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。     

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.     

三环唑粉尘爆炸特性研究

利用激光粒度仪对三环唑粉尘的粒径分布进行分析,并用20 L爆炸球测试装置、哈特曼管装置探讨了粉尘质量浓度、点火延迟时间、点火能量、粒径分布对粉尘爆炸的影响并总结了相关规律。实验结果表明:粉尘粒度是影响粉尘最小点火能和爆炸下限的单调因素,粉尘质量浓度是影响粉尘爆炸压力的极值因素,点火延迟时间是影响粉尘最小点火能的极值因素。     

超细聚苯乙烯微球粉体的燃爆特性研究

为研究超细聚苯乙烯微球粉体的燃爆特性,通过粉尘层最低着火温度测试装置、MIE-D1.2最小点火能测试装置、20 L球形爆炸测试装置,对其最低着火温度、最大爆炸压力、最小点火能量(MIE)等爆炸特性参数进行测定,探讨了加热温度、点火延滞时间、粉尘质量浓度、粉尘粒径对粉体燃爆特性的影响。结果表明:超细聚苯乙烯微球粉尘层在350℃左右时会发生无焰燃烧,且加热温度越高,粉体粒径越小,粉尘层发生着火时所需的时间越短;当粉体质量浓度为250 g/m3时,最大爆炸压力达到0.65 MPa,质量浓度为500 g/m3时,最大爆炸压力的上升速率达90 MPa/s以上;随点火延滞时间增加,最小点火能表现出先缓慢减小再急剧增大的规律;随粉尘质量浓度增加,最小点火能逐渐降低,当粉尘质量浓度超过500g/m3后逐渐趋于稳定。     

点火能量对粉尘爆炸下限浓度的影响

运用20L标准粉尘爆炸特性测试装置对不同粉尘在不同点火能量时的爆炸下限浓度进行测试,以此方法研究粉尘爆炸下限浓度随点火能量的变化规律。试验过程分别采用2. 5 k J、5 k J、10 k J点火能量对石松子粉、石墨粉、铝粉、金属打磨粉尘、纸粉、PVC粉、纺织粉、烟叶粉的爆炸下限浓度进行测试。试验结果显示粉尘爆炸下限浓度随点火能量的增加总体呈下降趋势;对于不易点燃的粉尘,其爆炸下限浓度随点火能量的增加将急剧下降。石墨粉随点火能量增加爆炸下限浓度急剧下降,铝粉、石松子粉和金属打磨粉尘受点火能量影响较小,对纸粉、纺织、烟叶粉尘影响中等。高点火能量可以扩大点火源波及的区域,从而使更多粉尘参与初始爆炸及其后的传播过程,这对于不易点燃粉尘的爆炸传播影响较大,而对于易燃粉尘的爆炸传播影响不大。为了更好的涵盖各种粉样的测试情况,也为了更加安全的指导作业现场粉尘防爆实践,推荐采用10 k J点火能量测试不易点燃的粉尘的爆炸下限。     

硫磺粉尘爆炸特性影响因素试验研究

为了解硫磺粉尘爆炸特性,利用20 L球形爆炸装置开展正交试验和单因素试验,研究粉尘质量浓度、点火能量和粉尘粒径3个因素对硫磺粉尘最大爆炸压力(pmax)和最大爆炸压力上升速率((dp/dt)max)的影响机制。利用SPSS软件对试验数据进行极差分析,并构建回归模型。结果表明:其他条件一定时,pmax和(dp/dt)max均与粉尘质量浓度、点火能量成正相关关系,与粉尘粒径成负相关关系;3个因素的影响程度依次为:粉尘质量浓度点火能量粉尘粒径。硫磺颗粒燃烧过程生成的硫磺液滴能造成20 L球罐内的硫磺燃烧不充分,并削弱粉尘粒径对pmax和(dp/dt)max的影响;较高的点火能量可以削弱硫磺液滴的这种不利影响。     

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。     

混合金属粉尘爆炸最小点火能量影响因素研究*

为探究混合金属粉尘爆炸危险性及与单一粉体爆炸特性差异，确保车间安全生产，采用粉尘云点火能量测试系统对车间混合金属粉尘及铝粉最小点火能量在不同影响因素下的变化规律及2种粉尘火焰变化特征进行测试。研究结果表明:混合金属粉尘和铝粉最小点火能量在一定范围内（38~96 μm）与粒径呈正相关性，当混合金属粉尘粒径大于75 μm时，所需最小点火能量大于1 000 mJ，其爆炸敏感性迅速降低，此时铝粉仍有较强爆炸敏感性；2种粉尘最小点火能量随质量浓度增加呈先降低后升高的趋势，最小点火能分别为295，15 mJ，对应的敏感质量浓度为600，1 000 g/m3，混合金属粉尘在质量浓度为500~700 g/m3时具有较大爆炸危险性；同铝粉相比，混合金属粉尘点火能量更高、火焰燃烧时间更短、火焰高度更低、爆炸剧烈程度更弱。     

煤粉粒径对粉尘爆炸影响试验研究与数值模拟

为分析煤粉粉尘的爆炸特性,利用20 L爆炸球测试装置与Fluent软件,试验研究煤粉粒径、质量浓度对煤粉云最大爆炸压力、爆炸指数的影响。结果表明,当试验环境温度为293~303 K时,点火能量为10 k J,粒径为26,73和115μm等3种粉尘云的最大爆炸压力均随着粉尘质量浓度的增加先升后降,在350 g/m3处达到最大值。同一粉尘质量浓度下,最大爆炸压力、爆炸指数均随着粒径的减小而增大。在60~120 ms时间内,粒径为26μm、质量浓度为350 g/m3的粉尘颗粒在球体内能保持一定的稳定状态,60 ms左右扩散达到相对均匀状态。爆炸后,燃烧最高温度为2 060 K,未燃区温度由300 K上升至375 K。粒径为26μm的煤粉尘云爆炸危险性等级为Ⅱ级,粒径为73和115μm的煤粉尘云爆炸危险性等级为Ⅰ级。     

外部条件对玉米淀粉粉尘爆炸特性的影响

为了探明外部条件对玉米淀粉粉尘爆炸特性参数的影响,利用20 L球形爆炸装置进行试验测试,探讨了点火能量及粉尘含水量对粉尘爆炸特性的影响,对比研究了CaCO_3和Al(OH)_3两种惰性介质的抑爆效果。结果表明:随点火能量增加,粉尘最大爆炸压力和最大升压速率呈线性上升,在高质量浓度下,粉尘爆炸压力受点火能量的影响更显著;添加CaCO_3和Al(OH)_3能够降低玉米淀粉的爆炸压力,相对于CaCO_3的物理抑爆,Al(OH)_3的物理-化学抑爆效果更佳;玉米淀粉粉尘的最大爆炸压力及爆炸升压速率随粉尘含水量降低而不断增大。     

水平管道内甲烷-煤尘混合爆炸的试验研究

为研究煤矿甲烷-煤尘混合爆炸的规律,采用水平管道式气体粉尘爆炸装置。试验时,通过延迟爆破系统,将储罐内的煤尘吹入管道内与甲烷气体混合,点火后甲烷爆炸产生的能量作为初始能量引起煤尘的爆炸。通过改变甲烷浓度、煤尘浓度,对甲烷-煤尘混合爆炸的最大爆炸压力和压力上升速率进行了研究。结果表明:最大爆炸压力和压力上升速率随甲烷浓度的增加先增加后减小,随煤尘浓度的增加也先增大后减小。     

橡胶粉尘的爆炸特性及抑爆的试验研究

为了研究橡胶粉尘的爆炸特性以及惰性粉体对橡胶粉尘的抑爆,用20 L球形爆炸装置测试橡胶粉尘的爆炸特性,分析粉尘浓度和粒径对橡胶粉尘爆炸压力(pmax)和爆炸指数(Kst)的影响,并且探究聚磷酸铵、磷酸二氢铵、碳酸钙和碳酸氢钠4种不同惰性粉体对橡胶粉尘的抑爆效果及不同粒径的聚磷酸铵对橡胶粉尘爆炸压力的影响。结果表明:在爆炸极限范围内,橡胶粉尘的爆炸压力随粉尘质量浓度增加先增大后减小;橡胶粉尘粒径越小,其爆炸后果越严重;聚磷酸铵对橡胶粉尘的抑爆效果相对较好;且在一定质量浓度范围内粒径越小,抑爆效果越好。     

微米级铝粉最低着火温度和爆炸特性试验研究

为更好防治铝粉爆炸,针对不同因素对微米级铝粉的最低着火温度和爆炸特性的影响灵敏度进行试验研究,揭示不同因素对其影响程度大小。最低着火温度和爆炸特性分别由粉尘云最低着火温度测试系统和20 L球爆炸装置测试。试验结果表明:粒径越小,比表面积越大,铝粉越容易发生燃烧爆炸;逐个分析粒径、质量浓度和分散压力这3项影响因素对铝粉尘云最低着火温度影响敏感度,得出敏感度大小为粒径分散压力质量浓度;逐个分析点火延迟时间、粒径和质量浓度这3项影响因素对铝粉爆炸参数的影响灵敏度,得出灵敏度大小为粒径点火延迟时间质量浓度。     

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。     

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.     

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。     

点火延迟时间对甘薯粉尘爆炸的影响研究

为了预防甘薯粉尘爆炸事故的发生,本文研究点火延迟时间对甘薯粉尘爆炸的影响规律,利用20 L球形爆炸仪研究甘薯粉尘的爆炸特性及其在200 g/m3,500 g/m3和800 g/m3质量浓度下通过改变点火延迟时间的爆炸规律。结果表明:粉尘的最佳点火延迟时间与浓度有关,在该点火时间下所测得的最大爆炸压力均高于在固定点火延迟时间下的测量值,60 ms的固定点火延迟时间不适用于甘薯粉尘爆炸测试。     

速生杨木粉尘最小点火能的实验研究

为防止木材加工中木质粉尘燃爆事故的发生，以纤维板生产中常见的原材料速生杨木粉尘作为研究对象，在分析粉尘粒径分布、元素分析、工业分析及形貌特征的基础上，采用1.2 L哈特曼管对3种不同粒径（0~50，＞50~96，＞96~180 μm）速生杨木粉尘进行最小点火能实验，探究点火延迟时间、喷粉压力、质量浓度和粒径分布对速生杨木粉尘最小点火能的影响及变化规律。研究结果表明:在质量浓度为500 g/m3时，分别增加点火延迟时间和喷粉压力，最小点火能都先减小后增大；最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力分别为120 ms和120 kPa；粒径对最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力无显著影响。在点火延迟和喷粉压力分别为120 ms和120 kPa条件下，最小点火能随质量浓度的增加先减小后增大。粉尘粒径与最小点火能呈正相关性，3种样品的最小点火能分别为1~3，1~3和7~13 mJ，对应的敏感质量浓度分别为500 ，750和1 250 g/m3，属于特别着火敏感性粉尘。     

基于正交实验的面粉爆炸特性研究

为探究面粉爆炸实验中粉尘质量浓度、点火能量、点火延迟时间对面粉爆炸的影响,采用正交实验法并利用20 L球形爆炸测试装置比较研究了粉尘质量浓度、点火延迟时间以及点火能对面粉爆炸的影响程度。结果表明:对最大爆炸压力影响最为显著的因素是点火延迟时间,对最大爆炸指数影响最为显著的因素是粉尘质量浓度;在实验浓度范围内,存在最佳实验条件。当粉尘质量浓度500 g/m3、点火延迟时间100 ms时,面粉爆炸最剧烈。     

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。