酒精蒸气/烟草粉尘两相混合体系最小点火能试验研究

在烟草加工的加香工序,挥发的酒精和搅拌混料产生的烟草粉尘形成气粉混合体系,其燃爆特性相较于单相烟草粉尘有较大变化。对20 L爆炸球进行了部分改造,可完成20 ℃~80 ℃环境温度、100%LEL以下酒精蒸气浓度、最大2 J电火花能量组合的气粉混合物的最小点火能测试。选用烘丝和加香烟草粉尘做对比,探究了环境温度和酒精蒸气浓度对酒精蒸气/烟草粉尘两相混合体系点火能的影响规律。结果表明:相同环境温度下,加香烟草粉尘的最小点火能比烘丝烟草粉尘低;加香粉尘、烘丝粉尘及混合体系的最小点火能随环境温度变化的趋势一致,均随温度的升高而降低;加入10%LEL的酒精蒸气后,相同温度下气粉混合体系的最小点火能低于单相烟草粉尘。随着环境温度的升高,二者的差值逐渐减小,酒精蒸气诱导烟草粉尘最小点火能降低的能力逐步减小甚至消失;在电点火条件下,当酒精蒸气浓度低于50%LEL时,气粉混合体系较难被点燃,当酒精蒸气浓度高于75%LEL时,混合体系较易被点燃。     

环境温度对粉尘爆炸参数的影响

研究了环境温度对萘酐(C10H6O2)粉尘爆炸参数的影响,得到了随着温度的升高,最大爆炸压力峰值变化不大;而最大压力上升速率增大,爆炸下限浓度降低,安全氧含量也会降低.根据化学动力学理论对这一影响进行了分析.     

甲烷含量对塑料粉尘空气混合物爆炸特性的影响

为探究可燃气体的添加对塑料粉尘/空气混合物爆炸特性的影响,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)2种塑料粉尘为研究对象,在对其进行热重分析(TG)的基础上,利用20 L球形爆炸试验装置,研究甲烷体积分数对这2种塑料粉尘/空气混合物爆炸压力、爆炸压力上升速率、爆炸下限等特征参数的影响。热重试验结果表明:PMMA粉体分解速率高,在外界供热条件下易发生燃烧,而TPU粉体分解所需能量更多,分解更加困难。爆炸试验结果表明:在试验选定的粉尘浓度条件下,2种粉尘爆炸压力及压力上升速率均随粉尘浓度呈现先升高后降低的变化趋势;当甲烷体积分数从0增加到4%时,塑料粉尘爆炸的猛度和敏感度随之增加,其中PMMA粉尘爆炸猛度受甲烷影响更大,而TPU粉尘基本不受影响,但其爆炸下限下降更明显。     

激波诱导下煤粉的爆炸压力测试

因气体爆炸导致沉积粉尘的二次爆炸的威力远大于单纯的气体或者粉尘爆炸产生的威力,利用自制的装置,诱导煤粉爆炸的激波由甲烷气体爆炸产生,对激波诱导下煤粉的爆炸压力Pmax、爆炸压力上升速率(dp/dt)max进行了实验研究。该实验分别研究煤粉浓度及煤粉粒度对爆炸指数的影响,其结果表明:对于不同的煤粉浓度,存在一个理想煤粉浓度值,在这个浓度下的煤粉爆炸压力值最大;随着煤粉粒度的减小,其爆炸压力不断升高。     

EVA树脂粉尘/甲烷/空气杂混物爆炸特性

在20 L爆炸实验装置中,开展了3种不同中值粒径的EVA树脂粉尘/甲烷/空气所组成的杂混物爆炸特性研究,探究了甲烷浓度对粉尘爆炸下限、最大爆炸压力的影响。结果表明,尽管添加的甲烷气体浓度低于爆炸下限,仍使得粉尘爆炸下限得以降低,粒径较大的EVA III粉尘,当甲烷体积分数为1%时,爆炸下限降低约25%;粒径较小的EVA I粉尘,当混入甲烷体积分数为4%时,爆炸下限则降低80%;甲烷体积分数每增加1%,可燃粉尘最大爆炸压力上升约10%,但对于粒径较小的EVA I粉尘,当甲烷体积分数为4%时,最大爆炸压力的上升呈现突变趋势,上升近50%。     

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。     

静电场驱动的镁铝合金粉尘爆炸特性研究北大核心CSCD

为了揭示静电因素驱动下的镁铝合金粉尘的爆炸特性,基于直流高压发生器和20 L球形爆炸测试装置,搭建了静电环境粉尘爆炸特性测试系统,测定了静电电压为3 kV、6 kV、9 kV与粉尘质量浓度为250 g/m^(3)、500 g/m^(3)、750 g/m^(3)、1000 g/m^(3)耦合条件下镁铝合金粉的爆炸特性。结果表明:静电场的存在主要影响爆炸时间和最大压力上升速率(dp/dt)_(max),对最大爆炸压力无显著影响;在同一质量浓度下,峰值压力时刻t_(max)随电压上升而缩短,如250 g/m^(3)下,静电场电压9 kV时峰值压力时刻t_(max)是压力0时的52.5%;将粉尘云爆炸过程按喷粉时刻、粉尘着火时刻、最大压力上升速率(dp/dt)_(max)时刻、峰值压力时刻t_(max)四个时刻划分为3个阶段(即t_(2)、t_(3)、t_(4)),静电场的存在使t_(2)和t_(3)缩短,对t_(4)则影响较小,整体而言静电场会加速镁铝合金粉尘爆炸过程。该研究可为深入认识静电环境下镁铝合金粉尘的爆炸机理和镁铝合金粉尘爆炸事故防治提供参考。     

高硅铝合金粉尘云燃爆特性研究

通过开展硅质量分数25%高硅铝合金粉尘燃爆特性研究,揭示了硅质量分数25%高硅铝合金粉尘的最小点火能、最低着火温度、爆炸下限和最大爆炸压力。研究结果表明,在实际生产中要防止高硅铝合金粉尘云与雷电、静电、生产中摩擦或碰撞所产生的火花等能量源接触,避免达到高硅铝合金粉尘云的最小点火能0.1～0.2 mJ而引发爆炸事故;要防止出现明火与发热设备热表面温度达到高硅铝合金粉尘云最低着火温度960℃;对高硅铝合金生产场所、工艺设备等进行抗爆设计时,约束爆炸压力措施承受最大爆炸压力的冲击至少要在0.525 MPa或以上。     

浓度对橡胶粉尘爆炸特性的影响

为了解橡胶粉尘的爆炸危险性,采用20 L球爆炸测试装置对常温常压下、粒径75μm以下的橡胶粉尘在质量浓度50~700 g/m3范围内的爆炸特性进行试验研究,测定其最大爆炸压力及爆炸指数随质量浓度的变化规律,进而对其爆炸危险性程度进行分级。结果表明:橡胶粉尘质量浓度为300 g/m3时,爆炸压力达到最大值0.49MPa;在橡胶粉尘质量浓度为250 g/m3时,爆炸指数达到最大值5.04MPa·m/s,根据ISO 6184粉尘爆炸烈度等级分级标准,其粉尘爆炸危险性分级为St-1级。     

苯乙烯丙烯酸共聚物/碳黑混合体系粉尘爆炸特性研究

采用MIE-D1.2型最小点火能测试装置及20 L球型粉尘爆炸测试装置,对苯乙烯丙烯酸共聚物/碳黑混合体系粉尘的爆炸特性进行研究。结果表明,过74μm、58μm、47μm孔径筛的粉尘对静电火花敏感,其最小点火能表征值分别为610 mJ、361 mJ、201 mJ。随粉尘质量浓度增加,最小点火能呈现先减小后增加的规律。随粉尘粒径减小,最小点火能与粉尘质量浓度变化关系曲线向低粉尘质量浓度和低点火能量方向偏移,且对应的最敏感爆炸质量浓度从500 g/m~3降至200 g/m~3。随粉尘质量浓度增加,过147μm、74μm、47μm孔径筛的苯乙烯丙烯酸共聚物/碳黑混合体系粉尘爆炸压力及爆炸压力上升速率呈现先增加后减小趋势。在相同粉尘质量浓度下,中位径小于74μm的苯乙烯丙烯酸共聚物/碳黑混合体系粉尘,粉尘的爆炸压力增幅明显减小。苯乙烯丙烯酸共聚物/碳黑混合体系粉尘爆炸下限质量浓度为25 g/m~3,最大爆炸指数为14.636 MPa·m/s,爆炸危险等级划分为St1。     

不同粒度铝粉在水平管道内的爆炸压力测定

利用自制的水平管道式气体-粉尘爆炸试验装置对不同粒度铝粉的爆炸压力进行测试。结果表明,爆炸压力及爆炸压力上升速率都随着铝粉粒度的减小而增大,粒度为6～8μm,9～12μm,15～17μm铝粉的平均最大爆炸压力分别为0.63 MPa,0.56 MPa,0.45 MPa,爆炸压力上升速率分别为47.2MPa/s,38.1MPa/s,30.2MPa/s。铝粉粒度越小,在相同时刻铝粉参与反应的时间越提前。在水平管道内,测试结果受点火延迟时间及测试装置尺寸的影响较大。     

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。     

乙炔燃爆特性的研究

为减少乙炔火灾爆炸事故的发生,采用20 L爆炸罐为试验仪器,对常温、初始压力0.1 MPa条件下,不同体积配比乙炔-空气混合气的燃爆特性及氮气对乙炔分解爆炸的影响进行了试验研究,并结合碰撞理论和燃烧反应方程对试验结果进行了理论分析。结果表明:乙炔-空气混合气体随乙炔体积分数增大,最大爆炸压力逐渐升高;在乙炔体积分数为10%~55%范围内,乙炔与空气混合气的最大爆炸压力恒定在1.7 MPa,乙炔体积分数为10%时取得最大爆炸指数(78.14MPa.m/s);乙炔体积分数为55%~100%范围内,混合气体爆炸与初始压力有关,并且初始压力随乙炔体积分数增大而升高;纯乙炔分解爆炸的初始压力为0.18 MPa。氮气对乙炔分解爆炸有一定的抑制作用,并随氮气体积分数增加,抑制作用逐渐增大。     

空气泡沫驱伴生气燃爆特性及临界氧体积分数变化规律研究

为了探究高初始压力条件下空气泡沫驱井筒伴生气的燃爆特性，设计并搭建了高温高压可燃气体燃爆特性测试系统，对井筒伴生气的爆炸上限、下限以及临界氧体积分数等燃爆特性进行了测试。测量结果表明，随着初始温度和压力的升高，爆炸下限和临界氧体积分数降低，爆炸上限增加，伴生气的危险性增加。在0.5 MPa和10℃条件下伴生气的爆炸极限为2.01%～19.97%,而在15 MPa和80℃时爆炸极限迅速扩大至1.14%～56.67%。临界氧体积分数的测试结果从11.85%(0.5 MPa, 10℃)下降到8.91%(15 MPa, 80℃),最大差值为2.94%。根据试验结果拟合了临界氧体积分数的经验式，可快速评定不同初始条件下伴生气的安全氧含量。     

水平管道内铝粉爆炸特性的试验研究

为研究铝粉在密闭空间内爆炸特性,降低其爆炸造成的损害,利用自行设计的水平管道式可燃气体-粉尘爆炸装置,在室温下对粒度为6～8μm,9～12μm,15～17μm的铝粉在100～800 g/m3浓度范围内的爆炸特性进行试验研究。结果表明:铝粉在浓度为600 g/m3时,最大爆炸压力和最大压力上升速率最大,爆炸时间最小;铝粉浓度较低时,由于氧气充足,随着铝粉浓度增大,最大爆炸压力和最大压力上升速率增大,爆炸时间减小;当铝粉浓度超过600 g/m3,受到氧气浓度限制,最大爆炸压力和最大压力上升速率随浓度增大而减小,爆炸时间增大;相同浓度的铝粉,粒度越小,最大爆炸压力和最大压力上升速率越大,爆炸时间越小。粒度越小的铝粉,爆炸的可能性和危险性越大。     

初始温度对湿法成型硫磺燃烧爆炸特性影响的试验研究

为了研究初始温度变化对湿法成型硫磺粉尘燃烧爆炸特性的影响,通过对初始温度分别为35℃、 45℃、 55℃、 65℃、 75℃的硫磺粉尘试样进行测试,发现随着初始温度的上升硫磺粉尘的粉尘云最低着火温度,粉尘云最小点火能逐渐降低;随着初始温度的上升硫磺粉尘的爆炸下限和粉尘层最低着火温度不发生变化。随着温度的升高,硫磺粉尘的燃烧爆炸危险性增加,因此在气温较高的夏秋季节要提高硫磺粉尘燃爆的防护等级。     

可燃粉尘或纤维场所是否易爆炸的判断

一般的判断原则有以下几点: 1.了解可燃粉尘或纤维与空气形成燃爆性混合物的燃爆极限浓度,测定生产场所空气中可燃粉尘或纤维的浓度。同一场所存在两种或两种以上可燃粉尘、纤维或可燃气体时,一般来说其爆炸危险性提高。因为多种危险物质混合后按照相乘效果判断,其燃爆下限值比它们各自的燃爆下限值均低。     

玉米淀粉粉尘爆炸危险性研究

为研究玉米淀粉粉尘爆炸危险性,采用哈特曼管式爆炸测试装置和20 L球爆炸测试装置对200目(<75μm)以下的玉米淀粉粉尘爆炸危险性进行评估,基于静电火花和粉尘质量浓度对粉尘爆炸的影响,对玉米淀粉的静电火花最小点火能量、爆炸下限质量浓度、最大爆炸压力和爆炸指数进行了研究,根据试验结果对玉米淀粉爆炸危险性进行分级。试验结果表明:温度在25℃,喷粉压力为0.80 MPa,粉尘质量浓度在250～750 g/m3范围内,粉尘的最小点火能量随着粉尘质量浓度增加而降低,其最小点火能量在40～80 mJ之间;在点火能量为10 kJ时,粉尘爆炸下限质量浓度在50～60 g/m3之间;在粉尘质量浓度为750 g/m3时,爆炸压力达到最大,为0.66 MPa;在粉尘质量浓度为500 g/m3时,爆炸指数达到最大,为17.21 MPa.m/s,其粉尘爆炸危险性分级为Ⅰ级。     

碳纤维复合材料粉尘爆炸强度特性研究

碳纤维复合材料是应用于航天、航空领域的高性能材料之一,对于该材料的粉尘爆炸特性还未有相关研究报告。为了研究碳纤维复合材料粉尘的爆炸强度特性,本文采用20L球形粉尘爆炸测试实验系统开展了相关实验研究。实验测得碳纤维复合材料粉尘爆炸下限浓度为50g/m 3,最大爆炸压力为0.48MPa。在测试浓度范围内,最大压力上升速率和爆炸指数均随浓度的增大而变大。另外,在其爆炸强度特性研究的基础上,对产尘车间的环境风险进行了初步辨识,提出了相应的防护措施。本文的研究成果对此类碳纤维复合材料粉尘的工业防护具有实际的指导作用,对于该粉尘的爆炸机理的深入研究也具有一定的参考价值。     

硬脂酸粉尘爆炸特性试验研究

为研究硬脂酸粉尘的爆炸特性,采用20 L球型爆炸仪对4个粒径范围的硬脂酸粉尘进行粉尘爆炸试验研究。结果表明:一定浓度范围内增大粉尘浓度能够提升硬脂酸粉尘的爆炸能量和燃烧速率。增大粉尘浓度,爆炸猛烈度先增强后减弱;减小粉尘粒径,能增强爆炸猛烈度和敏感度。粒径小于58 μm粉尘的爆炸猛烈度和敏感度最大,浓度500 g/m3时,该粉尘有最大爆炸压力1.12 MPa和最大升压速率142.00 MPa/s。