346 工程科学学报，第44卷，第3期 (a) 4 (b) (c) 3 2 -R1i9 0 -1 -2 求70 3 12.01412.01612.01812.02012.022 9.724 9.7269.7289.730 9.732 8.030 8.035 Time/(10-3s) Time/(10s) Time/(10s) (d) (e) 2.0F (0 R32 2 1.0 0 -0.5 8 155 -1.0 -1.5 -2.0 6.744 6.7466.7486.750 6.752 5.7085.7105.7125.714 5.716 4.8744.8764.8784.8804.882 Time/10-3s） Time/(10-3 s) Time/(10-3s) 图9加入不同体积分数的预混气体后，甲烷体积分数为7%的甲烷-空气混合物敏感性系数的变化趋势.(a)0%;(b)0.4%:(c)0.8%:(d)1.2%: (e)1.6%:(f02.0% Fig.9 Variation in trend of the sensitivity coefficient of the key step response when adding premixedgases with different volume fractions to 11% volume fraction of CH4:(a)0%;(b)0.4%:(c)0.89%:(d)1.2%:(e)1.6%;(f)2.0% 表2甲烷爆炸链式反应中部分关键基元反应 为1.6%的其他四种预混气体后，0自由基摩尔分 Table 2 Some key elementary reactions in the methane explosion chain 数的峰值达到最大值.当甲烷体积分数为11% reaction 时，随着预混气体体积分数的增加，H·自由基摩尔 Number Key elementary reactions 分数峰值有所上升，O和·OH自由基摩尔分数峰 R11 O+CH台-OH+CH3 值有所下降.就敏感性而言，当甲烷体积分数为7% R32 O2+CHO+HO,+HCO 与1%时，影响甲烷的关键基元反应保持不变，促 R38 H+O20+-0H 进甲烷消耗的主要基本反应是R158、R53和R98. R53 H.+CH+CH:+H2 值得注意的是，在不同条件下，甲烷敏感性系数随 R98 OH+CH+CH:+H2O 预混气体体积分数的增加而减弱 R119 HO,+CHOH+CHO- 参考文献 R155 CH3020+CH0 R156 CH3+O2÷-OH+CH2O [1]Li Z J.Research status of low concentration coal mine methane utilization technology and application prospect.China Energy R158 CH:+CH:(+M)C,H (+M) Environ Prot,.2018,40(6):152 R161 CH:+CH2O+HCO+CH (李中军.低浓度煤层气利用技术研究现状及应用展望.能源与 R170 CHO+02÷HO2+CH20 环保，2018,40(6)：152) [2] Zhao J Y,Zhang YL.Deng J,et al.Key functional groups 内，得到了多元非线性回归公式.在特定温度下 affecting the release of gaseous products during spontaneous 加入特定体积分数的预混气体后，难以直接测量 combustion of coal.Chin J Eng,2020,42(9):1139 压力参数时，该公式可定量预测甲烷-空气混合物 (赵婧显，张永利，邓军，等.影响煤自燃气体产物释放的主要活 的最大爆炸压力 性官能团.工程科学学报，2020,42(9)：1139) (4)通过模拟分析不同体积分数的预混气体 [3] Liu Y,Zhang Y G,Zhao D F,et al.Experimental study on H·、O和OH自由基摩尔分数的变化趋势以及对 explosion characteristics of hydrogen-propane mixtures.Int/ Hydrogen Energy,2019,44(40):22712 甲烷进行敏感性分析可知，当甲烷体积分数为7% [4] Wang T,Luo Z M,Wen H,et al.The explosion enhancement of 时，随着预混气体体积分数的增加，H和OH自由 methane-air mixtures by ethylene in a confined chamber.Energy. 基摩尔分数峰值有所上升.此外，在加入体积分数 2021,214:119042内，得到了多元非线性回归公式. 在特定温度下， 加入特定体积分数的预混气体后，难以直接测量 压力参数时，该公式可定量预测甲烷−空气混合物 的最大爆炸压力. （4）通过模拟分析不同体积分数的预混气体 H·、O·和·OH 自由基摩尔分数的变化趋势以及对 甲烷进行敏感性分析可知，当甲烷体积分数为 7% 时，随着预混气体体积分数的增加，H·和·OH 自由 基摩尔分数峰值有所上升. 此外，在加入体积分数 为 1.6% 的其他四种预混气体后，O·自由基摩尔分 数的峰值达到最大值. 当甲烷体积分数为 11% 时，随着预混气体体积分数的增加，H·自由基摩尔 分数峰值有所上升，O·和·OH 自由基摩尔分数峰 值有所下降. 就敏感性而言，当甲烷体积分数为 7% 与 11% 时，影响甲烷的关键基元反应保持不变，促 进甲烷消耗的主要基本反应是 R158、R53 和 R98. 值得注意的是，在不同条件下，甲烷敏感性系数随 预混气体体积分数的增加而减弱. 参    考    文    献 Li  Z  J.  Research  status  of  low  concentration  coal  mine  methane utilization  technology  and  application  prospect. China Energy Environ Prot, 2018, 40（6）: 152 （李中军. 低浓度煤层气利用技术研究现状及应用展望. 能源与 环保, 2018, 40（6）：152） [1] Zhao  J  Y,  Zhang  Y  L,  Deng  J,  et  al.  Key  functional  groups affecting  the  release  of  gaseous  products  during  spontaneous combustion of coal. Chin J Eng, 2020, 42（9）: 1139 （赵婧昱, 张永利, 邓军, 等. 影响煤自燃气体产物释放的主要活 性官能团. 工程科学学报, 2020, 42（9）：1139） [2] Liu  Y,  Zhang  Y  G,  Zhao  D  F,  et  al.  Experimental  study  on explosion  characteristics  of  hydrogen–propane  mixtures. Int J Hydrogen Energy, 2019, 44（40）: 22712 [3] Wang T, Luo Z M, Wen H, et al. The explosion enhancement of methane-air mixtures by ethylene in a confined chamber. Energy, 2021, 214: 119042 [4] 5.708 5.710 5.712 5.714 5.716 −2 0 2 R32 R38 R53 R98 R119 R155 R156 R158 R161 R170 Sensitivity coefficient of CH4/10 4 Time/(10−3 s) 9.724 9.726 9.728 9.730 9.732 −3 −2 −1 0 1 2 3 4 Sensitivity coefficient of CH4/10 4 Time/(10−3 s) R32 R38 R53 R98 R119 R155 R156 R158 R161 R170 2.0 R32 0 4.874 4.876 4.878 4.880 4.882 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.5 1.0 1.5 R38 R53 R98 R119 R155 R156 R158 R161 R170 Sensitivity coefficient of CH4/10 4 Time/(10−3 s) 8.030 8.035 −3 −2 −1 0 1 2 3 4 Sensitivity coefficient of CH4/10 4 Time/(10−3 s) R32 R38 R53 R98 R119 R155 R156 R158 R161 R170 6.744 6.746 6.748 6.750 6.752 −3 −2 −1 1 2 3 0 R32 R38 R53 R98 R119 R155 R156 R158 R161 R170 Sensitivity coefficient of CH4/10 4 Time/(10−3 s) 12.014 12.016 12.018 12.020 12.022 −5 0 5 (a) (d) (b) (e) (c) (f) Sensitivity coefficient of CH4/10 4 Time/(10−3 s) R32 R38 R53 R98 R119 R155 R156 R158 R161 R170 图 9    加入不同体积分数的预混气体后，甲烷体积分数为 7% 的甲烷−空气混合物敏感性系数的变化趋势. （a）0%; （b）0.4%； （c）0.8%； （d）1.2%； （e）1.6%； （f）2.0% Fig.9     Variation  in  trend  of  the  sensitivity  coefficient  of  the  key  step  response  when  adding  premixedgases  with  different  volume  fractions  to  11% volume fraction of CH4 : （a）0%; （b）0.4%； （c）0.8%； （d）1.2%； （e）1.6%； （f）2.0% 表 2    甲烷爆炸链式反应中部分关键基元反应 Table 2    Some key elementary reactions in the methane explosion chain reaction Number Key elementary reactions R11 O·+CH4⇔·OH + CH3 · R32 O2+CH2O⇔HO2+HCO R38 H·+ O2⇔O·+·OH R53 H·+CH4⇔CH3 ·+H2 R98 ·OH+CH4⇔CH3 ·+H2O R119 ·HO2+CH3 ·⇔·OH+CH3O· R155 CH3 ·+O2⇔O·+CH3O· R156 CH3 ·+O2⇔·OH+CH2O· R158 CH3 ·+CH3 ·(+M)⇔C2H6 (+M) R161 CH3+CH2O⇔HCO+CH4 R170 CH3O+O2⇔HO2+CH2O · 346 · 工程科学学报，第 44 卷，第 3 期