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。     

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。     

超细碳酸氢钠抑制玉米淀粉空气混合物爆炸试验

为探究抑爆介质对玉米淀粉-空气混合物爆炸的抑制效果,以超细碳酸氢钠粉体为抑爆介质,利用自主研制的抑爆装置,在容积为3 m3的受限空间内开展玉米淀粉-空气混合物爆炸抑制试验,研究抑爆介质用量、抑爆装置触发时间及布设方式等参数对玉米淀粉-空气混合物爆炸压力的影响。结果表明:增加抑爆介质喷射量、缩短抑爆装置触发时间和增加抑爆装置数量均能有效降低爆炸压力的峰值,延迟到达爆炸压力峰值的时间,表明抑爆介质有助于增强受限空间内粉尘爆炸的抑制效果;增加抑爆装置数量还可避免复燃现象的发生,预防二次爆炸。     

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。     

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.     

超细Al(OH)3惰化粉体对铝合金抛丸废弃物粉尘的爆炸防控效果试验研究

为探究超细粉体惰化剂对铝合金抛丸伴生粉尘爆炸特性的影响规律，利用标准化Hartmann试验装置及自行搭建的试验平台，对不同惰化比(ε)条件下高纯度铝粉尘和铝合金抛丸废弃物粉尘爆炸传播特性进行试验研究。试验结果显示：不同类型的铝粉尘在不同惰化比条件下的爆炸敏感度、爆炸传播强度以及爆炸火焰传播形态演化等方面特性存在较大差异。由于高纯度铝粉尘燃烧反应活性高，最小点火能量和爆炸下限质量浓度分别是铝合金抛丸废弃物粉尘的6%和53.3%,其爆炸火焰传播速度峰值是铝合金抛丸废弃物粉尘的2.1倍。因此，在工程实践中不宜将高纯度铝粉尘相关爆炸参数作为铝合金抛丸作业现场燃烧爆炸风险评估依据。同时，当惰化比提高到30%时，铝合金抛丸废弃物粉尘的点火敏感性大幅降低，爆炸无法形成有效火焰进而传播，且在爆炸发生后很短时间内便会发生自行熄灭，即使在强点火条件下，也未发生火焰持续传播现象。因此，在铝合金抛丸生产现场采用添加一定量超细Al(OH)₃粉体以作为抑爆措施的惰化剂具有一定的可行性。     

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。     

氮气惰化抑制7-氨基头孢烷酸粉尘爆炸试验研究

以石家庄某制药企业生产的7-氨基头孢烷酸(简称7-ACA)粉体为研究对象,利用20 L球型爆炸系统研究氮气抑制粉尘爆炸的规律。通过设计的混气系统向爆炸容器内充入氮气以降低容器内的氧气体积分数,创造不同氮气体积分数环境来进行一系列粉尘爆炸试验。结果表明,在化学点火能量为10 k J、7-ACA粉尘质量浓度为775g/m3时,爆炸压力达到最大值。在该粉尘质量浓度条件下,随氮气充入量增加,其最大爆炸压力逐渐降低;当氧气体积分数达10.93%时,测试系统显示7-ACA粉尘不发生爆炸;继续充入氮气,也没有发生爆炸现象,表明抑爆效果明显。     

基于响应面方法的甘薯粉尘爆炸研究

为给甘薯粉尘爆炸预防提供依据,用20 L球形爆炸装置进行爆炸试验,研究甘薯粉尘粒径、质量浓度和点火能量3个单因素对爆炸的影响;同时,用响应面方法,通过Design-Expert软件中Box-Behnken试验设计,对影响甘薯粉尘爆炸的因素进行对比分析。试验结果表明,甘薯粉尘最大爆炸压力随粉尘粒径的减小而增大,随粉尘浓度的增加呈现先增加后减小的趋势,随点火能量的增大而增大。同时,由Box-Behnken试验中响应面回归方程知,甘薯粉尘质量浓度对粉尘爆炸影响最大,其次是点火能量,甘薯粉尘粒径对相应粉尘爆炸影响最小。     

小麦淀粉粉尘爆炸特性参数的研究

采用哈特曼管式爆炸测试装置和20L球爆炸测试装置对小麦淀粉粉尘爆炸特性参数进行评估,对粒度小于75μm的样品的爆炸危险性参数进行测试,得出了一定条件下的小麦淀粉对静电火花的敏感程度以及其爆炸的猛烈程度,进而对其爆炸危险性程度进行分级。结果表明,温度在25℃,喷粉压力为0.70MPa,小麦淀粉的最小点火能量在40~80mJ;在点火能量为10 kJ时,最大爆炸压力为0.60MPa,最大爆炸指数为7.87MPa.m/s,其粉尘爆炸危险性为Ⅰ级。     

基于正交试验的谷物粉尘燃烧特性影响因素研究

为了研究谷物粉尘燃烧特性影响因素，以可食用玉米淀粉为研究对象，通过ZY6243锥形量热仪（CONE）进行了单因素和正交试验，研究了粉尘粒径、惰性介质CaCO3质量分数、热辐射通量对玉米淀粉燃烧特性的影响效应。应用直观分析法和方差分析法定性地研究了各因素对玉米淀粉热释放速率峰值的影响程度并进行了排序，2种方法得出的结论基本一致。研究结果表明:各因素对玉米淀粉热释放速率峰值的影响程度依次为:CaCO3质量分数＞粉尘粒径＞热辐射通量；其中惰性介质CaCO3对热释放速率峰值和引燃时间的影响最为显著。     

惰性粉体对蔗糖粉尘最小点火能的影响研究

为了预防蔗糖粉尘爆炸,利用1.2 L哈特曼管研究了NH₄H₂PO₄与Al(OH₄对蔗糖粉尘爆炸的抑制作用。在蔗糖粉尘质量分数一定的条件下,通过改变 NH₄H₂PO₄与Al(OH)₄的粒径和质量分数,测定其对蔗糖粉尘爆炸的抑制效果。结果表明:随着NH₄H₂PO₄和Al(OH)₄质量分数的增加,粒径的减小,蔗糖粉尘的最小点火能均逐渐增大,当惰性粉体增加到一定质量时,蔗糖粉尘被完全惰化,在蔗糖粉尘中分别加入粒径为48~74,38~47,25~37 μm的NH₄H₂PO₄和Al(OH)₄,3种粒径的NH₄H₂PO₄使蔗糖粉尘完全惰化的质量分数分别为40%,35%,30%,3种粒径的Al(OH)₃使蔗糖粉尘惰化的质量分数均为60%。因此(NH₄)H₂PO₄抑制蔗糖粉尘爆炸的效果比Al(OH)₃更显著。     

Effect of ignition delay on explosion parameters of corn dust/air in confined chamber

This paper presents the explosion parameters of corn dust/air mixtures in confined chamber. The measurements were conducted in a setup which comprises a 5 L explosion chamber, a dust dispersion sub-system, and a transient pressure measurement sub-system. The influences of the ignition delay on the pressure and the rate of pressure rise for the dust/air explosion have been discussed based on the experimental data. It is found that at the lower concentrations, the explosion pressure and the rate of pressure rise of corn dust/air mixtures decrease as the ignition delay increases from 60 ms; But at the higher concentrations, the explosion pressure and the rate of pressure rise increase slightly as the ignition delay increases from 60 ms to 80 ms, and decrease beyond 80 ms. The maximum explosion pressure of corn dust/air mixtures reaches its highest value equal to 0.79 MPa at the concentration of 1000 gm⁻³.     

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。     

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。     

When solids meet solids: A glimpse into dust mixture explosions

Mixing an inert solid or a less flammable compound with a combustible dust can be regarded as a direct application of the inherent safety principle of moderation. An experimental investigation was carried out to determine the evolution of the ignition sensitivity and the explosion severity of such various mixtures as a function of their compositions. It demonstrates that the introduction of small amounts of highly combustible powders (such as sulphur or nicotinic acid) to a less flammable dust (such as microcrystalline cellulose or carbon black) can strongly influence the ignition sensitivity as well as the explosion severity.It has notably been shown that the ignition sensitivity of solid/solid mixtures significantly rises up when only 10–5%wt. of highly flammable dust is introduced. Simple models can often be applied to estimate the minimum ignition energy, minimum ignition temperature and minimum explosive concentration of such mixtures. Concerning the dust explosivity, three cases have been studied: mixtures of combustibles dusts without reaction, dusts with reactions between the powders, combustible dusts with inert solid. If the evolution of the maximum explosion pressure can be estimated by using thermodynamic calculations, the maximum rate of pressure rise is more difficult to predict with simple models, and both combustion kinetics and hydrodynamics of the dust clouds should be taken into account. These results were also extended to flammable dust/solid inertant mixture. They clearly show that the concentration of solid inertant at which the ignition is not observed anymore could reach 95%wt. As a consequence, the common recommendation of solid inertant introduction up to 50–80%wt. to prevent dust explosion/ignition should be reconsidered.     

Study of the influence of melamine polyphosphate and aluminum hydroxide on the flame propagation and explosion overpressure of aluminum magnesium alloy dust

When aluminum magnesium alloy dust floats in the air, a certain ignition energy can easily cause an accidental explosion. To prevent and control the occurrence of accidental explosions and reduce the severity of accidents, it is necessary to carry out research on the explosion suppression of aluminum magnesium alloy dust. This paper uses a vertical glass tube experimental device and a 20 L spherical explosive experimental device to carry out experimental studies on the suppression of the flame propagation and explosion overpressure of aluminum magnesium alloy dust with melamine polyphosphate (MPP) and Al(OH)₃. With increasing MPP and Al(OH)₃ concentrations, the flame brightness darkened, the flame velocity and propagation distance gradually decreased, and P_max and (dp/dt)_max decreased significantly. When the amount of MPP added reached 60%, the flame propagation distance decreased to 188 mm, which is a decrease of 68%, and the explosion overpressure decreased to 0.014 MPa, effectively suppressing the explosion of aluminum magnesium alloy dust. The experimental results showed that MPP was more effective than Al(OH)₃ in inhibiting the flame propagation and explosion overpressure of the aluminum magnesium alloy dust. Finally, the inhibitory mechanisms of the MPP and Al(OH)₃ were further investigated. The MPP and Al(OH)₃ endothermic decomposition produced an inert gas, diluted the oxygen concentration and trapped active radicals to terminate the combustion chain reaction.