基于缓和原则的粉尘爆炸风险控制研究

为了将本质安全原理中的缓和原则与粉尘爆炸事故的风险控制联系起来,利用Swiek20 L球形爆炸装置考察了烟煤粉、甘薯粉和镁粉的最大爆炸压力、最大爆压上升速率和爆炸下限等特性,重点考察了点火能量、环境压力以及添加惰化剂等因素的影响。结果表明:降低点火能量能有效缩减粉尘可燃浓度范围,提高粉尘爆炸下限;爆炸危害正相关于环境压力;碳酸钙和碳酸氢钠能有效抑制烟煤尘爆炸,且碳酸钙抑爆效果更好;氯化钾对镁尘爆炸动力学特性的抑制效果更好,而碳酸钙对镁尘爆炸热力学特性的抑制效果更好,且小粒径的惰化剂表现出更好的抑爆炸能力。降低点火能量、控制环境压力和添加惰化剂均可降低粉尘爆炸危害,有助于控制粉尘爆炸风险。     

冶金企业重点爆炸性粉尘分析

以某钢铁企业为例,从粉尘防爆角度出发,重点研究了企业6处地点的粉尘情况,包括焦粉、矿粉、煤粉和焦煤粉。通过粉尘爆炸性筛选实验判定粉尘是否具有爆炸性,并分析得到粉尘的爆炸压力（Pex）和爆炸压力比（PR）,结果表明,6处粉尘均达到粉尘爆炸性判定标准,均为爆炸性粉尘。该钢铁企业重新评估以上6处地点的粉尘爆炸风险,采取相应的防控措施,确保企业的生产安全和稳定。     

碳酸盐对密闭空间粉尘爆炸压力影响的试验研究

为了预防和缓解工业粉尘爆炸并研究惰性粉尘对粉尘爆炸的惰化作用,在Siwek 20 L球形爆炸装置内,针对高爆镁粉和高灰分煤粉,选用碳酸钙(CaCO3)、碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸氢钾(KHCO3)等3种碳酸盐作为惰化剂,讨论惰化剂浓度、粒径及点火能量对最大爆炸压力的影响。结果表明,惰化剂粒径越小,浓度越高,对粉尘爆炸的惰化作用越强;粉尘爆炸的净升压与点火能量无关,点火头主要起引燃作用;当惰化剂浓度递增至60%时以上,粉尘爆炸压力急剧下降,直至不爆。此外,CaCO3的抑制效果明显优于NaHCO3、KHCO3,故推荐采用CaCO3来控制粉尘爆炸风险。     

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。     

密闭空间中甘薯粉爆炸特性的试验研究

利用20 L球形爆炸测试装置探寻甘薯粉尘在密闭空间内的爆炸特性.测得甘薯粉的爆炸下限质量浓度,研究质量浓度,粒度和点火能量对爆炸猛烈度(最大爆炸压力和最大压力上升速率)以及燃烧特续时间的影响.结果表明:粒径较小时,甘薯粉爆科较猛烈,燃烧持续时间较短；随着质量浓度的增加,燃烧持续时间减少,最大压力上升速率逐渐增大并趋于稳定,而最大爆压呈现先增后减,并且存在一个最佳浓度范围,使粉尘爆炸最猛烈；最大爆压和上升速率随点火能量的增强而增大,较强的点火能量能显著改善低质量浓度粉尘的“爆炸不良”效应.将甘薯粉的爆炸下限质量浓度爆炸猛烈度与锌粉、镁粉和烟煤粉进行对比,发现甘薯粉的爆炸风险远高于烟煤粉和锌粉.     

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。     

点火延迟时间对粉尘最大爆炸压力测定影响的研究

根据粉尘云形成时颗粒分散及沉降的时间效应,指出目前国际通行的球型爆炸装置采用固定点火延迟时间测定粉尘最大爆炸压力的方法具有不确定性,并以煤粉为介质在20 L标准爆炸球装置上进行系列爆炸实验,研究装置点火延迟时间对粉尘爆炸压力的影响。结果表明:点火延迟时间对粉尘爆炸压力测定有十分显著的影响,不同粒径粉尘的最大爆炸压力有不同点火延迟时间,目前仅以气相湍流度所确定的固定点火延迟时间下,所测粉尘最大爆炸压力可能严重偏离实际。     

油页岩利用过程粉尘爆炸研究现状及趋势分析

在石油资源日益紧张的形势下,我国油页岩资源的开发利用正得到前所未有的重视,但其利用过程潜在的粉尘爆炸危险性并未引起关注。对国内外有关油页岩粉尘着火、爆炸的文献进行了综述,约旦学者对油页岩粉尘爆炸下限、着火温度及惰化粉尘对下限的影响进行了持续性的研究。国内学者多涉及油页岩利用工艺的研究,只注重页岩油蒸气的爆炸风险,多采用经验公式的方法进行分析,具有较大的局限性。根据爆炸风险控制原理,提出了油页岩粉尘防爆安全需要进一步进行的基础研究工作,突出了加强油页岩粉尘和蒸气杂混物爆炸机理研究的重要性。     

可燃粉尘爆炸基础研究综述

对工业可燃粉尘爆炸基础研究进行了综述.对粉尘爆炸领域有史以来的主要基础研究成果进行了高度概括,内容涉及引起粉尘爆炸的可燃物质、影响粉尘云可燃性和爆炸性的因素、粉尘云在空气中的燃烧、引发粉尘爆炸的点火源、一次和二次粉尘爆炸、粉尘闪燃、杂混物的爆炸及粉尘云爆轰8个方面.回顾了粉尘爆炸的预防和缓解措施进展,指出了本质安全设计的意义.最后针对纳米颗粒粉尘的爆炸特性进行了探讨,通常粉尘的最小点火能随粉尘粒径减小而减小、爆炸指数随粉尘粒径减小而增大,这种趋势直到粉尘粒径减小到1～10 μm一直存在,但这种趋势可能不会持续到纳米粉体级别,可能的两个原因是纳米粉体的难于分散和凝并作用.     

粉尘爆炸特殊风险的辨识、评价和控制

针对粉尘爆炸的特殊风险,以粉尘爆炸特征参数为基础,从爆炸环境形成和13种点火源出现可能性两个方面提出了风险辨识方法,突出了爆炸下限和最小点火能在粉尘爆炸风险辨识中的重要性,并以面粉厂制粉系统为例进行了点火源危险性的辨识分析。对控制粉尘爆炸的最新防护方法进行了概括和分析,总结并分析了常用粉尘爆炸预防和防护措施及相关技术装置,指出了对应的使用条件和特点。     

Influences of coal dust components on the explosibility of hybrid mixtures of methane and coal dust

In order to study the influences of coal dust components on the explosibility of hybrid mixture of methane and coal dust, four kinds of coal dust with different components were selected in this study. Using the standard 20 L sphere, the maximum explosion pressure, explosion index and lower explosion limits of methane/coal dust mixtures were measured. The results show that the addition of methane to different kinds of coal dust can all clearly increase their maximum explosion pressure and explosion index and decrease their minimum explosion concentration. However, the increase in the maximum explosion pressure and explosion index is more significant for coal dust with lower volatile content, while the decrease in the minimum explosion concentration is more significant for coal dust with higher volatile content. It is concluded that the influence of methane on the explosion severity is more pronounced for coal dust with lower volatile content, but on ignition sensitivity it is more pronounced for coal dust with higher volatile content. Bartknecht model for predicting the lower explosion limits of methane/coal dust mixture has better applicability than Le Chatelier model and Jiang model. Especially, it is more suitable for hybrid mixtures of methane and high volatile coal dust.     

固体惰性介质对煤粉爆炸压力的影响研究

通过对固体惰性介质在减轻煤粉爆炸作用的实验研究,给出影响固体惰化剂作用效果的主要影响因素。实验分别选用来自加拿大和中国的3种煤粉和石灰石,对每种实验样品的成分、粒度都进行分析。用20L球形容器进行实验,测定煤粉中加入不同含量的石灰石后煤粉爆炸的Pmax和(dp/dt)max值。结果表明,石灰石能够起到减轻煤粉爆炸影响的作用,并且随着煤粉粒度的减小,要达到相同的抑爆效果需要的石灰石的用量将加大。     

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。     

瓦斯煤尘爆炸特性及抑爆方法研究进展

为探究瓦斯煤尘爆炸特性及抑爆机理,本文通过一系列实验,研究瓦斯、煤尘爆炸的速度和温度等特征,提出利用图像相关系数法和辐射测温原理计算火焰传播速度及温度场变化,定量分析影响煤尘爆炸的因素以及产物变化规律,揭示煤尘爆炸的宏微观机制。结果表明:火焰分形维数可以用来反应瓦斯爆炸强度,即当分形维数更接近2.2937时爆炸反应最为强烈,其爆炸过程中自由基最终生成浓度与CH 4初始浓度呈倒U型关系;当量比对煤粉火焰爆炸压力及速度也有一定影响,在最佳当量比的2倍左右时可以达到最大爆炸压力和最大火焰传播速度。另外本文亦采用泡沫陶瓷对瓦斯的多次爆炸和连续爆炸进行抑爆,发现不同厚度和孔隙的泡沫陶瓷具有不同的抑制效果,孔隙较大的泡沫陶瓷对爆炸能量有较好的抑制作用。     

粉尘涉爆企业隐患分析及风险控制研究

通过对77家粉尘涉爆企业299个重大隐患进行分析,得出企业存在的隐患主要集中在除尘系统和粉尘清理方面。绘制了粉尘爆炸因果链锁图,基于粉尘爆炸5要素和海因里希因果连锁论,构建粉尘爆炸预防性和控制性原理,将粉尘爆炸控制措施分为预防性措施PM和控制性措施CM。根据粉尘爆炸预防性和控制性原理,提出采取预防性措施为主,控制性措施为辅的粉尘爆炸控制原则。     

基于响应面法的木粉尘最大爆炸压力试验研究——以桑木粉尘为例

为研究粉尘质量浓度、粒径和点火延迟时间对木粉尘最大爆炸压力影响,以桑木粉尘为对象,利用1.2 L的Hartmann管进行试验。研究结果表明:最大爆炸压力随着粉尘质量浓度的增加先增大后减小,随着粉尘粒径的增大而减小,随着点火延迟时间的增大而增大。在单因素试验基础上,运用Design-Expert软件对Box-Behnken所设计的响应面试验方案分析,得到影响粉尘最大爆炸压力大小顺序为:点火延迟时间>质量浓度>粒径,同时Design-Expert软件预测出最危险爆炸强度的试验条件为:质量浓度840.24 g/m3,粒径260目,点火延迟时间12 s,最大爆炸压力为0.511 775 MPa,经检验,拟合性较好,为防爆设备本质安全强度设计提供了一定的参考价值。