丙烯燃爆危险性分析

为预防丙烯氧化制环氧丙烷工艺流程中丙烯燃爆危险的发生,利用5 L爆炸极限测试仪测定丙烯在空气中常压不同温度条件下的爆炸极限,得到丙烯在常压下爆炸极限随温度的变化情况;针对丙烯工艺中的典型工况,采用11 L爆轰管测定不同工况温度、压力条件下,丙烯在空气中不同氧含量下的爆炸极限,并以此绘制爆炸极限三元图,得到不同工况条件下"丙烯-氧气-氮气"混合体系的燃爆区域。结果表明:随着温度、压力及氧气含量的升高,丙烯爆炸上限明显提高,但爆炸下限变化不明显;丙烯在80℃、0.24 MPa,130℃、0.96 MPa,40℃、1.90 MPa条件下的极限氧含量(LOC)分别为11.0%,10.2%和10.8%。降低体系中氧气含量有助于预防丙烯燃爆危险的发生。     

温度对烃类物质爆炸极限的影响及其预测模型研究

为研究温度对烃类气体爆炸极限的影响,利用爆炸极限测试仪对C1-C4烃类气体在20℃、60℃、100℃、140℃等初始温度条件下的爆炸极限进行了测试。结果表明:C1-C4烃类气体的爆炸下限在20-140℃范围内与温度呈线性关系,同一系列烃类物质,随着碳原子数的增加,同一温度下所对应的爆炸下限数值依次降低;对于相同碳原子数的烃类物质,相同温度下烷烃的爆炸下限数值高于烯烃的爆炸下限数值。此外,建立了高温条件下烃类物质爆炸极限的预测模型,为烃类物质爆炸极限的预测提供了一种方法。     

管道内瓦斯煤尘共混爆炸温度特性

采用瞬态火焰传播实验系统,对7%,8%,9%,10%和11%的瓦斯体积浓度分别与不同浓度的长焰煤煤尘混合,并使用直径25 μm的Pt/Rh13-Pt微细热电偶测量温度,揭示受限空间内瓦斯与煤尘混合爆炸温度特性。结果表明:煤尘浓度一定时,随着瓦斯浓度的增加,爆炸温度先增加后减小;纯瓦斯浓度在10%时爆炸温度最高,加入煤尘后的混合体系中,瓦斯浓度为9%时爆炸温度最高;瓦斯浓度不变时,随着煤尘浓度的增加,爆炸温度一直减小;7%~11%瓦斯分别与130 g/m3煤尘混合爆炸后测得最高温度分别为1 333.6,1 475.4,1 511.4,1 455.6,1 396.4 ℃;与9%纯瓦斯爆炸相比,9%瓦斯与130,260,520,780 g/m3煤尘混合爆炸后测得最高温度分别降低7.2%,11.5%,15.0%和22.9%。结论得到的瓦斯煤尘共混爆炸温度数据可为煤矿灾害高温防护提供参考依据。     

甲苯-环己烷混合气体燃爆特性试验研究

针对挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)治理工程易发生的有机气体燃爆问题进行研究,以甲苯、环己烷2种典型VOCs气体为研究对象,研究其在不同条件下闪点、自燃点和爆炸下限的变化规律。结果表明,随混合样品中甲苯体积分数增加,混合蒸气的闪点由-17℃增加到9℃,自燃温度由264.1℃增加至515.9℃,爆炸下限由0.917%上升到1.252%。当混合样品中闪点、自燃温度和爆炸下限均较低的环己烷体积分数增大时,气体混合物的燃爆危险性相应增大。甲苯-环己烷混合样品(体积比为1∶1)的自燃点随质量浓度增加呈现先降低后上升的趋势,质量浓度为0.417 g/L时自燃温度最低,为461.82℃,混合样品在此质量浓度下最易发生自燃。当初始温度从65℃上升到165℃时,甲苯-环己烷混合蒸气(体积比为1∶1)爆炸下限降低,由1.310%降至0.980%,初始温度升高使混合气体爆炸的危险性增大。     

温度压力耦合对甲烷爆炸极限影响的试验研究

在对甲烷爆炸极限理论分析的基础上,建立了一套温度压力耦合条件下的气体爆炸极限测试系统,并对甲烷在50~200℃和0.2~1.0 MPa环境条件下的爆炸极限进行了试验研究。结果表明:随环境温度升高和环境压力增大,甲烷爆炸上限升高,爆炸下限下降,爆炸范围变大;在200℃和1.0 MPa条件下,试验测得的甲烷爆炸下限为4.05%,爆炸上限为25.6%,相对于常温常压条件爆炸下限下降了0.95%,而爆炸上限上升了9.6%,这表明初始温度和压力对甲烷爆炸上限的影响较大,而对爆炸下限的影响较小。     

基于FLACS的CH4/CO2/air混合气爆炸参数分析

利用FLACS软件分析初始压力、初始温度对CH4/CO2/air混合气的爆炸温度、最大爆炸压力的影响;并与计算值对比。结果表明:①初始压力对爆炸温度、爆炸前后压力比影响可以忽略。常温变压条件下二氧化碳浓度增加,爆炸温度与爆炸前后压力比基本呈线性降低。常压变温条件较复杂,二氧化碳浓度升高爆炸温度降低;初始温度对低浓度（<15%）二氧化碳混合气爆炸温度几乎没有影响,而高浓度（>15%）二氧化碳混合气爆炸温度随初始温度增加而升高;最大爆炸压力随二氧化碳浓度以及温度升高而降低。②在设定条件下,低浓度（5%~10%）二氧化碳混合气爆炸温度计算值与模拟值相对误差小于5.5%,吻合较好;最大爆炸压力计算值与模拟值相对误差在6.5%～10.5%之间。     

汽油、甲醇汽油和乙醇汽油燃爆特性的对比研究

为对比研究93号汽油、甲醇汽油M85和乙醇汽油E10的燃烧爆炸危险特性,首先测得影响其燃爆性能的主要理化参数,然后利用20 L爆炸球装置,试验考察油样在不同喷气压力条件下的雾化爆炸情况,并用液体燃料可持续燃烧性能测定仪,测定它们的燃烧情况以及火焰特征。结果表明,50 m L油样在同一喷气压力下,M85产生的最大爆炸压力和平均压力上升速率高于93号汽油和E10。当测定仪的油盘温度为40℃时,3个油样的着火延迟时间相差不大;在整个燃烧过程中,3个油样的火焰最高温度从高到低依次为:M85,E10,93号汽油,M85的燃烧持续时间较长。     

丙烯氨氧化制丙烯腈反应器开车过程尾气燃爆危险性研究

丙烯直接氨氧化制丙烯腈工艺由于反应温度高,且反应器内的气相空间存在丙烯、丙烷、丙烯腈、乙腈、氧气、氮气等可燃性气体混合物,极易发生燃爆危险。为研究和评估该工艺装置反应器尾气的燃爆特性,采用11 L爆轰管测试在400℃、40 k Pa (G)工艺条件下,装置开车进料及反应过程中不同进料配比时反应器尾气组成的爆炸极限,并以此绘制爆炸极限三元相图,最终得到爆炸极限和极限氧体积分数。结果表明:反应器内可燃尾气的爆炸上限随氧气体积分数增加而升高,爆炸下限没有明显变化;在开车进料及反应过程中,反应器可燃尾气的极限氧体积分数LOC范围在8. 0%～8. 5%。因此,为避免反应器气相空间在开车过程中发生燃爆危险,需监测反应器内氧气体积分数,并设置氧体积分数报警值小于8. 0%。     

叔丁醇燃爆危险性研究

为预防叔丁醇氧化制甲基丙烯酸甲酯工艺过程中燃爆危险的发生,利用11L爆轰管测定不同工况温度、压力条件下,叔丁醇在不同氧含量的氧氮混合气中的爆炸极限,得到不同工况条〖JP2〗件下“叔丁醇-氧气-氮气”混合体系的燃爆区域;针对工艺过程中存在水蒸汽的条件,研究了水蒸汽含量对叔丁醇燃爆的影响。结果表明:叔丁醇在80℃、015MPa,170℃、015MPa,280℃、01MPa条件下的极限氧含量分别为159%、153%和135%;随着水蒸汽含量的升高,叔丁醇爆炸极限范围变小,在80℃、015MPa,170℃、015MPa条件下当水蒸汽含量增加到27%和34%时无燃爆现象发生。     

混合气体爆炸性现场测试实验研究

为测定现场可燃混合气体的爆炸性,对比分析了国内外实验室爆炸极限的测定装置及爆炸性判定方法,设计研制了混合气体爆炸性现场测试装置。装置实现了爆炸性环境现场的自动采样、超高温点火、高速压力和温度测定及爆炸性自行判定。开展了丙烷、乙烯和液化石油气等典型可燃气体爆炸性实验,提出了基于压力和火焰温度变化相结合的气体爆炸性判定指标,改变了传统目测判定方式。研究结果表明:20 L球和1 L爆炸腔以爆炸压力提升来判定,比管式法测定的爆炸极限范围窄,以压力提升量5%~10%判定较适宜;1 L爆炸腔以爆炸过程温度提升量来判定,爆炸极限范围比以爆炸压力提升量判定宽,与目测观察的管式测定法相比,略宽于管式测定法和大部分文献数据。     

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。     

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。     

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。     

不饱和聚酯树脂钮扣粉尘静电爆炸敏感性研究

针对某不饱和聚酯树脂钮扣厂在除尘设备维修过程中发生的粉尘爆炸事故,探究静电引起此次事故的可能性并提出防护措施。通过实验测定不饱和聚酯树脂钮扣粉尘的爆炸特性参数,进而确定其静电爆炸敏感性。结果发现:不饱和聚酯树脂钮扣粉尘云最小点火能MIE为4～10 mJ、最低着火温度MIT为480 ℃、粉尘层最低着火温度LIT＞400 ℃。表明,此粉尘属易燃粉尘,其粉尘爆炸敏感度极高,被静电火花点燃的可能性极大,在生产过程中,应采取静电防护措施。     

煤质粉末活性炭自燃和热稳定性分析

针对煤质粉末活性炭最显著的热危险特性——自燃危险性进行试验。采用粉尘层最低着火温度测定系统对煤质粉末活性炭进行自燃试验,测定煤质粉末活性炭的最低着火温度;采用SDT Q600热重分析仪测定煤质粉末活性炭在氮气和空气气氛中以20℃/min的速率升温至700℃时的热解和燃烧特性,通过TG/DTG曲线计算其着火温度,并进行热稳定性评价。粉尘层自燃试验结果表明,煤质粉末活性炭最低着火温度为400℃,具有自燃危险性,易形成阴燃;氮气气氛中热解试验表明,热解过程经历了室温~120.0℃和280.0~700.0℃两次轻缓失重阶段,646.44℃时挥发分热失重速率最大,对应热失重速率峰值为0.082 6%/℃,自燃危险性较低;空气气氛中燃烧试验表明,燃烧过程经历了室温~95.5℃和300.0~600.0℃两次剧烈失重阶段,分别为吸附水分受热蒸发和氧化生成的有机官能团分解脱附导致,565.35℃时挥发分热失重速率最大,对应热失重速率峰值为13.20%/min,粉末较强的氧气吸附效应和较低的导热系数导致其自燃倾向较高,火灾危险性较大。     

戊唑醇粉尘最小点火能试验研究

采用1.2 L哈特曼管爆炸装置分别对粒径小于54μm、74μm、150μm及大于150μm的戊唑醇粉尘进行测试。针对戊唑醇粉尘浓度及粒径范围对其最小点火能的影响,分别进行单因素试验,并对其危险性进行分级。结果表明,保持粒径小于150μm,环境温度为20℃,喷粉压力为0.7 MPa,在质量浓度100~1 300 g/m~3之间,戊唑醇粉尘的最佳敏感质量浓度ρ_m为983.71 g/m~3,此时的最小点火能为404.74 mJ。保持戊唑醇粉尘质量浓度为900 g/m~3,环境温度为20℃,喷粉压力为0.7 MPa不变,粒径小于54μm、74μm、150μm及大于150μm的戊唑醇粉尘的最小点火能分别为10 mJ、100 mJ、400 mJ和1 000 mJ以上。因此,判定戊唑醇粉尘最小点火能属于M2级,为特别着火敏感性。     

彩虹粉引燃危险性实验研究

为了研究彩虹粉引燃危险性,应用固体燃烧速率试验仪初步甄别了彩虹粉传播燃烧能力,发现堆垛状彩虹粉固体火焰传播危险性较低;采用粉尘爆炸筛选装置,判定彩虹粉具有爆炸性;应用最小点火能测定装置测定彩虹粉粉尘云的最小点火能在24~60 mJ之间,最优爆炸浓度为1 167 g/m3;应用快速筛选量热仪测试,彩虹粉在227℃开始分解;固体自燃点测试仪显示彩虹粉在250℃附近会发生自燃。向彩虹粉内添加不同比例相近粒径分布的食用盐粉体进行抑爆研究,结果证明食用盐对彩虹粉具有明显的抑爆效果。     

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。     

狭长管道油气爆炸流场分布特征规律及分析

为研究狭长管道油气爆炸流场分布特征规律,搭建了狭长管道油气爆炸实验系统 ,并在狭长密闭管道中进行了油气爆炸实验。通过采集爆炸超压值和火焰强度值并进行 分析,得到以下结论:随着初始油气体积分数的增大,管道沿线最大爆炸超压值和升压 速率均呈现先增大后减小的趋势,在1.75%时达到最大,并且初始油气体积分数越接近 1.75%,升压速率增大越快;根据管道沿线最大超压分布规律可将初始油气体积分数分 为1.25%~1.55%、1.55%~2.20%、2.20%~2.65%3个部分;管道末端出现二次爆炸现象,爆 炸超压变化曲线可分为点火延迟、一次爆炸、二次爆炸、振荡衰减4个阶段;火焰持续 时间随油气体积分数的增加先下降后上升,油气体积分数为1.75%时火焰持续时间最短 。     

Ignition temperatures and flame velocities of metallic nanomaterials

The production of materials with dimensions in the nanometre range has continued to increase in recent years. In order to ensure safety when handling these products, the hazard potential of such innovative materials must be known. While several studies have already investigated the effects of explosions (such as maximum explosion pressure and maximum pressure rise) of powders with primary particles in the nanometre range, little is known about the ignition temperatures and flame velocities. Therefore, the minimum ignition temperature (MIT) of metallic nano powders (aluminium, iron, copper and zinc) was determined experimentally in a so called Godbert-Greenwald (GG) oven. Furthermore, the flame velocities were determined in a vertical tube. In order to better classify the test results, the tested samples were characterised in detail and the lower explosion limits of the tested dust samples were determined. Values for the burning velocity of aluminium nano powders are higher compared to values of micrometre powders (from literature). While MIT of nanometre aluminium powders is within the range of micrometre samples, MIT of zinc and copper nano powders is lower than values reported in literature for respective micrometre samples.