超细CaCO3惰化剂对铝合金抛光伴生粉尘爆炸的防控效果*

为探究超细粉体惰化剂对铝合金抛光伴生粉尘爆炸特性的影响规律,利用标准化实验装置及自行搭建的实验平台,在对爆炸基本参数进行测试的基础上,分别研究超细CaCO3粉体对抛光废弃物粉尘点燃敏感度的钝化作用以及对爆炸火焰传播进程的惰化效果,并在相同条件下与同等粒径高纯度铝粉的实验效果进行比对。研究结果表明:铝合金抛光废弃物粉尘最小点火能量为280 mJ,而同等粒径高纯度铝粉最小点火能量为35 mJ;在铝合金抛光废弃物粉尘质量浓度为300 g/m3条件下,发生爆炸的火焰传播速度峰值为7.4 m/s,约为高纯度铝粉的57%,铝合金抛光废弃物粉尘的爆炸敏感度及猛烈度均低于高纯度铝粉;当超细CaCO3粉体的惰化比为30%时,可将铝合金抛光废弃物粉尘的最小点火能量钝化至约1 J,爆炸火焰失去持续传播能力,惰化作用效果充分显现。     

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。     

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.     

酒精蒸气/烟草粉尘两相混合体系最小点火能试验研究

在烟草加工的加香工序,挥发的酒精和搅拌混料产生的烟草粉尘形成气粉混合体系,其燃爆特性相较于单相烟草粉尘有较大变化。对20 L爆炸球进行了部分改造,可完成20℃～80℃环境温度、100%LEL以下酒精蒸气浓度、最大2 J电火花能量组合的气粉混合物的最小点火能测试。选用烘丝和加香烟草粉尘做对比,探究了环境温度和酒精蒸气浓度对酒精蒸气/烟草粉尘两相混合体系点火能的影响规律。结果表明：相同环境温度下,加香烟草粉尘的最小点火能比烘丝烟草粉尘低;加香粉尘、烘丝粉尘及混合体系的最小点火能随环境温度变化的趋势一致,均随温度的升高而降低;加入10%LEL的酒精蒸气后,相同温度下气粉混合体系的最小点火能低于单相烟草粉尘。随着环境温度的升高,二者的差值逐渐减小,酒精蒸气诱导烟草粉尘最小点火能降低的能力逐步减小甚至消失;在电点火条件下,当酒精蒸气浓度低于50%LEL时,气粉混合体系较难被点燃,当酒精蒸气浓度高于75%LEL时,混合体系较易被点燃。     

铝粉最小点火能实验研究

为了研究点火延迟时间、喷尘压力、粉尘浓度和铝粉粒径对铝粉最小点火能的影响,本文利用1.2L哈特曼管实验装置对200~500目的铝粉最小点火能进行测试,得出结论如下:实验测得铝粉最小点火能为38.6~48.9m J,最佳喷粉压力为110k Pa、粉尘敏感浓度为750 g/m~3;根据拟合函数求得铝粉最佳喷尘压力为104k Pa,铝粉敏感浓度为758 g/m~3。试验数据和拟合数据接近,试验可靠。铝粉最小点火能随着点火延迟时间、喷粉压力、粉尘浓度的增大先降低后增大;铝粉最小点火能随着粒径的减少而减小。     

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。     

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。     

基于因子分析法综合评估粉尘爆炸危险性

本文选取最小点火能、爆炸下限、粉尘云最低着火温度、最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率、最大爆炸指数和粉尘层最低着火温度这些特性参数,利用多元统计方法中的因子分析法,对小麦淀粉、玉米淀粉、豆粉、石松子粉、铝粉、镁粉、褐煤粉尘、硫磺粉尘进行分析与评估。结果表明,粉尘爆炸参数的信息重叠度大,抽取出的两个公共因子的累积贡献率可达到83.799%。以公共因子1和公共因子2的贡献率为权数,构造综合评估函数;对以上几种粉尘的爆炸危险性进行了排序。     

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。     

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。     

替米考星粉尘爆炸及火焰传播试验研究

为研究制药工业粉尘爆炸事故机制,以典型药物替米考星为对象,分析药物粉尘爆炸和火焰传播特性。主要采用20 L球形爆炸装置、最小点火能(MIE)装置和颗粒图像测速仪(PIV)等设备,试验测试替米考星粉尘的爆炸下限、最大爆炸压力、爆炸指数、MIE和火焰传播速度等指标。结果表明,平均粒径为50μm的替米考星球形颗粒粉尘,其爆炸下限质量浓度为20~30 g/m3,最大爆炸压力为0.89 MPa,最大爆炸指数为25.80 MPa·m/s,MIE为13.20 m J;当粉尘质量浓度为416.67 g/m3时,喷粉初始压力为0.5 MPa,喷粉点火87.5 ms后,竖直管道中火焰传播速度达到最大值34 m/s。     

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。     

基于20 L球罐的多相混合物扩散模拟

为更好地探索多相混合物的爆炸特性，以铝粉、乙醚、空气为研究对象，基于20 L球型爆炸罐建立三维计算模型，对气固两相和气液固三相混合物的分散过程进行数值模拟，以分析不同多相混合物分散过程的差异，并为测量多相混合物爆炸下限时的点火延迟时间设定提供参考。监测分析铝粉浓度粒子分布、流场内部湍流动能以及液相体积百分数等的演化过程，讨论混合物分散效果的差异，并确定测量爆炸下限的点火延迟时间。研究结果表明:实验工况下，液相的存在会降低粉尘云团的湍流动能、降低其扩散速度，并使粉尘云内部浓度更均匀。测量多相混合物爆炸下限时，三相混合物的最佳点火延迟时间早于气固两相混合物10~20 ms。     

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。     

抛光铝粉爆炸及ABC粉体抑爆特性的实验研究

为研究抛光铝粉的爆炸危险和ABC粉体的抑爆特性,在对实验粉体粒径分布进行分析的基础上,采用20 L粉尘爆炸特性实验装置,分别对不同铝粉尘浓度、不同抑爆剂浓度条件下的爆炸特性参数进行测试。研究结果表明:在实验条件下,铝粉的爆炸下限为45 g/m3＜C＜60 g/m3;随铝粉浓度增加,爆炸烈度呈现出先增强后减弱的变化趋势,在浓度为400 g/m3时爆炸烈度最大。ABC抑爆剂能够有效抑制铝粉爆炸超压和爆炸反应进程,随着惰性粉体浓度的增加,抑制效果愈加明显,爆炸逐渐减弱。当ABC惰性粉体的质量占比增加到50%时,相较单一铝粉爆炸,反应过程时间由72 ms增加至785 ms,爆炸最大压力、最大压力上升速率分别下降了61.7%,89.5%;当ABC粉体质量占比为53%时,铝粉被完全惰化,未发生爆炸。     

抛光铝合金粉尘爆炸参数及防爆研究

以汽车车身打磨抛光车间内的铝合金粉尘为研究对象,由20 L球测得爆炸下限为190~200 g/m~3,其粉尘层最低着火温度为250℃,粉尘云最低着火温度为290℃,粉尘云最低着火能大于1 J。由于抛光液和空气氧化的作用,试验所研究铝合金粉尘比一般的铝混合粉尘爆炸下限和最小点火能都大为提高。     

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。     

弯管内铝粉二次爆炸及抑爆试验研究

为研究弯管对铝粉爆炸及二次爆炸传播和后果的影响,基于实验室粉尘爆炸及抑爆系统,测试并分析粉尘爆炸及其抑爆的关键参数。利用弯管中丙烷爆炸产生的激波引起铝粉二次扬尘爆炸,并针对铝粉二次爆炸进行抑爆测试。结果表明:激波吹起的铝粉引起的二次爆炸压力明显高于纯丙烷,铝粉质量浓度为500 g/m3时粉尘爆炸压力最高,加入抑爆剂后,粉尘爆炸的火焰传播时间及火焰强度明显减小,且磷酸二氢铵的抑爆效果优于碳酸钙,爆炸压力随着抑爆剂浓度的增加而降低,加入质量分数为10%的磷酸二氢铵能完全抑爆。     

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。     

国外除尘设备的防爆

1 粉生爆炸的影响因素 粉尘只有在同时满足以下条件时才会发生爆炸:①粉尘具有可燃性,在含有足够氧气的气体中呈悬浮状态,有一定的粒径分布;②悬浮粉尘的浓度在爆炸极限范围内,与具有足够能量的引燃源相接触;③粉尘的含水量及空气的湿度低于一定限度。 粉尘爆炸下限浓度是衡量粉尘是否易爆的重要指标。绝大多数工业粉尘的爆炸下限位于10～500g/m~3之间,对于多数可燃性粉