基于Factsage的金属硫化矿尘爆炸过程产物分析*

为研究金属硫化矿尘爆炸的过程与产物，预防与控制其粉尘发生爆炸，在20 L爆炸球中开展金属硫化矿尘爆炸试验，发现存在磁黄铁矿含量越高爆炸产物颜色越红的现象。为揭示这一现象的本质，应用XRD对爆炸产物进行分析，基于Factsage软件模拟计算黄铁矿矿尘与磁黄铁矿矿尘爆炸过程。结果表明:产物中含有的Fe2O3是主要致色原因；最终产物除固体Fe2O3外还存在气体SO2，SO3，反应中间过程主要固体产物为Fe2(SO4)3；在磁黄铁矿与黄铁矿含硫量相同或质量相同时，Fe2O3的生成量磁黄铁矿较黄铁矿多，且磁黄铁矿含硫量越多Fe2O3生成量越多，模拟计算结果与试验现象一致，研究结果可为分析金属硫化矿尘爆炸过程提供理论与数据支撑。     

巷道中硫化矿尘爆炸时火焰的蔓延

在黄铁矿进行爆破时,存在着硫化矿尘爆炸的危险,爆炸火焰蔓延区内空气的瞬时温度高达1200℃,气体含硫浓度达7～2%。为了采取安全措施,必须根据爆破工作参数和采矿技术条件及时预测火焰蔓延区的可能规模在捷格嘉尔斯克、罗莫夫斯克,克拉斯诺格瓦尔杰斯克和其他矿山的高硫(40～50%)、坚硬黄铁矿中掘进独头巷道时,进行过确定硫化矿尘爆炸时火焰蔓延区规模的试     

管道内瓦斯爆炸传播的试验研究

运用大型试验管道对瓦斯爆炸传播规律进行试验研究,并对瓦斯爆炸压力峰值、火焰速度和呈现时间进行分析,得出:在不出现爆轰的前提下,爆源点附近的压力峰值是全管道的最大值;爆炸压力峰值在沿管道的传播过程中从爆源点附近是先增大后减小,然后再逐渐增大且压力峰值最早呈现在出口附近;火焰传播速度随着传播距离的增大而逐渐增大且在爆炸初期增大速率更快;瓦斯浓度对爆炸压力峰值、火焰传播速度和呈现时间等都有重要影响。     

基于FLACS的地下暗厨房燃气爆炸数值模拟

为更好地按抗爆要求设计地下暗厨房,利用FLACS软件建立含地下暗厨房的某民用建筑有限元模型,研究气云尺寸、点火位置、障碍物的形状以及位置和尺寸对燃气爆炸压力的影响,并根据数值模拟结果确定爆炸对暗厨房结构的损伤程度。研究表明：在暗厨房中,随着气云尺寸增大,爆炸对建筑物损坏程度也加大。点火位置在厨房、通风井和客厅时,压力峰值分别为41.9、19.5和3.25 kPa。障碍物的存在会使爆炸产生更大的压力,障碍物截面形状为正方形时的压力峰值远大于圆形和长方形;障碍物越靠近点火位置,压力峰值越大;随着障碍物截面尺寸增加,压力峰值不断升高,电梯区域附近压力峰值上升幅度最大。地下暗厨房燃气爆炸产生的冲击波对地上空间影响大于传统厨房。     

大尺度管道中煤粉爆炸的试验研究

煤粉爆炸传播特性的试验研究对于深入了解和预防矿井煤尘爆炸事故有重要意义。利用自制的长29.6 m,内径199 mm的试验管道,对煤粉-空气混合物爆炸压力波传播过程进行试验研究。采用压电传感器测量压力信号,得到爆炸压力波沿管道传播过程中不同测点处的压力时间历程曲线,探讨煤粉粒度和浓度对其爆炸超压的影响规律。结果表明:煤粉-空气混和物在弱点火条件下能够实现粉尘火焰的形成和传播。煤粉爆炸压力波传播过程中速度为400~430 m/s,峰值超压为68~72 kPa。煤粉爆炸峰值超压随着煤粉粒度的减小而增大,但煤粉粒度对其爆炸峰值超压的影响程度随着浓度的增加将逐渐减弱。     

湿润剂溶液在硫化矿矿尘中的反向湿润行为研究

采用毛细管反向渗透湿润实验方法,研究了两种阴离子型湿润剂对两种硫化矿矿尘的反渗长度与反渗时间的关系.在实验中,环境和溶液的温度不高(20℃左右),所选的两种湿润剂对硫化矿矿尘都具有一定的改善湿润效果作用,试剂A比试剂B稍好.在反渗长度1 cm内,其反渗长度与反渗时间接近线性关系;反渗长度增大,其反渗长度与反渗时间近乎成抛物线的关系.研究结果显示,用毛细管反渗湿润法研究湿润剂对硫化矿矿尘的湿润行为时,反渗时间与反渗长度的关系基本可用Washburn方程描述;但除了方程中所含的参数外,还存在着诸多的影响因素,如几何条件、矿尘的物理化学性质、湿润剂的种类和浓度梯度等.     

管道内瓦斯爆炸温度与压力峰值试验研究

为分析瓦斯爆炸的火焰温度及压力峰值在管道中的传播规律,采用瓦斯管网爆炸测试系统进行试验,通过爆炸压力和爆炸火焰温度采集系统采集数据。在相同点火能量和点火位置的条件下,分析了体积分数对瓦斯爆炸的温度峰值和压力峰值的影响,及温度峰值和压力峰值随管道距离的变化规律。结果表明:当瓦斯体积分数低于9.5%时,温度峰值和压力峰值随瓦斯体积分数增大而增大;同一体积分数下,温度峰值最大值出现在最接近爆源的位置,并呈逐渐下降的趋势,接近爆源的温度峰值下降较明显,随管道延长,温度峰值的下降减慢且趋于平缓;温度峰值与传播距离近似呈三次函数关系;冲击波压力峰值随管道传播呈先上升后下降再上升的波动性变化。     

泄压点火不同端管道内甲烷爆炸特性数值模拟

结合气体爆炸传播机理,利用FLACS软件对泄压点火不同端两种方式(泄压口通径为25 mm和泄压口完全开放)下甲烷的爆炸过程进行数值模拟,获得了5种体积分数甲烷的爆炸特性参数,分析得出:两种不同泄压方式下,10%,9.5%,11%体积分数的甲烷爆炸特性变化趋势接近,7%,8%的甲烷较前三者有所延迟;5种甲烷在管道中心处的最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率、最大爆炸压力下降速率、温度峰值都随甲烷体积分数的增大而逐渐上升,在10%时达到最大,继续增加甲烷体积分数则出现下降趋势,最大爆炸压力时间变化趋势与其相反;管道中心处的爆炸产物浓度随着甲烷体积分数的增大而增大,与泄压方式无关;增大管道泄压口面积有利于爆炸压力以及爆炸高温高压气体的释放,使得各体积分数甲烷的最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率、最大爆炸压力下降速率、温度峰值均下降,到达最大爆炸压力的时间均增大。     

点火能对液化石油气爆炸压力影响的试验研究

探讨点火能对多元爆炸性混合气体爆炸威力的影响.以密闭爆炸筒(20 L)内液化石油气(体积分数为5%)-空气混合气体为研究对象,逐步提高点火能量引爆混合气体,分析气体爆炸压力波形图的变化.结果表明,点火能量对气体爆炸压力的影响存在一定规律性,即液化石油气最大爆炸压力的上升速率和爆炸场中的负压峰值都随着点火源能量的增强而增加,但爆炸场中正压峰值的变化不大.本研究对深入认识多元爆炸性混合气体的爆炸特性,以及丰富和完善气体爆炸理论具有一定的参考价值.     

泄爆导管对球形容器内气体爆炸泄放过程影响的试验

设计了球形容器内气体爆炸通过导管泄爆的试验系统,选用体积分数为10%(特殊说明除外)的甲烷和空气预混气体开展试验,研究了泄爆导管长度、容器容积、点火位置、气体体积分数、破膜压力等因素的影响。结果表明:泄爆导管越长,容器内的正压力峰值和负压力峰值越大;密闭爆炸时,球形容器的容积对爆炸压力峰值几乎无影响;不同容积球形容器内气体爆炸通过相同导管泄爆时(导管长度均为6 m,直径均为0.06 m),容积大的容器内的压力锋值为小容器压力值的3.3倍,且大容器内的压力上升速率也明显高于密闭爆炸的情况;有泄爆导管存在时,尾部点火容器内的压力峰值高于中心点火;泄爆导管的存在使得容器内的压力峰值高于直接泄爆时的压力峰值;无论有、无泄爆导管,容器内的压力峰值均随破膜压力增加而增加,但差值越来越小,说明导管的存在对容器爆炸泄爆过程的影响趋向缓和,但导管的存在总是阻碍了泄爆过程,增加了爆炸的严重程度,因此,在泄爆设计时要充分考虑导管的影响,适当提高容器自身的耐压强度。     

含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆燃的抑制影响实验研究

为了揭示含磷酸盐(KH₂PO₄,NH₄H₂PO₄,Ca(H₂PO₄)₂)对聚乙烯粉尘爆炸的抑制作用,通过哈特曼管实验装置和20 L球形爆炸罐,研究含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆炸火焰和压力传播特性的抑制效果。采用高速摄影方法记录含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆炸火焰传播的影响;采用20 L球形爆炸罐,收集压力传感器数据,分析含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆炸压力的影响;采用同步热分析仪研究聚乙烯粉尘和含磷酸盐的热解行为。研究结果表明：含磷酸盐对聚乙烯粉尘爆炸火焰传播特性参数和爆炸压力特性参数均有显著的影响,通过对比得到NH₄H₂PO₄抑制效果相对最好。研究结果可为含磷酸盐在抑爆剂工程应用提供理论基础。     

不同含水率煤尘在瓦斯爆炸诱导下爆炸传播规律研究

为了探究不同含水率煤尘在瓦斯爆炸诱导下的爆炸传播规律,利用自行搭建的直管瓦斯爆炸诱导煤尘二次爆炸实验系统,从冲击波压力和火焰传播速度2个方面,研究了不同含水率沉积煤尘在瓦斯爆炸诱导下的爆炸传播规律和原因。研究结果表明:当煤尘含水率小于40%时,管道内沉积煤尘会在瓦斯爆炸诱导下产生二次爆炸,同时沉积煤尘总量一定时,沉积煤尘二次爆炸产生的冲击波超压峰值和火焰传播速度随着煤尘含水率的增加先增大后减小;当沉积煤尘含水率为20% 时,煤尘二次爆炸产生的冲击波超压峰值、火焰传播速度峰值达到最大值,分别为1.657 MPa和468.060 m/s;当沉积煤尘含水率大于40%时,沉积煤尘无法产生二次爆炸,此时爆炸产生的威力小于单一瓦斯爆炸,火焰传播速度衰减较无煤尘的瓦斯爆炸更快,沉积煤尘起到抑制瓦斯爆炸传播的作用。研究结果可以为防治煤尘二次爆炸提供理论依据。     

除尘管道内木粉尘爆炸压力传播规律研究

为了探明除尘管道中粉尘爆炸压力的传播规律,利用自制通风除尘管道爆炸特性测试装置进行试验。研究结果表明:整个管道中粉尘爆炸压力波的传播过程可以分为自由传播阶段、管壁反射阶段和一维传播阶段;压力波在传递过程中处于边移动边生长的状态,具有压力累积效应;除尘管道中粉尘爆炸压力波幅及平均升压速率均与粒径呈负相关关系,二者随浓度变化呈现先上升后下降的趋势;利用Matlab分析了浓度、粒径对压力波的交互效应,表明二者交互作用显著。     

碳酸氢钠及其固态分解产物对玉米淀粉爆炸抑制实验研究*

为研究NaHCO3对玉米淀粉爆炸的抑制效果,采用20 L球形爆炸装置测试玉米淀粉在添加不同抑制比NaHCO3及其固态分解产物Na2CO3后爆炸参数变化规律,并分析NaHCO3抑制淀粉爆炸过程。结果表明:NaHCO3及Na2CO3对玉米淀粉爆炸均有抑制作用,NaHCO3抑制效果优于Na2CO3;混合粉尘的最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率与爆炸指数随抑制比增大而逐渐减小,爆炸时间随抑制比增大而逐渐延长。随着NaHCO3浓度增加,物理抑制效果逐渐增加,化学抑制效果基本保持不变。NaHCO3浓度不同时,其抑制主导过程不同,当抑制比为0.1~0.5时,NaHCO3抑制效果以化学抑制为主,物理抑制为辅;抑制比为0.8和1.2时,NaHCO3抑制效果以物理抑制为主,化学抑制为辅;当抑制比为1.2时,玉米淀粉爆炸完全被NaHCO3抑制,此时物理抑制起主导作用。     

无火焰泄放装置性能检测技术研究*

为有效提高无火焰泄放装置产品质量特性和应用技术,避免或减轻爆炸事故发生造成的灾害程度,选择玉米淀粉粉尘为测试粉尘,采用1 m3爆炸罐进行扇形无火焰泄放装置爆炸泄放实验。结果表明:扇形无火焰泄放装置不适合重复使用。当扇形无火焰泄放装置重复进行爆炸泄放实验时,爆炸罐内压力会呈现升高趋势,而外场压力和温度呈现下降趋势,且阻火元件孔隙内残留大量玉米淀粉粉尘燃烧后生成的炭黑以及积聚部分高温燃烧的粉尘,致使阻火元件损坏失效。     

铝粉爆炸无火焰泄压技术及装备研究

为有效防止粉尘爆炸泄爆引起的二次爆炸及火灾问题，基于泄压理论、消火机理，设计开发无火焰泄压装置，装置主要由消火结构、底座、爆破片及夹持机构组成，消火结构由不锈钢金属丝网组成。选择铝粉尘为测试粉尘，通过自建除尘系统试验平台进行试验研究。结果表明:无火焰泄压装置可成功阻止火焰传播，装置释放的冲击波在5 m外均小于5 kPa，除尘系统内部最大泄爆压力为0.1 MPa，装置前端火焰传播速度均大于100 m/s。     

Scenario derivation and consequence evaluation of dust explosion accident based on dynamic Bayesian network

In order to clarify the correlation between the evolution path of dust explosion accidents and emergency decision-making, and to accurately predict the disaster damage levels of various disaster bearing bodies. This paper extracts 56 key scenario elements from four aspects, namely state, answer, goal and environment, based on the analysis of typical dust explosion accident cases. At the same time, a general scenario evolution path of dust explosion accident is constructed. Using fuzzy number set theory and dynamic Bayes joint probability model, the accurate solution of scenario state probability was realized. With the help of accident cases and dynamic Bayes approach, the dust explosion consequence prediction index system and evaluation criteria were constructed, covering factors such as dust explosion intensity, casualties, direct economic losses, equipment damage, building damage, environmental damage and other factors. A polyethylene wax dust explosion accident in a city of China was used to verify the dust explosion accident scenario evolution model and consequences prediction model. The predicted results were in good agreement with the actual damage of various carriers of the accident, which indicated that the model could be used for dust explosion accident prediction and disaster loss prediction. The research results provided reference and technical support for the prediction of dust explosion accident evolution direction, emergency aid measures decision and deployment, disaster damage prediction and evaluation.     

小苏打对红色彩跑粉粉尘云爆炸极限氧浓度的影响*

为研究彩跑粉的爆炸强度和爆炸敏感性,采用20 L球形爆炸实验系统和热重-差热分析仪开展实验,在分析红色彩跑粉爆炸压力和爆炸极限氧浓度(LOC)的基础上,进一步揭示小苏打对红色彩跑粉爆炸极限氧浓度的影响规律。研究结果表明:在玉米粉中添加红色食用色素后形成的彩跑粉会增加爆炸风险,爆炸猛烈度属于St1级;在50~400 g/m3粉尘浓度范围内,红色彩跑粉的LOC值先减小后增大,在200 g/m3时LOC值达到最低9%;当添加不同比例小苏打对红色彩跑粉爆炸风险进行抑制时,发现LOC值随着红色彩跑粉与小苏打混合性粉尘掺混比的增大而增大,在掺混比为50%时,红色彩跑粉与小苏打混合性粉尘的LOC值为21%。研究结果可为彩跑粉加工厂的抑爆和惰化防爆技术提供基础数据参考。     

基于1 m3泄爆装置的墨粉爆炸泄压机制研究*

为了研究墨粉在爆炸泄压过程中燃烧与流动的变化机制,通过改变泄爆片尺寸、墨粉浓度以及泄爆片的惯性力等参数对爆炸泄放过程中反应釜中压力以及外场火焰形态变化进行试验研究,同时与完全封闭空间内不同墨粉浓度的压力曲线对比。研究结果表明:相同泄爆开口尺寸下,粉尘浓度与受控爆炸压力（采用爆炸泄压保护措施后工业腔体内产生的压力）负相关;开口尺寸增加可以提升泄压效率;结合外场火焰形态的变化情况揭示声动火焰不稳定性对反应釜中压力发展的影响;通过无惯性泄爆试验的对比证明泄爆片惯性对受控爆炸压力的影响不可忽视。