粉尘云最低着火温度的研究现状与发展趋势

粉尘爆炸事故统计表明,部分爆炸事故的发生是由于生产设备最高容许温度超过或达到了粉尘云的最低着火温度.通过大量文献调研,对近40年粉尘云的最低着火温度的实验与理论研究进行了分析,并根据目前工业生产实际存在的问题提出了新时期研究复杂条件下着火温度的必要性.同时,应在此基础上建立数学模型并利用数值分析验证实验结果,以便工业应用.     

煤岩混合型粉尘云最低着火温度试验研究

为研究半煤岩巷道中岩粉质量分数和煤的挥发分与煤岩混合型粉尘云最低着火温度的关系,选取挥发分差异较大的5种煤样以相同比例配制煤岩混合型粉尘,利用粉尘云最小点火温度测定仪进行煤岩混合型粉尘试验。结果表明,当煤岩混合型粉尘中岩粉质量分数低于40%时,岩粉的混合会导致混合型粉尘云最低着火温度发生小幅度波动;当岩粉质量分数高于40%时,煤岩混合型粉尘最低着火温度会随岩粉质量分数的增加而大幅度升高;挥发分质量分数越小的煤粉,其混合型粉尘云最低着火温度越容易受岩粉质量分数的影响。     

粉尘云浓度对HDPE粉尘云最低着火温度的影响

为准确评价高密度聚乙烯（HDPE）粉尘爆炸敏感性和开展有效的粉尘防爆工作,采用Godbert-Greenwald恒温炉标准实验装置研究了典型HDPE粉尘云最低着火温度的分布特性,着重探讨了粉尘云浓度对不同喷尘压力条件下HDPE粉尘云最低着火温度的影响规律。研究表明:测试条件下HDPE粉尘云最低着火温度的变化处于360~445 ℃范围,随粉尘云浓度的增加呈现先降低后升高的总体趋势,粉尘云浓度为1.111 kg/m3时出现拐点,且粉尘云最低着火温度随喷尘压力的增加而降低。     

基于交互正交试验的全麦粉粉尘云最低着火温度的影响研究

为了探究饲料粉尘的燃烧特性,选用全麦粉为试验对象,使用Godbert-Greenwald(G-G)恒温炉装置从粉尘粒径、质量浓度、惰性介质碳酸钙质量分数这3个因素找出对全麦粉粉尘云最低着火温度（MITC）的影响效应。利用交互正交试验通过直观分析法和方差分析法分析试验数据得出各因素及其交互作用对混合粉尘MITC的影响程度,旨在为饲料行业生产防火防爆提供理论依据。结果表明：惰性介质碳酸钙质量分数对全麦粉尘MITC影响最显著;粉尘粒径与质量浓度对全麦粉尘MITC存在交互作用。     

惰性粉尘对铝镁混合粉尘云最低点燃温度的影响

为了研究惰性粉尘存在氛围下,铝镁混合粉着火爆炸的规律,采用Godbert-Greenwald恒温炉设备研究了设备吹粉压力、惰性BaCO3和SiO2粉尘粒径、惰性粉尘含量对铝镁混合粉尘云最低点燃温度的影响。结果表明,试验存在最佳吹粉压力,此时最有利于铝镁混合粉燃烧,且高浓度铝镁混合粉的最佳吹粉压力比低浓度的大;最低点燃温度随着不活泼粉尘粒径的减小而升高,粒径相同条件下,BaCO3抑制效果比SiO2明显;惰性粉尘对铝镁混合粉尘云最低点燃温度影响很大,当BaCO3和SiO2粉尘含量增加时,最低点燃温度先升高,达到一定值后趋于不变;混合粉尘中,惰性粉尘质量分数在53%以下时,BaCO3的抑制作用比SiO2强,但当惰性粉尘质量分数在53%以上时,SiO2和BaCO3对混合粉尘抑制作用正好相反;当炉体温度在630℃以上时,铝镁混合粉最低点燃温度受BaCO3和SiO2粉尘影响很小。     

煤油共生矿区含油煤尘云最低着火温度试验研究

为研究煤油共生矿区含油煤尘最低着火温度的变化规律,选取3种含油浓度不同的煤样,采用粉尘云最低着火温度测定系统,研究含油煤尘云最低着火温度随含油浓度、喷尘压力及煤尘质量的变化规律。研究结果表明:含油煤尘的最低着火温度较不含油煤尘显著降低,且随着煤尘含油浓度的增加,煤尘中挥发分含量增多,煤尘云最低着火温度降低,爆炸危险性增强;低含油浓度煤尘,煤尘受原油挥发分影响较大,在含油浓度为5.7%,4.3%且质量浓度为1364~4550 g/m3时煤尘云最低着火温度随喷尘压力的增大呈先增大后减小的变化趋势,在5.7%,4.3%含油浓度且喷尘压力为0.05 MPa时煤尘MIT随煤尘质量浓度增加先降低后缓慢升高。高含油浓度煤尘,受煤尘团聚现象影响较大,煤尘云最低着火温度随喷尘压力的增加而升高,随煤尘质量的增加呈先减小后增大再缓慢减小的变化规律。     

彩色玉米粉粉尘云最低引燃温度试验研究

利用HY16429粉尘云引燃温度试验装置,分别对5种彩色玉米粉在不同喷尘压力和不同质量浓度下进行粉尘云最低引燃温度的测定。结果表明:在不同的喷尘压力下,粉尘云最低引燃温度随粉尘云质量浓度增加先下降后上升,在2 250~3 500 g/m~3达到最危险浓度;在不同的质量浓度下,粉尘云最低引燃温度随喷尘压力增加先下降后上升,在60~80 k Pa达到最低值,表明当粉尘云形成的悬浮状态最佳时,最低引燃温度为360℃;无色玉米粉的引燃温度普遍低于含色素的玉米粉,表明色素的添加可使玉米粉的燃爆危险性降低,这与玉米粉粒度分布情况和所含元素中碳氮比有关,C元素含量和碳氮比越高所需引燃温度越低;无色玉米粉粒度分布相对分散且粉尘粒度相对较大,加入色素后粒度分布较集中且粉尘粒度相对较小;不同颜色的玉米粉最低引燃温度呈现不同的变化规律,可解释为色素的发色基团对应于不饱和双键的共轭体系,在受热时它的结构易发生变化所导致。     

不同煤质煤尘层最低着火温度特性及其影响因素研究

为研究不同煤质的煤尘层最低着火温度特性及其影响因素,选取褐煤、长焰煤、不粘煤、气煤、焦煤、瘦煤、贫煤和无烟煤8种不同变质程度的煤尘样品,测试分析8种煤尘层的最低着火温度及最低着火温度工况下煤尘层着火类型、着火时间,并研究了粒径和煤尘层厚度对煤尘层最低着火温度的影响。结果表明,随变质程度由褐煤逐渐增大,最低着火温度T_L由290℃不断增大。褐煤、长焰煤、不粘煤和气煤为a类着火,其着火时间较为接近,均值为19. 5 min,而焦煤、瘦煤和贫煤为c类着火,着火时间均值为11 min,表明随变质程度增大,虽然TL增大,但着火时间明显缩短。通过分析最低着火温度工况下不同煤质的温度T-时间t变化情况,认为褐煤、长焰煤、不粘煤和气煤煤尘层温度曲线中出现明显上下波动现象,是因为煤尘层厚度有限,无法长时间积聚能量。通过构建TL与粒径r、煤尘层厚度d的三维空间拟合模型,发现粒径小、厚度大的煤尘层具有更大的着火敏感性和爆炸潜伏性,更应加强防范。     

不同挥发分煤尘层最低着火温度变化规律研究

针对煤化工等行业的沉积煤尘热自燃问题,运用煤尘层最低着火温度测试系统,研究了不同挥发分煤尘层的着火状态、不同挥发分及不同厚度煤尘层最低着火温度的变化规律。结果表明:煤尘层厚度为5 mm时,挥发分质量分数大于35%的煤尘在较低温度便出现着火现象,肉眼很容易观察到火星的出现,温度曲线波动剧烈,而对于挥发分质量分数小于15%的煤尘,通过煤尘层内部"温度达到450℃"来判断其着火;在灰分质量分数相当的情况下,煤尘层最低着火温度随挥发分增加呈严格递减的趋势变化;得到了煤尘层厚度和最低着火温度的函数关系式,通过试验得到了挥发分质量分数为37.45%煤尘的重要常数M和N。     

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。     

粒径分布对小麦粉最低着火温度的影响研究

小麦粉是一种常见的工业粉体原料,在运输及储存过程中遇到点火源非常容易造成粉尘爆炸。采用对不同粒径分布下最低着火温度的测定,利用变异系数-灰色关联分析法确定小麦粉粒径分布与最低着火温度的综合关联度,再根据熵权-灰色关联分析法对研究结果进行验证。结果表明：小麦粉颗粒粒径分布对于最低着火温度的综合关联度如下：(d₉₀-d₁₀)/d₅₀>d₉₀/d₁₀>d₁₀>d₅₀>d₉₀,且在有限空间内,固定粒径条件下的粉尘爆炸强度随粉尘浓度的增大而增强。     

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。     

硬脂酸粉着火敏感性影响因素及惰化研究

为预防和减轻硬脂酸粉加工、储存和运输过程中的燃爆危害,采用Godbert-Greenwald恒温炉分别研究质量浓度、分散压力、惰性粉体质量分数对硬脂酸粉尘云最低着火温度的影响规律。研究结果表明：硬脂酸粉尘云的最低着火温度随质量浓度和分散压力的增加先减小后增大,当质量浓度和分散压力分别为485.4 g/m³,15 kPa时,硬脂酸粉尘云最低着火温度达到最小;添加少量惰性粉体增大了硬脂酸粉尘云分散性,对硬脂酸粉尘云最低着火温度的降低起到促进作用;随惰性粉体质量分数的增加,硬脂酸粉尘云最低着火温度先迅速增大后增速变缓;SiO₂通过物理作用抑制硬脂酸粉尘云燃烧,Al(OH)₃除物理作用外还通过化学分解参与自由基碰撞,可有效提升硬脂酸粉尘云的最低着火温度。     

不同粒径镁铝合金粉尘爆炸与抑爆特性研究北大核心CSCD

为了研究镁铝合金粉爆炸危险特性,利用20L球形爆炸容器进行测试,结果表明:180目(80μm)、120目(125μm)和60目(250μm)3种粒径下的金属粉尘爆炸下限浓度分别为45 g/m^3,55 g/m^3和95 g/m^3。相同浓度下最大爆炸压力随粒径增大的而减小。以碳化硅和石墨为代表的研究中,60目,120目和180目的镁铝合金粉以10%的浓度梯度加入碳化硅浓度分别至50%,70%和80%,石墨浓度至30%,50%和60%时,镁铝合金粉不会发生爆炸。表明碳化硅及石墨等惰性粉尘都能对粉尘爆炸有抑制作用,其中石墨对镁铝合金粉的抑爆作用明显优于碳化硅。     

挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料着火温度实验研究

研究了挤塑型聚苯乙烯(XPS)保温材料两种不同着火方式下的着火温度。采用南京江宁仪器分析厂生产的DW-02型点着温度测定仪对XPS的着火温度进行了测定。利用辐射引燃仪得到了2.2 cm厚挤塑型保温板在不同加热功率下的着火温度。结果表明:DW-02型点着温度测定仪测得的挤塑型聚苯乙烯保温材料的点燃温度约为355℃;热辐射引燃仪测得的2.2 cm厚保温板在不同加热功率下的着火温度是365-370℃,且引燃时间随着辐射引燃仪加热功率的增大而逐渐缩短;明火火源比热流辐射容易引燃挤塑型聚苯乙烯保温板。研究结论对FDS模拟挤塑型聚苯乙烯燃烧特性时,材料热解参数的设定有指引作用,对实际工程中遴选合适的外墙保温材料具有重要的参考价值。     

中美粉尘职业暴露检测、评价与管理方法对比研究北大核心CSCD

为了进一步提高我国工作场所粉尘检测和评价工作的科学性,对我国和美国工作场所中粉尘的采样、检测数据的统计处理、评价以及工作场所的管理等方面进行了对比。结果表明,美国把粉尘职业暴露水平的检测、数据的统计处理、评价以及再检测与评价进行有机结合并形成完善的管理体系,我国和美国的粉尘采样方法基本相同,但我国缺少对工作场所粉尘职业暴露水平检测结果的统计处理以及再检测与评价的管理规定。通过对中美两国相关内容的对比和分析,针对完善我国粉尘暴露检测、数据统计处理、评价以及再检测与评价方面提出建议。     

煤粉燃烧性与工业分析、着火温度的相关性研究

喷吹煤粉燃烧性是生产中的一个重要参数,实时掌握原煤燃烧性的波动变化对保证喷煤的安全和稳定十分必要。直接测量煤粉燃烧性的方法成本高,时间长,操作复杂,不利于生产应用;采用测定煤的工业分析和着火温度的方法简单易行,应用范围广泛。该文针对某炼铁厂的15种原煤,进行了工业分析和着火温度的实验研究,引入了统计学中相关系数的概念对数据进行了处理分析,实验证明煤的挥发分和着火温度与煤粉的燃烧性高度线性相关,此方法为利用两参数间接分析煤粉燃烧性提供了理论基础。     

高压细水雾灭火系统对汽车轿厢火灾灭火效果试验研究北大核心CSCD

为研究高压细水雾灭火系统对小型汽车库汽车轿厢火灾的灭火有效性,采用全尺寸实体试验方法,研究了轿厢火灾在3种开窗状态下的发展及高压细水雾灭火系统的防控效果。结果表明:汽车轿厢发生火灾时,轿厢密闭性及开窗面积对火灾发展及高压细水雾灭火系统的启动影响较大;当车窗玻璃敞开时,轿厢火灾为燃料控制型火灾,燃烧猛烈,高压细水雾灭火系统在起火后122 s便启动,车库顶棚表面测点最高温度为101.8℃;在高压细水雾灭火系统作用下,轿厢火灾得到有效控制,轿厢内温度、车库内温度及车库建筑构件的表面温度均快速降低,相邻汽车表面测点最高温度为54℃,车库防火分隔构件表面测点最高温度为59℃,相邻汽车及建筑构件保持完好,达到了较好的灭火、控火效果。     

安全文化学课程内容及其教材框架设计研究北大核心CSCD

为构建安全文化学课程内容体系,进而为安全文化学教材编著奠定基础,分析安全文化学的内涵及课程地位与性质。基于此,从风险社会视阈与"大安全—大文化"视角介入,建立安全文化学课程内容体系的逻辑结构图,并构建安全文化学课程内容体系结构。在此基础上,对安全文化学课程教材编著从指导思想及内容深度与广度2方面进行思考。结果表明:安全文化学课程内容体系建构及其教材编著意义重大且急需,该研究为安全文化学教材编著,以及高等院校安全工程专业人才培养中开设安全文化学课程奠定了基础。     

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。