近期,由北京理工大学、中煤科工集团重庆研究院有限公司、中国矿业大学(北京)等共同开发的《易燃易爆危险物质爆炸防控关键技术与装备》项目获评2019年度国家科学技术奖初评二等奖。

国民所需 亟待突破

       常见的石油、液化气等易燃易爆化学品,在生产、使用、储存、运输、销售及销毁等环节中,稍有不慎就好造成火灾爆炸事故,给国家和人民生命财产安全造成重大的损失。因而,易燃易爆危险物质爆炸防控是煤炭、石油化工、核电等国民经济支柱产业安全高效运行的重要保障,对我国经济社会稳定发展具有重要的战略意义。

       因此突破实际工况条件下爆炸事故点火源难以精准辨识的技术瓶颈,取得理论与技术创新,增强易燃易爆危险物质爆炸的防控水平,成为重要的研究方向。

技术装备 屡创佳绩

       针对瓦斯/煤尘、煤气、油气、金属及有机粉尘等典型易燃易爆危险物质,项目组成员经过多年的理论和技术创新,获得了以下成果:

       1、构建了多因素耦合作用下爆炸特性测试系统,揭示了易燃易爆物质爆炸点火机理,解决了特殊环境条件下爆炸特性测试难题;测定了500余种可燃粉尘的爆炸特性,建成了国内首个工业粉尘爆炸特性数据库,为粉尘爆炸事故预防提供数据支撑;建立了极端条件下爆炸极限预测模型,攻克了多因素耦合条件下爆炸极限难以实验测试和理论预测的难题。

       2、建立了易燃易爆危险物质流体动力学和化学反应动力学耦合模型,构造了物理量保正的高精度计算格式,研发了具有完全自主知识产权的多相爆炸高精度仿真软件,实现了5阶精度、上亿网格的模拟计算和软件的自主可控;揭示了多尺度火焰传播的火焰加速机理,给出了爆燃转爆轰的临界条件,为制定燃爆防控措施提供了理论依据;开展了煤矿内实际工况下的大规模爆炸试验,得到了无约束和复杂约束条件下爆炸传播特性,提出了基于图像处理的火焰传播速度计算方法,克服了传统手段的局限性。

       3、研发了多相惰性介质的协同抑爆技术,发明了新型复合防爆材料和中空格栅结构阻隔抑爆球体,实现了低体积占比的高效抑爆;提出了金属和非金属多孔材料阻隔爆技术和方法,实现了连续、多次爆炸阻隔;研发了基于爆燃波结构的自启闭安全泄放技术,实现了压力泄放和火焰淬熄双重功能;研发了基于三明治复合结构的抗冲击吸能结构,突破了轻质结构的超强抗爆性能。

       4、研发了非电气防爆设备性能测试分析系统、毫秒级多相抑爆装备、复用型高效阻隔爆装备、无焰安全泄爆装备和超性能抗爆装备等系列爆炸防控装备,打破了国外对爆炸防控装备长期的技术垄断,形成了多参数实时监测、预警和抑爆、阻隔爆、泄爆及抗爆装备智能联动的软硬件一体化系统,已广泛应用于石油石化、建筑隧道、热电核电、煤矿、烟草、食品药品等行业。

国际领先 效益显著

       项目形成了易燃易爆危险物质爆炸防控理论、技术与装备体系。教育部科技发展中心组织专家进行了成果评价:“该成果在爆炸防控机理研究方面取得了突破,形成了系列具有自主知识产权的成套关键技术与装备,研究成果整体达到国际先进水平,在高精度大规模爆炸仿真软件、复杂环境下主动隔爆和抑爆装备方面具有国际领先水平。”

       项目成果在全国31个省市自治区的石油化工、煤矿、煤化工、热点核电、烟草等行业获得应用,装备出口至马来西亚、阿根廷等13个国家,取得了显著的社会和经济效益。

       与此同时,项目成果有效减少了易燃易爆危险物质爆炸事故的发生,推动了爆炸安全防护制造产业进步,提高了核(热)电站、燃气管网、涉爆粉尘场所以及危险物质仓储区域等重要场所的爆炸安全防护技术水平,为安全生产提供了重要的技术保障。为爆炸事故调查分析提供了重要的理论依据与关键技术支撑,取得了显著应用效果。