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.     

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。     

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。     

CFRP、Ti及其混合物粉尘云最低着火温度研究北大核心CSCD

为研究碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)、钛(Ti)和CFRP/Ti叠层压板粉尘云最低着火温度(MITC),利用Godbert-Greenwald炉对CFRP粉尘、Ti粉尘及其3种混合粉尘的MITC进行测定,分析了粉尘云质量浓度、喷粉尘压力对不同粉尘MITC的影响,以及CFRP和Ti混合情况下MITC的变化规律。结果表明:CFRP粉尘及Ti质量分数分别为25%、50%、75%的混合粉尘的MITC均处于510~525℃,Ti粉尘的MITC为470℃;在质量浓度454~4545 g/m^(3)范围内,5种粉尘的MITC均随质量浓度增加而降低,质量浓度越高,下降幅度越小;在喷粉尘压力10~80 kPa范围内,5种粉尘的MITC均先随压力增大而减小,而后随压力增大而增大,其中CFRP粉尘及3种混合粉尘的MITC在20 kPa时最小,Ti粉尘则在50 kPa时最小;CFRP/Ti混合粉尘的MITC较单种粉尘有所升高。     

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。     

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。     

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。     

NH_4H_2PO_4对蔗糖粉尘云最低着火温度的影响研究

为探究NH_4H_2PO_4粉末对蔗糖粉尘云着火燃烧的抑制作用,利用高德伯尔特-格润瓦尔德炉试验研究NH_4H_2PO_4-蔗糖混合粉尘云的最低着火温度(MIT)和燃烧过程。结果表明:质量浓度分别为1 363.6、1 818.2、2 272.7和2 727.3 g/m~3的蔗糖粉尘云中NH_4H_2PO_4的质量分数分别达到50%、55%、60%、40%时,其MIT分别为787、805、880、745℃;进一步增大NH_4H_2P_4的质量分数,庶糖粉尘云被完全惰化;NH_4H_2PO_4能有效抑制蔗糖粉尘云的着火燃烧,粒径越小,对蔗糖粉尘云燃烧火焰的抑制效果越明显。     

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。     

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。