含茶多酚细水雾抑制甲烷爆炸有效性试验研究.pdf

灭火系统设计Fire Science and Technology,December 2023,Vol.42,No.12含茶多酚细水雾抑制甲烷爆炸有效性试验研究杨克,杜晓阳,邢志祥,纪虹（常州大学 安全科学与工程学院，江苏 常州 213164）摘要：为研究含茶多酚添加剂的细水雾对抑制甲烷爆炸的有效性，采用自制的亚克力半封闭管道进行抑爆试验，研究了茶多酚（TP）添加剂浓度变化对火焰传播速度、爆炸超压等参数的影响。结果表明：对体积分数为 9.5%的甲烷，相同时间内，茶多酚添加剂质量分数为 10%时，细水雾的抑爆性能最为显著，较纯甲烷自由爆炸时火焰传播速度、最大爆炸超压分别下降了34.18%、59.41%；较纯水细水雾分别下降了 16.15%、41.01%；茶多酚通过酚羟基消耗 H、O 等自由基的化学作用及吸热惰化的物理作用协同抑制，阻断了甲烷爆炸的链式反应，从而有效抑制甲烷爆炸。可见，茶多酚作为细水雾添加剂对甲烷爆炸具有良好的抑制效果。关键词：茶多酚；细水雾；甲烷爆炸；抑爆机理；爆炸超压；火焰传播速度中图分类号：X932；TE88 文献标志码：A 文章编号：1009-0029（2023）12-1688-06甲烷作为瓦斯和天然气的主要成分，在生产、存储及运输中一直都存在不可忽视的安全问题，一旦发生爆炸将给人民的生命财产造成严重的损失1-2。因此，研究其爆炸抑制对减少相关爆炸事故，保障人民群众的生命安全具有重要意义。细水雾在抑爆领域已得到广泛研究，CAO X Y 等3对比不同水雾粒径及雾化方式对甲烷爆炸抑制的效果发现，水雾粒径对抑爆效果有显著影响，且超声波雾化得到的水雾粒径具有更大的比表面积，抑爆效果更优。为了进一步提高细水雾的抑爆效果，广大学者也探索出了含不同类型添加剂的超细水雾4-6。刘江虹等7进行了多种氯化物抑制甲烷爆炸的有效性试验，结果表明含金属氯化物的细水雾在抑爆过程中吸收大量热量，化学抑制与传热阻力共同作用。YU M G 等8-11研究了荷电 NaCl超细水雾对甲烷气体燃爆的抑制作用，结果表明荷电超细 水 雾 对 甲 烷 燃 烧 的 火 焰 有 明 显 的 减 弱 效 果。裴 蓓等12-13研究了含钾盐添加剂的 CO2双流体水雾对甲烷/空气爆炸火焰传播的抑制效果，结果表明 4种钾盐添加剂的抑制作用由强到弱依次为：K2CO3 K2C2O4 KCl KH2PO4，且整个爆炸体系中火焰自由基 O、H、OH 的数量明显减少，说明钾盐添加剂与 CO2双流体水雾具有协同抑制瓦斯爆炸的作用。杨克等14-15通过选用全氟丁基磺酸钾（PPFBS）氟碳表面活性剂作为添加剂，经单因素试验和三因素三水平正交试验，研究了含 PPFBS 的超细水雾对管道中甲烷燃烧、爆炸的抑制效果。纪虹等16受甲烷氧化菌启发，从生物角度出发以 NMS 培养基培养了生物添加剂甲烷氧化菌，并进行了相关的降解与抑制爆炸试验。文献 17-20 进行了含 NaHCO3的水雾对甲烷/空气混合物吸附性能的模拟和数值研究，以及含甲基膦酸二甲酯（DMMP）的水雾抑制氢气喷射火的相关研究，从吉布斯自由能角度阐释了自由基消耗的微观反应。赵乘寿等21研究了含磷酸二氢铵的细水雾试验，结果表明加入磷酸二氢铵后，由于物理和化学作用反应区火焰温度明显降低，且大大缩短了火焰传播时间。可以发现，现有关于水雾添加剂的研究多为不同种类的无机盐及化学合成物，其环境污染性及对水雾发生装置的腐蚀作用有待考量。因此，探索一种更为高效无害、绿色健康的水雾添加剂逐渐受到人们的关注。近年来生物质材料的研究不断深入，在食品、环境领域的研究成果丰硕，但将生物质材料应用于抑爆领域的研究鲜有报道。茶多酚（TP）作为一种在茶叶中普遍存在的多酚类生物质材料，因其具有很强的清除氧自由基活性的能力，已经被广泛研究和认可22-23，且茶多酚极易溶于水，是常用的抗氧化剂，这也为将茶多酚应用于抑爆领域提供了可能。基于此，笔者利用自主搭建的预混甲烷气体燃爆试验平台，将茶多酚作为细水雾添加剂，通过改变添加剂浓度观察其对火焰传播速度、甲烷最大爆炸超压等关键抑爆参数的影响，以期找到最佳的抑爆浓度，并深入分析其抑爆机理。旨在为煤矿开采巷道、天然气管道等受限空间的细水雾抑爆技术奠定科学基础，为甲烷爆炸防护提供参考。1试验系统1.1试验装置及材料试验系统主要包括自制的亚克力爆炸管道、电磁脉冲点火系统、预混气体充装系统、数据采集与存储系统和细水雾发生输送系统，如图 1 所示。通过试验系统，可以得到爆炸全过程的动态参数，如爆炸超压、火焰传播速度等。试验所用爆炸管道内部尺寸为 50 mm50 mm 1 000 mm。管道侧面中间位置设有直径为 30 mm 的阀门水雾输送口，另有几个小孔，用于安装压力传感器等，两端封装有聚乙烯薄膜。点火系统由点火控制器和安装在基金项目：国家自然科学基金项目(52204204)；常州市科技支撑计划（社会发展）（CE20235039）管道侧壁的点火电极组成。通过拍摄火焰冲击波传播过程来分析火焰。配气系统主要由一个 30 L 的甲烷气瓶、一个 ALICAT 气体流量控制器和若干排气阀构成。细水雾发生及输送系统由 WH-2000 超声波雾化器及各阀门连接装置组成，雾化量2 mL/min，产生的水雾粒径均小于 200 m。1.2试验流程试验开始前对管道进行清理干燥并配置一定浓度的茶多酚溶液，共设计 7种工况，每种工况做 35次重复试验。在 9.5%甲烷充装后打开水雾发生装置及阀门，静置30 s后点燃，清晰记录爆炸过程火焰冲击波的全部过程。2试验结果与分析2.1不同 TP细水雾对爆炸超压影响分析图 2 为 9.5%甲烷/空气爆炸时爆炸压力随时间的变化。可以看出，爆炸压力先升高后降低，压力曲线总体较为平稳，最大爆炸超压达到 208 kPa。这是由于当 9.5%的甲烷/空气混合物被点燃时，大量热量在管道中迅速积累，使得气体膨胀，压力迅速增加，在冲破管道后区聚乙烯薄膜后压力得到释放从而逐渐归于平稳。结合高速摄影仪拍摄的火焰传播图像，甲烷爆炸冲击波在泄放孔处突破 PVC膜时约 142 ms形成压力峰。不同 TP 含量的细水雾抑制甲烷爆炸超压变化见图3。随着添加剂的加入，作为抗氧化剂的茶多酚分子不断消耗管道内的活性自由基，管内氧气体积分数逐渐降低，随爆炸过程的进行，环境温度升高，水雾蒸发带走部分热量。同时也使得酚羟基加速脱氢，其自身的亲氧官能团争夺 H、O 等关键自由基的反应变得愈发剧烈。在茶多酚水雾的作用下，部分燃烧氧化反应的电子跃迁也可能会受到影响，导致火焰的亮度有所变化。但由于茶多酚的抗氧化性并不是在瞬间发挥作用的，且受酚类物质的含量影响较大，因此，在火焰冲破 PVC薄膜前未能完全抑制火焰传播。在火焰冲破 PVC 膜完成泄压过程前，出现短暂的压力峰，这是由于管道内空气中部分 CO2分子微溶于水，以及茶多酚的部分耗氧作用导致管内 O2、CO2含量出现短暂的降低，且该过程茶多酚耗氧反应较为缓慢故而压力变化趋势并不明显。后由于爆炸过程中产生的高温环境使得茶多酚分子剧烈氧化产生部分 CO2以及水蒸气，由此导致环境中气体膨胀导致压力骤升，随后火焰冲破薄膜压力得到释放，管内压力逐渐归于平稳。各工况下压力变化的趋势基本相似，但最终恢复到常压状态经历的时间有所区别，这可能是由于爆炸火焰前峰面在到达 PVC 膜时的温度有所差异，进而导致形成的破裂口大小不一致造成的。质量流量控制器点火控制器点火电极数据采集系统高速摄影仪同步控制器计算机聚乙烯薄膜排气孔爆炸管道超细水雾发生器压力传感器挡板空压机气体质量流量计CH4Air图 1试验装置示意图Fig.1Schematic diagram of the experimental device传播时间/ms0 100 200 300 400 500 600 700爆炸超压/kPa200150100500图 29.5%甲烷/空气爆炸时爆炸压力随时间的变化Fig.2Explosion pressure change over time for a 9.5%methane/air explosion时间/ms0 100 200 300 400 500 600 700200150100500爆炸超压/kPa2001000时间/ms0 100 200 300 400 500 600 700200150100500爆炸超压/kPa12080400100时间/ms0 200 400 600 700200150100500爆炸超压/kPa504030100（a）纯水细水雾（b）含 3.3%TP细水雾（c）含 6.7%TP细水雾93 961002060408091 93 96 98时间/ms0 100 200 300 400 500 600 700200150100500爆炸超压/kPa70605040时间/ms0 200 400 600 700200150100500爆炸超压/kPa5088时间/ms0 100 200 300 400 500 600 700200150100500爆炸超压/kPa160800（d）含 10.0%TP细水雾（e）含 13.3%TP细水雾（f）含 16.7%TP细水雾9495969697989810015 314552 778590939598100图 3不同 TP含量细水雾抑制甲烷爆炸超压变化Fig.3Inhibition of methane explosion overpressure changes by fine water mist with different TP contents1688消防科学与技术2023年 12 月第 42 卷第 12 期管道侧壁的点火电极组成。通过拍摄火焰冲击波传播过程来分析火焰。配气系统主要由一个 30 L 的甲烷气瓶、一个 ALICAT 气体流量控制器和若干排气阀构成。细水雾发生及输送系统由 WH-2000 超声波雾化器及各阀门连接装置组成，雾化量2 mL/min，产生的水雾粒径均小于 200 m。1.2试验流程试验开始前对管道进行清理干燥并配置一定浓度的茶多酚溶液，共设计 7种工况，每种工况做 35次重复试验。在 9.5%甲烷充装后打开水雾发生装置及阀门，静置30 s后点燃，清晰记录爆炸过程火焰冲击波的全部过程。2试验结果与分析2.1不同 TP细水雾对爆炸超压影响分析图 2 为 9.5%甲烷/空气爆炸时爆炸压力随时间的变化。可以看出，爆炸压力先升高后降低，压力曲线总体较为平稳，最大爆炸超压达到 208 kPa。这是由于当 9.5%的甲烷/空气混合物被点燃时，大量热量在管道中迅速积累，使得气体膨胀，压力迅速增加，在冲破管道后区聚乙烯薄膜后压力得到释放从而逐渐归于平稳。结合高速摄影仪拍摄的火焰传播图像，甲烷爆炸冲击波在泄放孔处突破 PVC膜时约 142 ms形成压力峰。不同 TP 含量的细水雾抑制甲烷爆炸超压变化见图3。随着添加剂的加入，作为抗氧化剂的茶多酚分子不断消耗管道内的活性自由基，管内氧气体积分数逐渐降低，随爆炸过程的进行，环境温度升高，水雾蒸发带走部分热量。同时也使得酚羟基加速脱氢，其自身的亲氧官能团争夺 H、O 等关键自由基的反应变得愈发剧烈。在茶多酚水雾的作用下，部分燃烧氧化反应的电子跃迁也可能会受到影响，导致火焰的亮度有所变化。但由于茶多酚的抗氧化性并不是在瞬间发挥作用的，且受酚类物质的含量影响较大，因此，在火焰冲破 PVC薄膜前未能完全抑制火焰传播。在火焰冲破 PVC 膜完成泄压过程前，出现短暂的压力峰，这是由于管道内空气中部分 CO2分子微溶于水，以及茶多酚的部分耗氧作用导致管内 O2、CO2含量出现短暂的降低，且该过程茶多酚耗氧反应较为缓慢故而压力变化趋势并不明显。后由于爆炸过程中产生的高温环境使得茶多酚分子剧烈氧化产生部分 CO2以及水蒸气，由此导致环境中气体膨胀导致压力骤升，随后火焰冲破薄膜压力得到释放，管内压力逐渐归于平稳。各工况下压力变化的趋势基本相似，但最终恢复到常压状态经历的时间有所区别，这可能是由于爆炸火焰前峰面在到达 PVC 膜时的温度有所差异，进而导致形成的破裂口大小不一致造成的。质量流量控制器点火控制器点火电极数据采集系统高速摄影仪同步控制器计算机聚乙烯薄膜排气孔爆炸管道超细水雾发生器压力传感器挡板空压机气体质量流量计CH4Air图 1试验装置示意图Fig.1Schematic diagram of the experimental device传播时间/ms0 100 200 300 400 500 600 700爆炸超压/kPa200150100500图 29.5%甲烷/空气爆炸时爆炸压力随时间的变化Fig.2Explosion pressure change over time for a 9.5%methane/air explosion时间/ms0 100 200 300 400 500 600 700200150100500爆炸超压/kPa2001000时间/ms0 100 200 300 400 500 600 700200150100500爆炸超压/kPa12080400100时间/ms0 200 400 600 700200150100500爆炸超压/kPa504030100（a）纯水细水雾（b）含 3.3%TP细水雾（c）含 6.7%TP细水雾93 961002060408091 93 96 98时间/ms0 100 200 300 400 500 600 700200150100500爆炸超压/kPa70605040时间/ms0 200 400 600 700200150100500爆炸超压/kPa5088时间/ms0 100 200 300 400 500 600 700200150100500爆炸超压/kPa160800（d）含 10.0%TP细水雾（e）含 13.3%TP细水雾（f）含 16.7%TP细水雾9495969697989810015 314552 778590939598100图 3不同 TP含量细水雾抑制甲烷爆炸超压变化Fig.3Inhibition of methane explosion overpressure changes by fine water mist with different TP contents1689Fire Science and Technology,December 2023,Vol.42,No.12图 4 为不同工况下的压降效果对比，可以看出含10%TP 的工况对爆炸超压的抑制效果最优。最大爆炸超压相较于纯甲烷自由爆炸下降 59.41%，相较于纯水细水雾工况下，最大爆炸超压下降 41.01%。随着添加剂质量分数进一步增大，其抑制效果下降，这是因为添加剂含量过大水雾沉降速率大大提高，在管道中停留时间大幅缩减，不能更好地发挥抑制作用。图 5为含不同质量分数 NaCl细水雾对相同条件下甲烷爆炸超压抑制效果对比。可以看出，含 5%NaCl 添加剂水雾的抑制效果低于纯水雾。当增大添加剂含量时，抑制效果明显增强，且总体趋势趋于一致，含 10%NaCl添 加 剂 抑 制 效 果 最 优。最 优 工 况 下 最 大 爆 炸 压 力 为98.752 kPa，较 于 纯 甲 烷 压 力 下 降 52.69%，相 较 于10%TP 细水雾的 84.739 2 kPa（压降 59.41%）而言，其压降效果有所不足，即 TP细水雾对爆炸超压的抑制效果相对更优。这是由于茶多酚作为抗氧化剂在氧化燃烧过程中起到抑制作用，其酚羟基水解后部分脱氢导致燃烧反应正向进行的难度增加，出现了相对较低的爆炸超压。这与郑言等24对于抗氧化性作用的原理解释一致。2.2火焰图像与传播速度分析图 6为含不同 TP质量分数的细水雾下甲烷爆炸火焰传播过程。可以看出，添加 TP对甲烷爆炸火焰的传播过程有明显影响。细水雾在同一时刻可以明显降低火焰前峰的传播速度。火焰峰面的连续滞后和火焰峰面传播速度的减小表明火焰传播的抑制效果增强。此外，“指型”“平原型”和“郁金香型”火焰峰面的出现距离也依次延长，表明不同质量分数的茶多酚添加剂对火焰传播的抑制能力有明显差异，主要表现在火焰峰面前进距离的不断降低和火焰传播到管道末端所需时间的增加（从 132 ms增加到 195 ms）。另外，相较于纯甲烷的工况，火焰亮度也有较大差异。随着 TP质量分数的增加，火焰由紫红色向橘黄色、亮黄色转变，且亮度增加较明显，浓度超过最佳值后火焰又逐渐变暗。这是由于水雾的吸热作用及茶多酚的酚羟基参与争夺 H 自由基等导致甲烷燃烧的剧烈程度不同导致的。图 7为不同工况下的火焰传播速度。结果表明，各工况下火焰传播速度均表现出“双峰”现象。由于水雾填充方式的原因，甲烷爆炸前期管道中区与前后区水雾粒径分布有一定差异，水雾在爆炸后吸热作用有限、且 TP 对于管道自由基的消耗强度不如中、后区，因此火焰速度表现出“第一峰”。随着火焰的持续向前推进，爆炸的冲击波将部分粒径相对更小的水雾颗粒向前推移，导致后区水雾吸热作用增强，管道内自由基进一步减少、氧含量降低，对火焰传播的抑制作用加强，从而形成了弱于第一峰值的第二峰。限于管道规格，水雾环境下甲烷爆炸前驱波对第二速度峰值的影响更大，因而峰值表现较紊乱，选取首峰作为火焰速度抑制效果的依据。可以看出，含10%TP 的水雾对火焰速度的抑制效果最优，这与爆炸超压分析的结果一致。表 1为不同工况下火焰的传播速度峰值及对应时刻。其中，v1为第一次速度峰值，t1为对应出现时间；v2为第一传播时间/ms0 200 400 600 800爆炸超压/kPa200纯甲烷纯超细水雾3.3%TP6.7%TP10%TP13.3%TP16.7%TP10001 000传播时间/ms爆炸超压/kPa706050403020 60 100 140图 4不同 TP质量分数对甲烷爆炸超压的影响Fig.4Effects of different TP mass fraction on methane explosion overpressure时间/ms0 200 400 600 800爆炸超压/kPa200纯甲烷纯水5%NaCl7.5%NaCl10%NaCl12.50%NaCl10001 000时间/ms爆炸超压/kPa3025201510512.5 50.0 87.5图 5含不同质量分数 NaCl细水雾对甲烷爆炸超压的影响Fig.5Effects of water mist with different NaCl mass fraction on methane explosion overpressure0 ms22 ms44 ms88 ms132 ms0 ms22 ms33 ms44 ms90 ms132 ms202 ms0 ms13 ms39 ms52 ms78 ms130 ms169 ms0 ms16 ms48 ms96 ms128 ms176 ms224 ms0 ms15 ms30 ms75 ms105 ms150 ms195 ms0 ms15 ms45 ms90 ms104 ms135 ms165 ms190 ms0 ms13 ms39 ms96 ms122 ms145 ms163 ms（a）纯甲烷（d）6.7%TP超细水雾（b）纯水超细水雾（c）3.3%TP超细水雾（f）13.3%TP超细水雾（e）10%TP超细水雾（g）16.7%TP超细水雾图 6不同工况下火焰传播过程Fig.6Flame propagation process at different conditions1690消防科学与技术2023年 12 月第 42 卷第 12 期次速度峰值，t2为对应出现时间。峰值出现的时间不同，但首峰出现时间均在 60 ms前，此时火焰均未到达管道中部，v2出现时刻火焰传播位置也大多在管道后区，这一现象与火焰传播过程图基本吻合。值得注意的是，在 TP质量分数为 10.0%时，t1更小，t2更大。这可能是部分 TP 受热析出炭化结晶的原因，在传播过程中具有壁面效应，一定程度上阻碍了火焰传播。且随着 TP添加量增加，水雾的吸热性能会降低。但由于该过程中管道整体环境仍处于可燃范围，故火焰持续时间更长。表 2为不同工况下的最大火焰速度对比。可以看出，含 TP 细水雾对于甲烷爆炸火焰传播速度的抑制作用强于含 NaCl添加剂水雾，但当添加剂含量超过一定值时其抑制效果将弱于纯水细水雾。值得注意的是，两添加剂在 相 同 质 量 分 数 下，TP 添 加 剂 的 抑 爆 优 势 明 显 强 于NaCl，但 TP添加剂对于浓度变化的敏感性也更高。这可能是由于，TP 超过一定值后，在爆炸火焰高温环境中会发生热解，部分键能较弱的化学键断裂炭化进而影响抑爆效果。2.3抑制机理分析甲 烷 燃 爆 链 式 反 应 过 程 中 产 生 的 自 由 基 主 要 有HO2、O、OH、HCO、H 和 CH 等。细水雾添加剂等对甲烷爆炸的抑爆作用主要是通过与上述关键自由基发生取代反应或中和反应，使得甲烷爆炸过程中自由基含量降低，链式反应中断，从而抑制甲烷爆炸。茶多酚作为典型的抗氧化剂，本身含有多个酚羟基，这些酚羟基可以通过高能态电子转移反应抵消氧化反应。当茶多酚中的一个酚羟基失去电子，会成为自由基，但其他基团可以将电子转移给这个自由基，使其恢复稳定状态。自由基是导致氧化反应的主要原因，而茶多酚具有较强的还原性，可以捕捉并中和自由基，从而减少氧化反应的发生。在爆炸过程中茶多酚将优先争夺 H、O、OH 等关键自由基形成更为稳定的醛与醌类苯酚等物质，后由于爆炸产生的高温环境而发生热解或剧烈氧化形成H2O 和 CO2。反应生成的 CO2除了以稳定的第三体参与链式反应碰撞过程外，还在一定程度上进一步降低了管道的氧含量，从而在链引发过程中不仅促进 CH3自由基的消耗，也破坏和阻碍了甲烷的氧化进程，见图 8 抑爆机理图。传播时间/ms050100150200传播速度/m/s252015105纯甲烷纯水超细水雾3.3%TP超细水雾6.7%TP超细水雾10%TP超细水雾13.3%TP超细水雾16.7%TP超细水雾纯甲烷纯水超细水雾3.3%TP超细水雾6.7%TP超细水雾10.0%TP超细水雾13.3%TP超细水雾16.7%TP超细水雾图 7不同工况的火焰传播速度Fig.7Flame propagation speed under different conditions表 1火焰的传播速度峰值及对应时刻Table 1Peak propagation velocities of flame and the corresponding momentsTP质量分数03.3%6.7%10.0%13.3%16.7%t1/ms443948265260v1/m/s16.616.615.713.918.218.8t2/ms143135156192117135v2/m/s12.411.214.611.416.616.8表 2不同工况下的最大火焰速度Table 2Maximum flame speed under different conditions类型纯甲烷纯细水雾含 TP细水雾含 NaCl细水雾质量分数-3.3%6.7%10.0%13.3%16.7%5.0%7.5%10.0%12.5%最大火焰速度/m/s21.1816.6215.7315.6713.9418.1518.7716.7216.1215.6116.59相较于纯甲烷下降率-21.53%25.73%26.02%34.18%14.31%11.38%21.06%23.89%26.30%21.67%相较于纯细水雾下降率-5.35%5.72%16.13%-9.21%-12.94%-0.60%3.01%6.08%0.18%OHOHOHOHOHOHTP制成溶液水解-得游离基278 K,搅拌 30 minTP参与争夺 H、O 自由基（抗氧化性）争 夺 O 形 成 酚 类苯酚，消耗自由基、降低管道氧浓度；爆炸高温环境导致TP剧烈氧化，形成H2O、CO2；CO2进一步降低氧浓度；自由基含量不足、氧浓度过低，链式反应终止；甲烷爆炸链式反应：OHO HCH4+HOH2O+CH3CH4+HCH3+H2CH3+O2CH2O+OHH2+OOH+H OHTP（溶液）OHOHO O2物理效应：水雾吸热惰化，甲烷体积分数不足，燃烧优势降低化学效应：关键自由基减少，燃烧（氧化）反应受到抑制爆炸超压明显降低、火焰速度明显减弱。图 8含 TP细水雾抑制甲烷爆炸机理图Fig.8Mechanism of suppressing methane explosion by water mist containing TP1691Fire Science and Technology,December 2023,Vol.42,No.12同时，水雾本身的吸热惰化效应以及管道反应区的器壁效应增加了链式反应继续进行的难度，这也符合一些学者对于甲烷爆炸链式反应过程的微观解释。3结 论自行设计搭建了含添加剂的细水雾抑制 9.5%甲烷/空气预混气体爆炸的可视化试验平台，研究了含 TP添加剂的水雾对甲烷爆炸抑制的有效性，分析了甲烷爆炸火焰传播特性和爆炸超压特性等参数变化，并阐述了抑爆机理。得到如下结论。1）含茶多酚的细水雾对甲烷爆炸有明显的抑制作用，且随着 TP 增加，抑制效果呈现出先增强再减弱的总体趋势。对体积分数为 9.5%的甲烷，相同时间内，茶多酚添加剂质量分数为 10%时，抑爆性能最为显著，较纯甲烷自由爆炸的火焰传播速度、最大爆炸超压分别下降34.18%、59.41%；较纯细水雾分别下降 16.15%、41.01%。2）TP 添加剂抑制甲烷爆炸的主要机理是茶多酚的酚羟基参与争夺甲烷爆炸反应过程中产生的 H、O 等自由基，降低了自由基浓度，阻断了甲烷爆炸的链式反应。同时水雾的吸热作用降低了反应体系的温度，减弱了自由基活性。3）茶多酚作为细水雾抑爆添加剂的实践，将为甲烷的安全生产、储运及使用提供新的思路。参考文献：1 杨克,纪虹,邢志祥,等.含草酸钾的超细水雾抑制甲烷爆炸的特性J.化工学报,2018,69(12):5359-5369.2 余明高,阳旭峰,郑凯,等.我国煤矿瓦斯爆炸抑爆减灾技术的研究进展及发展趋势J.煤炭学报,2020,45(1):168-188.3 CAO X Y,ZHOU Y Q,WANG Z R,et al.Experimental research on hydrogen/air explosion inhibition by the ultrafine water mistJ.International Journal of Hydrogen Energy,2022,47(56):23898-23908.4 INGRAM J M,AVERILL A F,BATTERSBY P,et al.Suppression of hydrogen/oxygen/nitrogen explosions by fine water mist containing sodium hydroxide additiveJ.International Journal of Hydrogen Energy,2013,38(19):8002-8010.5 CHAO M,ZHU S B,JIA L T,et al.Surfactantcontaining water mist suppression pool fire experimental analysisJ.Procedia Engineering,2014,84:558-564.6 SONG Y F,ZHANG Q.Quantitative research on gas explosion inhibition by water mistJ.Journal of 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polyphenol additive was 10.0%,the explosion suppression performance was the most significant,and the flame propagation velocity and maximum explosion overpressure decreased by 34.86%and 59.41%,respectively,compared with that of pure methane under free explosion.Compared with pure water ultrafine water mist,it decreased by 21.56%and 41.01%,respectively.Through the chemical action of the consumption of free radicals such as