硫磺粉尘燃爆危险性研究

为预防硫磺粉尘的燃爆危险性,测试了硫磺的自燃温度、自热特性、热稳定性、最小点火能、爆炸下限质量浓度、爆炸压力和爆炸指数,根据实验结果对硫磺粉尘危险性做了分级。结果表明,随着粒径的减小,硫磺粉尘的自燃温度、最小点火能和爆炸下限质量浓度相应降低,爆炸压力和爆炸指数则升高;70 μm以下粒径的硫磺粉尘的自燃温度（AIT）为220 ℃,最小点火能（MIE）为0.14 mJ,爆炸下限质量浓度（MEC）为17.5 g/m3,最大爆炸压力（pmax）为1.15 MPa,最大爆炸指数（Kmax）为39.87 MPa·m/s,因此燃爆危险性最高;450 μm以下粒径的硫磺粉尘爆炸危险性等级均为St3级。     

硫磺粉尘爆炸特性研究

为研究硫磺粉尘爆炸危险性,采用哈特曼管式爆炸测试装置与20 L球爆炸测试装置对常温常压下不同粒径的硫磺粉尘爆炸特性参数进行了测试和评估,得到了不同粒径硫磺粉尘的最小点火能、爆炸下限质量浓度和爆炸指数,根据实验结果对硫磺粉尘危险性进行了分级。结果表明,70~850 μm不同粒径的硫磺粉尘最小点火能在0.144~125 mJ,且随着粒径的减小而降低;45~375 μm不同粒径的硫磺粉尘爆炸极限质量浓度在15~20 g/m3,且随着粉尘粒径的减小而降低;45~375 μm不同粒径的硫磺粉尘最大爆炸指数在34.46~39.87 MPa·m/s,且随着粒径的减小而增大,其粉尘爆炸危险性等级为St3。     

不同粒度谷壳糠粉的燃烧特性

为了探索谷壳糠粉的燃烧特性,基于粉尘层和粉尘云实验研究了粒径对其最低着火温度的影响,采用哈特曼管和锥形量热仪测试了不同粒径谷壳糠粉的爆炸下限和热释放性能,利用热重/差式扫描量热仪系统地研究其燃烧特性和燃烧动力学。结果表明：随着谷壳糠粉粒径的减小,其最低着火温度（MIT）和爆炸下限浓度（LEL）降低,但最大爆炸压力P和爆炸压力上升速率均增大。其中粒径为80～96μm样品的爆炸压力为0.9MPa,其粉尘层（5mm及10mm）和粉尘云最低着火温度分别为130℃和430℃,燃烧特性指数S_N达到3.82×10^-7,较粒径为180～1250μm样品提高了57.2%;在307s出现最大释热峰,且最大释热峰值强度增加至62kJ/m²,对应热解过程的反应活化能由35.35kJ/mol（180～1250μm样品）增大至51.15kJ/mol,表明其燃烧过程随粒径的减小由扩散控制转变为动力学控制过程。     

乙烯/聚乙烯两相体系爆炸特性

基于改进的20 L球形爆炸装置,实验测量了乙烯/聚乙烯两相体系爆炸特性参数,系统地分析了两相体系爆炸下限和爆炸强度变化规律,并对比分析了乙烯、聚乙烯和乙烯/聚乙烯3种体系爆炸强度之间的关系。结果表明：乙烯诱导聚乙烯最小爆炸浓度显著降低,低于爆炸下限的乙烯气体与低于最小爆炸浓度的聚乙烯混合后仍具有爆炸危险性。向不同浓度的聚乙烯粉尘中添加乙烯后,爆炸压力p_ex和压力上升速率（dp/dt）_ex均显著提高,但增幅随粉尘浓度的增大而减小。乙烯/聚乙烯两相体系最大爆炸压力p_max和爆炸指数K_st均随乙烯浓度的增大而增大,但不同乙烯浓度下的两相体系最大爆炸压力p_max和爆炸指数K_st均大于单相聚乙烯粉尘,小于单相乙烯气体。     

甲烷/石墨粉与甲烷/煤粉爆炸特性对比研究

借助20 L球形爆炸系统研究了甲烷/石墨粉和甲烷/煤粉复合体系爆炸特性异同，结果表明：甲烷浓度对甲烷/石墨粉和甲烷/煤粉两相体系的爆炸特性有重要影响，当甲烷的浓度为6%（体积）时，随着石墨粉粒径的增加，甲烷/石墨粉体系的压力曲线由单峰转为双峰，三种粒径的石墨粉（D₅₀：7、18、75 μm）浓度分别在60、200、30 g/m³达到爆炸压力最大值0.691、0.657、0.611 MPa；甲烷/煤粉体系则在400 g/m³达到最大值0.724 MPa，高于甲烷/石墨粉体系。当甲烷浓度接近当量比时，三种粒径石墨粉的爆炸压力峰值均呈现逐渐减小的趋势，石墨粉的粒径越小，甲烷/石墨粉两相体系的爆炸压力峰值越小，甲烷/石墨粉体系在质量浓度为10 g/m³时达到最大值；甲烷/煤粉体系的爆炸压力则在60 g/m³时达到最大值0.776 MPa。甲烷浓度由6%增加至9%时，甲烷/石墨粉和甲烷/煤粉的爆炸火焰由不规则形状转为近似球形发展，火焰表面褶皱消失，同时两相体系的爆燃指数显著增高，当粉尘质量浓度大于30 g/m³时，甲烷/煤粉的爆燃指数大于甲烷/石墨粉体系，这是由于煤粉挥发分含量高，燃烧更为充分，且焦炭参与了爆炸过程；石墨粉本身的挥发分含量低，含碳量远超过煤粉，爆炸中仅有少部分石墨粉参与了爆炸。研究结果将对气粉两相混合物爆炸防治提供指导。     

聚碳硅烷粉尘爆炸特性研究

聚碳硅烷是应用于航天、航空等尖端技术中的高性能新型材料之一,对于聚碳硅烷粉尘的火灾爆炸特性还未有相关研究报告。按照相应国家测试标准,采用20 L球形粉尘爆炸测试实验系统,测定得出聚碳硅烷粉尘最大爆炸压力为0.872 MPa,最大爆炸压力上升速率为120 MPa/s,最大爆炸指数为32.57 MPa·m/s。与《工贸行业重点可燃性粉尘目录》(2015版)中明确有最大爆炸压力、最大爆炸指数的44种粉尘相比,聚碳硅烷粉尘最大爆炸压力不算大,但最大爆炸指数较大,说明聚碳硅烷粉尘爆炸时爆炸压力不算太大,但爆炸时却非常猛烈。     

密闭空间内聚乙烯粉尘爆炸火焰传播特性的实验研究

采用竖直、可视粉尘爆炸火焰传播实验平台,结合粒子图像测速PIV技术测得喷粉的冷态流场分布,研究聚乙烯粉尘在密闭容器内的爆炸火焰传播特性,探讨火焰结构与锋面位置的动态变化、火焰传播速度等参数的变化规律。结果表明,在200～1000 g/m³浓度范围内,低浓度聚乙烯粉尘爆炸火焰呈不连续片羽状结构,火焰锋面呈离散的星点状。粉尘浓度增加,火焰连续性及亮度增强,锋面呈齿状,并在400 g/m³火焰最明亮,火焰平均传播速度均随粉尘浓度的增加先增大后减小。采用均方根湍流速度量化体系整体脉动幅度,浓度接近最佳爆炸浓度400 g/m³时,均方根湍流速度为3.21 m/s。     

甲烷/石墨粉与甲烷/煤粉爆炸特性对比研究

借助20 L球形爆炸系统研究了甲烷/石墨粉和甲烷/煤粉复合体系爆炸特性异同,结果表明：甲烷浓度对甲烷/石墨粉和甲烷/煤粉两相体系的爆炸特性有重要影响,当甲烷的浓度为6%（体积）时,随着石墨粉粒径的增加,甲烷/石墨粉体系的压力曲线由单峰转为双峰,三种粒径的石墨粉（D₅₀：7、18、75 μm）浓度分别在60、200、30 g/m³达到爆炸压力最大值0.691、0.657、0.611 MPa;甲烷/煤粉体系则在400 g/m³达到最大值0.724 MPa,高于甲烷/石墨粉体系。当甲烷浓度接近当量比时,三种粒径石墨粉的爆炸压力峰值均呈现逐渐减小的趋势,石墨粉的粒径越小,甲烷/石墨粉两相体系的爆炸压力峰值越小,甲烷/石墨粉体系在质量浓度为10 g/m³时达到最大值;甲烷/煤粉体系的爆炸压力则在60 g/m³时达到最大值0.776 MPa。甲烷浓度由6%增加至9%时,甲烷/石墨粉和甲烷/煤粉的爆炸火焰由不规则形状转为近似球形发展,火焰表面褶皱消失,同时两相体系的爆燃指数显著增高,当粉尘质量浓度大于30 g/m³时,甲烷/煤粉的爆燃指数大于甲烷/石墨粉体系,这是由于煤粉挥发分含量高,燃烧更为充分,且焦炭参与了爆炸过程;石墨粉本身的挥发分含量低,含碳量远超过煤粉,爆炸中仅有少部分石墨粉参与了爆炸。研究结果将对气粉两相混合物爆炸防治提供指导。     

聚磷酸铵抑制PMMA粉尘爆炸特性研究

为研究聚磷酸铵(APP)对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉尘爆炸的抑制特性,从最大爆炸压力P_ex、最大爆炸压力上升速率(dP/dt)_ex、最小点火能量(MIE)和最小点火温度(MIT)等多方面分析了APP对PMMA粉尘爆炸特性的影响。结果表明,APP可有效降低PMMA粉尘最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率,并延迟最大爆炸压力峰值到达时间;对于不同浓度PMMA粉尘的MIE,APP均有显著的抑制效果,且存在临界抑制浓度配比1∶1,在该浓度配比条件下PMMA粉尘很难通过静电点火;对于不同浓度PMMA粉尘的MIT,APP同样均具有一定抑制作用,且相同浓度配比条件下,抑制作用随PMMA浓度的增大而增大。此外,结合APP和PMMA热特性及红外光谱分析结果,分析了APP抑制PMMA粉尘爆炸机理。     

HDPE粉尘一次及二次爆炸特性研究

为研究高密度聚乙烯(HDPE)粉尘的爆炸特性,采用20 L球粉尘爆炸装置,对5种不同粒径的HDPE粉尘进行实验,分析粉尘质量浓度、喷粉压力和粒径大小对HDPE粉尘一次爆炸与二次爆炸最大爆炸压力及其上升速率的影响,并对两者进行了对比分析.结果表明:随着粉尘质量浓度从225 g·m-3增加到375 g·m-3,HDPE粉尘一次和二次爆炸的最大爆炸压力及其上升速率均先增大后减小;随着粉尘粒径从18μm增加到75μm,HDPE粉尘一次和二次爆炸的最大爆炸压力及其上升速率同样先增大后减小;随着喷粉压力从0.5 MPa增加到3.0 MPa,HDPE粉尘一次和二次爆炸的最大爆炸压力及其上升速率均先降低后上升;HDPE粉尘二次爆炸最大爆炸压力及其上升速率与一次爆炸时相比均较小.     

乙烯/聚乙烯两相体系爆炸特性

基于改进的20 L球形爆炸装置,实验测量了乙烯/聚乙烯两相体系爆炸特性参数,系统地分析了两相体系爆炸下限和爆炸强度变化规律,并对比分析了乙烯、聚乙烯和乙烯/聚乙烯3种体系爆炸强度之间的关系。结果表明:乙烯诱导聚乙烯最小爆炸浓度显著降低,低于爆炸下限的乙烯气体与低于最小爆炸浓度的聚乙烯混合后仍具有爆炸危险性。向不同浓度的聚乙烯粉尘中添加乙烯后,爆炸压力pex和压力上升速率(dp/dt)ex均显著提高,但增幅随粉尘浓度的增大而减小。乙烯/聚乙烯两相体系最大爆炸压力pmax和爆炸指数Kst均随乙烯浓度的增大而增大,但不同乙烯浓度下的两相体系最大爆炸压力pmax和爆炸指数Kst均大于单相聚乙烯粉尘,小于单相乙烯气体。     

粉末涂料爆炸过程动力学和热力学研究

为了解喷涂工艺过程中粉末涂料的爆炸危险性,通过 Siwek 20L球形爆炸装置对环氧、聚酯以及丙烯酸这 3种常用的粉末涂料进行了爆炸动力学以及热力学参数的实验研究,同时结合热重和 DSC 2种分析方法,比较不同种类粉末涂料爆炸过程的危险性。结果表明： 3种粉末涂料中,丙烯酸 粉末涂料的最大爆炸压力和压力上升速率最大,为 0.730 MPa和 76.0 MPa/s,爆炸危险等级为 St2级;聚酯粉末涂料的最大爆炸压力和压力上升速率最小,为 0.617 MPa和 37.9 MPa/s,爆炸危险等级为 St1级。环氧、聚酯以及丙烯酸粉末涂料的玻璃化转变温度分别为 62 ℃、57 ℃和 58 ℃,在惰性气氛中失质量率分别为 52.9%、98.0%和 97.3%,空气气氛中失质量率均增大。     

干燥对褐煤爆炸危险性的实验研究

为探究干燥前后褐煤的爆炸危险性,基于粉尘爆炸机理,通过粒度分析和爆炸性测定实验,分析了干燥前后褐煤粒径分布变化、扬尘特性及爆炸危险性变化.结果表明,干燥褐煤大粒径颗粒频数减小,小粒径颗粒频数增加,粒径变小,扬尘量增加;干燥褐煤最小点燃能量、粉尘云/层最低着火温度较干燥前褐煤都有所降低.干燥褐煤较原煤更易扬尘达到爆炸极限浓度,且更易发生着火燃烧爆炸,干燥褐煤爆炸敏感性和危险性都增加.     

MgH2粉尘火焰传播过程与热辐射特性

为了探究MgH₂粉尘爆炸火焰传播过程及其热辐射特性，采用改进后的哈特曼管装置对其进行点火实验，通过高速摄像机、热辐射仪和红外热成像仪同步记录MgH₂粉尘的火焰传播、热辐射通量和温度场变化过程。结果表明，点火后MgH₂火焰持续增长形成连续的燃烧区域，达到最大值后开始衰减并出现离散状火焰；粉尘质量浓度在150～1000g/m³范围内，火焰前锋阵面的最大传播高度和最大传播速度随着质量浓度的增大呈现出先增大后减小的规律，均在750g/m³时最大，分别达到1138mm和45m/s;热辐射通量随着粉类质量浓度的增加逐渐增大，在火球正上方的3号热辐射通量最大值达到31.7kW/m²,远高于火球两侧的1号和2号热辐射通量；火焰中心区域温度最高，向四周逐渐降低，高温区集中在火焰上部。     

高开启压力条件下粉尘爆炸泄压火焰特性

为得到高开启压力条件下粉尘泄爆过程中火焰传播特性,采用20L球形爆炸装置,在开启压力为(0.78~2.1)×10⁵Pa的条件下对粉尘浓度为400~900g/m³的玉米粉尘开展爆炸泄放试验研究。结果表明：火焰泄放过程分为点火与破膜、欠膨胀射流火焰、湍流射流火焰、湍流燃烧火焰、火焰回燃5个阶段,最大火焰宽度出现在火焰泄放过程的第2阶段,最大火焰长度出现在火焰泄放过程的第3阶段;不同开启压力下,泄爆火焰长度和火焰传播速度随时间先增大后减小;泄放火焰最大宽度变化范围为0.146~0.269m,泄放火焰的最大长度变化范围为0.41~0.666m。通过预测计算得出泄放火焰可能出现的最大范围为S_max1=0.179m²,采用MATLAB软件定量计算求得的泄放火焰可能出现的最大范围的横截面积为S_max2=0.122m²,定量计算得到的S_max2达到预测值S_max1的68%。     

铝粉粉尘的危害及防治

铝粉生产过程中会产生大量的粉尘，由于铝粉特有的遇湿易燃特性一点火能量低、爆炸下限范围小，决定了铝粉生产过程中存在着极大的火灾爆炸危险性。因此，充分了解铝粉粉尘的危害性并采取一定的防范措施，对铝粉安全生产是十分必要的。     

丁二酸二异辛酯磺酸钠对甲烷水合物生长动力学特性的影响

通过改变添加量（600mg/L、900mg/L、1200mg/L）、过冷度（3.5℃、5.5℃、7.5℃）以及压力（4.90MPa、6.0MPa、7.31MPa）的方式，考察了在静态体系下绿色促进剂丁二酸二异辛酯磺酸钠（AOT）对甲烷水合物生长动力学特性的影响。实验结果表明，3种浓度下AOT均能够有效缩短诱导时间，并且浓度越大，诱导时间越小（1200mg/L时为0.21h），但储气量随着添加量的增加，先增大后减小，最终确定最佳添加量为900mg/L，水合物储气量为55.76m³/m³；另外，过冷度越大，实验压力越高，水合物成核速度越快，诱导时间越短，耗气速率越高。当过冷度为7.5℃时，诱导时间最小为0.31h，耗气速率最大为0.275mol/h，储气量最大为63.95m³/m³；但压力过大，釜内气液界面会快速生成水合物层，阻碍水合物继续生成，导致水合物储气量减少为46.84m³/m³。所以，在静态体系下，合理选择促进剂的浓度和驱动力的大小，可显著促进水合物生成。     

N2和CO2对液化石油气(LPG)惰化抑爆效能对比分析

为探究惰性气体对液化石油气（LPG）惰化抑爆效能的影响规律,本文运用可燃气体爆炸极限测定装置和可视化球型爆炸综合实验系统,分别测试了不同体积分数N₂和CO₂时,LPG的爆炸极限和压力特性参数并进行对比分析。结果表明：N₂和CO₂都会缩小液化石油气的爆炸极限,且对爆炸上限的影响程度更大;达到爆炸临界点时,CO₂体积分数为34%,小于N₂的43%,并且给出了爆炸危险区域的计算公式;在相同条件下,CO₂使得液化石油气的最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率降幅大于N₂的作用效果,且更好地降低了爆炸危险度和最大爆炸指数,提前了爆炸最猛烈程度的出现时间,减小爆炸危险时间。综合对比后发现,CO₂对LPG的抑爆性能要优于N₂。     

CaCO_3对煤粉工业锅炉用煤爆炸特性影响研究

为研究CaCO_3对煤粉工业锅炉用煤爆炸特性的影响,以20 L爆炸测试装置中所测数据为基础,对2种煤粉工业锅炉典型用煤-CaCO_3混合体系的爆炸行为进行研究,探讨CaCO_3对煤粉工业锅炉用煤爆炸特性影响规律。结果表明,挥发分对煤粉的最大爆炸压力和最大爆炸指数有较大的影响,挥发分高的煤粉,其最大爆炸压力Pmax、最大爆炸指数Kmax相应较大;煤粉-CaCO_3混合体系的最大爆炸压力Pmax和最大爆炸指数Kmax随CaCO_3混合比例的提高而下降,CaCO_3混合比例越高,Pmax、Kmax降低越多;Kmax降低比例与CaCO_3的掺混比例近似成正比,比例系数为1.23。煤粉中混入CaCO_3可以降低粉尘爆炸的风险,CaCO_3对煤粉爆炸的抑制效力与煤种挥发分和可燃基含量有关,挥发分高、可燃基低的煤,惰化作用明显。     

滚塑级聚乙烯粉末爆炸下限的研究

按照GB/T 16425—2018,对滚塑级聚乙烯粉末进行了爆炸下限的测试,并与阻燃、发泡型功能粉末进行了对比。结果发现,滚塑级聚乙烯粉末的爆炸下限为80 g/m~3。随着粒径的减小,爆炸下限降低,但其规律和已有经验不同。AC发泡剂有抑爆作用,而溴锑阻燃剂没有。经分析指出,滚塑加工中粉尘爆炸的风险较大,应予以管理和预防。