丙烯燃爆危险性分析

为预防丙烯氧化制环氧丙烷工艺流程中丙烯燃爆危险的发生,利用5 L爆炸极限测试仪测定丙烯在空气中常压不同温度条件下的爆炸极限,得到丙烯在常压下爆炸极限随温度的变化情况;针对丙烯工艺中的典型工况,采用11 L爆轰管测定不同工况温度、压力条件下,丙烯在空气中不同氧含量下的爆炸极限,并以此绘制爆炸极限三元图,得到不同工况条件下"丙烯-氧气-氮气"混合体系的燃爆区域。结果表明:随着温度、压力及氧气含量的升高,丙烯爆炸上限明显提高,但爆炸下限变化不明显;丙烯在80℃、0.24 MPa,130℃、0.96 MPa,40℃、1.90 MPa条件下的极限氧含量(LOC)分别为11.0%,10.2%和10.8%。降低体系中氧气含量有助于预防丙烯燃爆危险的发生。     

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。     

丙烯氨氧化制丙烯腈反应器开车过程尾气燃爆危险性研究

丙烯直接氨氧化制丙烯腈工艺由于反应温度高,且反应器内的气相空间存在丙烯、丙烷、丙烯腈、乙腈、氧气、氮气等可燃性气体混合物,极易发生燃爆危险。为研究和评估该工艺装置反应器尾气的燃爆特性,采用11 L爆轰管测试在400℃、40 k Pa (G)工艺条件下,装置开车进料及反应过程中不同进料配比时反应器尾气组成的爆炸极限,并以此绘制爆炸极限三元相图,最终得到爆炸极限和极限氧体积分数。结果表明:反应器内可燃尾气的爆炸上限随氧气体积分数增加而升高,爆炸下限没有明显变化;在开车进料及反应过程中,反应器可燃尾气的极限氧体积分数LOC范围在8. 0%～8. 5%。因此,为避免反应器气相空间在开车过程中发生燃爆危险,需监测反应器内氧气体积分数,并设置氧体积分数报警值小于8. 0%。     

温度压力耦合对甲烷爆炸极限影响的试验研究

在对甲烷爆炸极限理论分析的基础上,建立了一套温度压力耦合条件下的气体爆炸极限测试系统,并对甲烷在50~200℃和0.2~1.0 MPa环境条件下的爆炸极限进行了试验研究。结果表明:随环境温度升高和环境压力增大,甲烷爆炸上限升高,爆炸下限下降,爆炸范围变大;在200℃和1.0 MPa条件下,试验测得的甲烷爆炸下限为4.05%,爆炸上限为25.6%,相对于常温常压条件爆炸下限下降了0.95%,而爆炸上限上升了9.6%,这表明初始温度和压力对甲烷爆炸上限的影响较大,而对爆炸下限的影响较小。     

甲烷/空气混合气燃爆特性的实验研究

对不同初始压力和温度条件下的甲烷/空气混合气的爆炸极限进行实验研究,利用最大-最小准则来确定爆炸极限.分析了温度和压力对甲烷/空气混合气燃爆特性的影响.采用氮气作为惰性气体,对其防爆抑爆效果进行了实验研究.     

乙醇汽油自燃温度及爆炸极限测试

为评估不同标号乙醇汽油(E10)的燃爆危险特性,补充完善乙醇汽油的技术指标,首次采用AIT551自燃温度测试仪和FRTA爆炸极限测试仪测试了E10的自燃温度和爆炸极限,并分析了温度对乙醇汽油爆炸极限的影响规律。结果表明:90号、93号、97号E10自燃温度分别为373℃、339℃、373℃,对应着火延迟时间为8 s、9 s、8s;90号、93号、97号E10的爆炸范围分别为1.223%~8.292%、1.343%~8.893%、1.294%~8.546%;温度从20℃升高至120℃,93号E10的爆炸范围从1.491%~8.765%变宽至1.318%~9.103%,即E10蒸气爆炸极限范围随温度升高而变宽;推导了测量E10蒸气爆炸极限时待测样品量预估计的公式。     

R290制冷剂惰化燃爆特性实验研究

为了研究R290制冷剂惰化燃爆特性,采用带搅拌功能和氧浓度在线测定的20L球试验装置,对R290制冷剂进行了极限氧浓度测定。实验测定了丙烷在CO2和N2惰化气氛中的爆炸极限及极限空气浓度LAC,确定丙烷的极限氧浓度LOC;采用三元图爆炸区、丙烷-O2二维图爆炸区和ASTM标准分布图分析了混合气体爆炸区边界的燃爆特征,给出了极限氧浓度的确定方法和边界爆炸压力分布规律。实验结果表明:常温常压下R290的爆炸极限为2.1%～9.6%,CO2惰化气氛中的极限氧浓度为13.3%,对应的丙烷浓度为3.3%;N2惰化气氛中的极限氧浓度为10.8%,对应的丙烷浓度为2.7%。通过对比分析不同CO2和N2浓度下的爆炸区分布特征,表明CO2对丙烷的惰化效果要优于N2,以氮气和二氧化氮体积分数比为1∶2测试惰化气氛保护能力,惰化效果介于同浓度单种惰性气体之间。     

甲醇汽油混合物爆炸下限测试研究

为评估甲醇汽油燃爆危险特性,补充完善甲醇汽油的技术指标,采用FRTA爆炸极限测试仪测试研究不同组成甲醇汽油混合物的爆炸下限,并分析甲醇体积分数、初始温度对甲醇汽油爆炸下限的影响。结果表明:甲醇汽油混合物的爆炸下限随甲醇体积分数的增大而升高,从M0的1.129%升高到M100的6.523%;随着初始温度从25℃升高至100℃,M50,M85甲醇汽油的爆炸下限均呈下降趋势,且甲醇体积分数越大,下降趋势越明显,但是M15甲醇汽油混合物的爆炸下限受温度的影响却很小;不同的样品计量方式,会导致不同的爆炸极限测试结果,一般采用样品分压计量,测得的爆炸极限更准确;采用样品体积计量,测得的爆炸上下限均偏高。     

油页岩含氧干馏工艺流程爆炸极限分析

根据干馏工艺流程配入适量氧气,可以降低载热气体需要预热的温度,以实现低能耗、易于工业生产的特点,设计了一套新型的有氧干馏工艺流程。有氧干馏工艺因其过程中存在可燃性混合物,有发生爆炸事故的可能性,通过实验对所收集的不同温度下的干馏气体的成分与含量进行了分析,结合爆炸极限理论,对该有氧干馏工艺流程的不同温度、不同惰性气体含量条件下可燃气体爆炸极限进行了分析计算。结果表明,可燃气体的浓度在整个反应升温过程中始终没有进入爆炸危险区域,说明该实验装置不具备爆炸危险性;对干馏工艺流程中氧气的输入量的控制,可以防止该工艺流程的火灾爆炸的发生。     

氢氩混合气（5%∶95%）在空气中可爆性实验研究

为研究氢氩混合气（5%∶95%）在空气中爆炸时所对应氢、氧极限含量,按照爆炸性测试标准EN 1839—2017,测试氢氩混合气在与空气的总混合气体中不同占比时的可爆性。研究结果表明:氢氩混合气（5%∶95%）在总混合气体中体积分数为76.018%~86.029%时,总混和气体具有爆炸危险性,与之对应能够发生爆炸的最低氢气体积分数为3.8%,最低氧气体积分数为2.93%,不具有爆炸性的最高氧含量为2.72%,该值较ISO 10156—2017《气体和气体混合物-气瓶阀口选择用潜在燃烧性和氧化能力的测定》中规定的极限氧含量低,研究结果可为氢氩气与空气的混合气体爆炸事故预防提供新的参考。     

惰性物对爆炸的遏制

利用爆炸激波管技术研究了部分惰性物对爆炸特性的影响。用多通道辐射高温计测量了氮气对汽油爆轰温度的影响。研究表明，增加氮气含量可以较明显地降低汽油爆轰温度。采用化学当量配比氢氧混合物爆轰产生水蒸气的方法研究了水蒸气对汽油爆轰特性的影响。研究表明，水蒸气能明显降低爆炸压力，水蒸气压力增加到0．1MPa时可导致爆炸熄灭；硝基甲烷和氧气混合物中充人氮气后爆炸压力明显下降，采用光多通道分析系统(OMA谱仪)和多台单色谱仪的光谱测量结果表明，反应中间产物的CH3O、CH辐射强度迅速衰减，反应衰竭。     

Decomposing detonation and deflagration properties of ozone/oxygen mixtures

In this study, the decomposing detonation and deflagration properties of ozone/oxygen mixtures of up to 20 vol.% of ozone in oxygen under high pressure of up to 1.0 MPa in a tube were experimentally investigated. The mixtures were ignited by an electric spark at the end of the tube. Flame propagation properties such as flame velocity and pressure were measured with thermocouples and piezo electric transducers mounted along the tube. Slow and constant flame propagation profiles were obtained. We also investigated the quenching ability of a wire gauze as well as the concentration limit for flame propagation. However, in spite of slow flame propagation velocity and easy flame quenching properties under these experimental conditions, direct initiation of detonation by the driver detonation of the stoichiometric oxy-hydrogen mixture was easily achieved at much lower concentrations than the limit of deflagration. The observed detonation properties, such as wave velocity and pressure, agreed fairly well with C–J calculated values. The detonation velocity (900–1200 m/s) and the pressure ratio to initial pressures (5–9.5) were not affected by the initial pressure of the mixtures. Near the detonation limit, typical spinning detonations with oscillatory pressure waves were observed.     

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。     

工作场所空气中的甲基丙烯酸溶剂解吸气相色谱测定法

为建立工作场所空气中甲基丙烯酸浓度的检测方法,用硅胶管采集工作场所空气中的甲基丙烯酸,用丙酮解吸后进样,经毛细管色谱柱分离,FID检测器检测,以保留时间定性,峰高或峰面积定量。实验发现,硅胶管采样效率为100%,丙酮解吸效率为9292%,方法的加标回收率为893%-980%。样品在低温下可保存至少7天。甲基丙烯酸在0-80880μg/ml浓度范围内线性关系良好,相关系数09995,方法的检出限为074μg/ml。采样45L,最低检出浓度为016mg/m3。研究表明,该方法操作简便,采样效率、准确度、精密度、解吸效率及样品稳定性均满足职业卫生标准制定指南要求,适用于工作场所空气中甲基丙烯酸浓度的测定。     

爆炸事故及预防

为了促进我国的爆炸安全研究工作更深入发展,本文列出了利用爆炸激波管技术测定氢气、汽油、铝粉等可爆性物质的爆炸特性。研究表明:这些可爆性物质在一定条件都能形成破坏力极大的爆轰现象。实验确定了氢、汽油和氧混合物的可爆(轰)极限、可燃性极限、混合物临界初始压力等爆炸临界条件。控制可爆性物质的初始条件不超过其爆炸临界条件,能够防止爆轰或爆燃现象发生;添加不参加反应的物质(如氩气、氮气、水蒸汽等)能够使已达到爆炸条件的混合物阻爆。本文的数据可供有关部门参考。     

氢气爆炸特性研究

本文研究、总结了氢气与空气(氢气与氧气)的混合物的爆炸特性.即氢气在空气中,在比较低燃烧界限的情况下,只有向上的传播和非常少的超压可以观测得到.正因为氢气的这种特性,将氢应用于科技将极大地推进社会进步,氢燃料将成为一种主要的能源.然而,氢技术应用的成功与否主要取决于氢使用的安全性.所以,必须掌握实际使用时氢气燃烧的性能.本文在日本过去十年实验数据的基础上,通过实验研究了氢气与空气混合物的燃点.研究了氢气、氧气混合物经氮气稀释后,按化学当量比例将不同浓度的氢气与空气进行混合,并得出了低温下的爆炸压力特性.随后,分别讨论了在初始压力下一致的情况下,试管直径相同的状况下,氢气与空气混合浓度相同的情况下,这三种爆轰传播限制之间的关系.得出了在空气中直接点燃的发生爆轰的最小试管直径,最小的装药量之间的关系,进行了爆轰危险性分级.最后,文章概括比较了氢与其他燃料的燃烧特性,评估了氢气燃烧过程中的危险与安全因素.     

Methane–air detonation experiments at NIOSH Lake Lynn Laboratory

The methane–air detonation experiments are performed to characterize high pressure explosion processes that may occur in sealed areas of underground coal mines. The detonation tube used for these studies is 73 m long, 105 cm internal diameter, and closed at one end. The test gas is 97.5% methane with about 1.5% ethane, and the methane–air test mixtures varied between 4% and 19% methane by volume. Detonations were successfully initiated for mixtures containing between 5.3% and 15.5% methane. The detonations propagated with an average velocity between 1512 and 1863 m/s. Average overpressures recorded behind the first shock pressure peak varied between 1.2 and 1.7 MPa. The measured detonation velocities and pressures are close to their corresponding theoretical Chapman-Jouguet (CJ) detonation velocity (D_CJ) and detonation pressure (P_CJ). Outside of these detonability limits, failed detonations produced decaying detached shocks and flames propagating with velocities of approximately 1/2 D_CJ. Cell patterns on smokefoils during detonations were very irregular and showed secondary cell structures inside primary cells. The measured width of primary cells varied between 20 cm near the stoichiometry and 105 cm (tube diameter) near the limits. The largest detonation cell (105 cm wide and 170 cm long) was recorded for the mixture containing 15.3% methane.     

基于两相流模型数值研究可燃颗粒燃烧爆轰的特性

粉尘爆炸是工业爆炸灾害的重要形式。建立可燃颗粒非均相系统的燃烧爆轰模型,基于Eulerian-Eulerian数值描述方法,采取有限差分方法编制非均相系统燃烧和爆轰发展的数值模拟程序,对封闭空间内两相非定常爆轰过程进行研究。数值分析可燃颗粒尺度、颗粒浓度对非均相系统燃烧、爆轰特性的影响。结果表明:在一定的范围内,当可燃颗粒的体积分数为10%,粒径0.5mm时,流场的燃烧爆轰效应最强。即10.6ms时刻,流场压力值达到28MPa,温度高达2600K,颗粒燃烧效率最高。     

抑爆粉剂浓度及粒度对瓦斯爆炸抑制效果的影响

抑爆粉剂的参数指标是影响隔抑爆装置抑制瓦斯爆炸效果的重要因素之一。通过20 L球形爆炸特性实验装置对多种不同抑爆粉剂浓度及粒度条件下的瓦斯爆炸特性参数进行了测试。研究表明:随着抑爆剂浓度的逐渐增加，瓦斯爆炸最大压力降低，最大压力上升速率降低，压力到达峰值时间延迟；在20 L密闭环境，粉剂粒度＜15 μm的条件下，当抑爆粉剂浓度增加到225 g/m3时，瓦斯混合气体被完全惰化，失去爆炸性；在15~80 μm抑爆粉剂粒度范围内，随着粒度的减小，抑爆性能先减弱后增强，在抑爆粉剂浓度为200 g/m3时，15 μm 与70~80 μm粉剂粒度最大爆炸压力分别下降了19.8%，17.8%，而40~50 μm粒度爆炸压力下降了6.4%。