道上需要安装干式阻火器这一现实需求，设计研制出抽屉式金属纤维阻火器，并对其进行了水压试验、压力损失试验及阻火性能测试。该阻火器通过水压测试表明，其强度满足设计要求；在平均风速为15 m/s的气体通过阻火芯时，阻火器的压力损失小于1 kPa；阻火器的阻火芯距离点火源11 m处，连续经过15次阻火性能试验均能成功阻火，测得的最高火焰速度为64.9 m/s，前端最高压力为0.204 MPa，符合相关标准设计要求。测试结果表明，该阻火器可以有效阻火，阻火效果良好。该阻火器可在瓦斯抽采泵意外停机等特殊情况下，防止火焰回传、阻隔爆炸传播。

参考文献：

[1] 康建东. 煤矿低浓度瓦斯输送安全保障技术[J]. 煤矿安全,2009 (S1):66-69.

[2] 逄锦伦,高鹏飞,龙伍见,等. 金属纤维材料燃烧阻火的试验研究[J].矿业安全与环保，2011,38(6)：19-21.

[3] 赵旭生,逄锦伦. 低浓度瓦斯安全直接燃烧技术研究[J]. 矿业安全与环保，2017,44(6)：1-5.

[4] 石油储罐阻火器：GB 5908—2005[S].

[5] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社,2004.

[6] 孙少辰 ，毕明树，刘刚，等. 管道阻火器对爆轰火焰淬熄的实验研究[J]. 化工学报，2011,38(6)：19-21.

[7] 石油气体管道阻火器：GB/T 13347—2010[S].

2)要提取太阳在规定时间段内、不同方位角生成的建筑物阴影，必须获得建筑物的高度，生成建筑物高度的山体阴影。