粉尘爆炸的特性与预防措施

煤矿、面粉厂、糖厂、纺织厂、饲料加工厂、塑料加工厂、金属粉末加工厂以及谷物仓库等存在可燃粉尘的工厂都有可能发生粉尘爆炸。     

粉尘爆炸特性及试验方法

过去,工业粉尘爆炸问题是以煤矿的煤尘爆炸为代表。近几年来随着塑料工业、有机合成工业、农产品加工工业以及粉末冶金工业的发展,以粉尘(体)为原料或产品的行业越来越多,工业粉尘的爆炸的危险性也日趋增大。认识工业粉尘的爆炸特性并采取必要的预防措施已是各行业急待解决的问题。     

不同复配比SiO2/七氟丙烷抑爆剂对甲烷/空气爆炸特性的影响

为提高单一类型抑爆剂对甲烷的抑爆效果,在自行搭建试验平台的基础上,研究了二氧化硅粉体和七氟丙烷气体协同抑制9.5%甲烷/空气爆炸效果。通过改变二氧化硅粉体质量浓度与七氟丙烷气体体积分数,研究了二者单独作用和协同作用对甲烷/空气爆炸特性参数的影响。结果表明,在七氟丙烷气体与纳米二氧化硅粉体的共同作用下,气固两相抑爆剂对9.5%甲烷/空气预混气体爆炸超压、火焰传播速度和火焰传播特性的抑制均表现出协同抑制作用。当纳米二氧化硅粉体质量浓度达到0.10 g/L,加入不同体积分数的七氟丙烷气体,均能对9.5%甲烷/空气预混气体爆炸产生良好的抑制效果,其中添加4%七氟丙烷,相比于无二氧化硅无七氟丙烷条件下,火焰最大速度下降78.5%,火焰最大爆炸超压下降79.7%,抑制效果最好。控制参数继续增加,抑制效果降低。研究气固混合物协同抑爆机理,为两相抑爆技术的应用提供技术指导。     

空气净化器对微细粉尘的净化特性

按照GB/T 18801—2015《空气净化器》中的颗粒物洁净空气量试验方法,采用电称低压冲击(ELPI)系统同时测定试验舱内颗粒物的计数浓度和质量浓度,研究了4台过滤式空气净化器对PM10,PM2.5,PM1.0等微细粉尘的净化特性。结果表明:PM10,PM2.5,PM1.0计数浓度衰减常数相同,质量浓度衰减常数呈递减趋势;对于同一台空气净化器,PM10,PM2.5,PM1.0计数浓度总衰减常数均略低于质量浓度;微细粉尘粒径越小,越难以被空气净化器去除。     

氧化率对铝粉粉尘爆炸特性的影响

将高纯铝粉放置在干燥器中进行氧化,每隔30 d称重计算氧化率。分别采用最小点火能量测试装置、最低着火温度测试装置和20 L球爆炸测试装置对不同氧化率的铝粉粉尘的最小点火能量、最低着火温度、最大爆炸压力和爆炸指数进行研究。结果表明:随着铝粉氧化程度的不断增加,铝粉的最小点火能量和最低着火温度逐渐升高,最大爆炸压力和爆炸指数逐渐降低。氧化率对最小点火能的影响最为显著,其次是最低着火温度和爆炸指数,对最大爆炸压力影响最小。     

基于简化机理的甲烷/空气混合气体爆炸特性研究

基于详细的化学反应动力学机理GRI-Mech 3.0,得到包含14个组元和18个基元反应的简化化学反应机理,研究了甲烷/空气可燃混合气体的爆炸特性。考虑了火花温度、火花半径和点火源位置对于爆炸压力和温度的影响,计算得到甲烷/空气混合气体成功引发的临界点火温度和临界点火半径。研究结果表明,利用简化机理得到的结果与利用GRI-Mech 3.0详细机理得到的结果具有很好的一致性。点火温度对于甲烷/空气混合气体的爆炸特性无明显影响。随着火花半径的增加,爆炸压力上升速率和爆炸温度上升速率均增加。临界点火温度为1 220 K,临界点火半径为0.008 m。在燃烧的早期阶段,壁面效应可以忽略。最大爆炸压力和压力上升速率、最大爆炸温度和温度上升速率在点火源距离壁面0.08 m时达到最大,而在点火源位置位于壁面时达到最小。     

方形管道内氩气对丙烷爆炸特性的影响

利用自行搭建的用于研究可燃气体爆炸特性试验平台,研究不同氩气添加量对4.5%丙烷-空气预混气爆炸压力、火焰传播速度及火焰前锋阵面结构的影响。结果表明:当预混气中氩气体积分数升高时,最大爆炸压力及火焰传播速度逐渐减小。当氩气体积分数达到37%时,预混气体不再发生爆炸,氩气起到完全抑爆的作用。当氩气体积分数24%时,火焰在传播过程中形成"郁金香"形火焰结构,并且此结构出现时间随氩气体积分数增大而滞后;当氩气体积分数≥24%时,在火焰传播过程中未形成"郁金香"形火焰。     

粒径对中密度纤维板粉尘爆炸特性影响实验研究

为探究粒径对中密度纤维板粉尘爆炸及相关特性的影响,采用20 L爆炸球、粉尘云最低着火温度装置、锥形量热仪和哈特曼管装置,对不同粒径粉尘的爆炸下限、最大爆炸压力、最低着火温度、热释放速率和火焰传播规律进行研究。结果表明,随着粉尘粒径减小,爆炸下限和粉尘云最低着火温度降低,最大爆炸压力逐渐增大;粉尘燃烧过程分为升温、着火、过渡、加剧和熄灭5个阶段,并出现2个峰值,热释放速率变化时间和吸热时间随着粒径减小而增加,热释放速率峰值增大;火焰在管道内的传播随着粒径减小先增强后减弱,管道外“火球”形状更大,火焰消散后火星数量变少,火焰尾端更加细长。     

点火延迟时间对镁粉尘云爆炸特性影响研究

利用20 L柱形爆炸容器,开展不同点火延迟时间及镁粉质量浓度条件下的镁粉尘云爆炸特性研究.结果表明:镁粉尘云质量浓度低于200 g/m3,随着点火延迟时间增加,pmax及(dp/dt)max逐渐减小;质量浓度大于200 g/m3,pmax和(dp/dt)max呈现先增大再减小的趋势;镁粉尘浓度较高时,点火延迟时间对于p...     

丙烷-空气预混火焰在三角形狭缝内传播特性

用计算流体力学方法对以丙烷为燃料的预混火焰进行数值模拟。研究预混火焰在等边三角形狭缝中传播时,狭缝尺寸、壁面初温、火焰初速对火焰淬熄长度的影响,并拟合火焰淬熄长度的计算公式。结果表明：狭缝尺寸、壁面初温以及火焰初速3个因素均与淬熄长度呈正相关。随着火焰初速的变快,淬熄长度增加放缓。在较高的火焰初速下,狭缝尺寸是影响淬熄长度的主要因素。拟合了较准确的淬熄长度计算公式。     

微米级玉米粉尘爆炸压力特性及抑爆实验研究

为研究微米级玉米粉尘爆炸压力特性及抑爆特性,采用20 L球形爆炸设备,测试分析不同质量浓度、粒径大小条件下玉米粉尘爆炸最大压力及其上升速率,探讨CaCO3、SiO2、NH4H2PO4三种惰性粉尘对玉米粉尘爆炸抑制作用。研究发现:随玉米粉尘质量浓度c在300～500 g/m3内增大,Pmax和(d P/dt)max均先增大后减小。c为400 g/m3时,Pmax和(d P/dt)max分别增大到局部极大值0.58 MPa和42.76 MPa/s。在玉米粉尘质量浓度不变前提下,48～58μm玉米粉尘爆炸强度最大,对应Pmax和(d P/dt)max分别为0.65 MPa、45.90 MPa/s,说明粒径过大或过小都会降低爆炸强度。CaCO3、SiO2、NH4H2PO4惰性粉尘对玉米粉尘爆炸都有显著抑制作用,NH4H2PO4抑爆效果相对更好,当NH4H2PO4质量分数达70%时,玉米粉尘完全失去爆炸性。加入的NH4H2PO4粉尘粒径在0～75μm内越小,对微米级玉米粉尘爆炸抑制效果越强,这是由于NH4H2PO4粉尘起到稀释氧气、温度及阻断爆炸链式反应的作用。     

微米级硅粉粉尘爆炸特性及抑爆试验研究

为了减少硅加工行业粉尘爆炸事故,以硅粉为试验对象,采用20 L球形爆炸测试系统,对硅粉的爆炸特性和不同影响因素对爆炸特性的影响进行研究,并选取两种惰性介质探究其对硅粉尘爆炸的抑制效果。试验结果表明:在一定质量浓度范围内,硅粉尘云的最大爆炸压力随质量浓度的升高先增大后减小。硅粉尘云的爆炸下限浓度为80～90 g/m~3,最大爆炸压力在粉尘质量浓度为750 g/m~3时达到峰值0.798 MPa,爆炸指数在500g/m~3时取得最大值40.72 MPa·m/s,且硅粉的爆炸危险性达St_3级。NH_4H_2PO_4对于硅粉尘爆炸的惰化效力较SiO_2更强,且当其质量分数达80%时完全抑制硅粉发生爆炸。     

杂化树脂与环氧树脂共混固化物的力学性能研究

以超声波促进2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷（CG-O186）对气相二氧化硅（白炭黑）的表面接枝,合成环氧-二氧化硅杂化树脂,以万能试验机、摆锤冲击试验机分析合成杂化树脂和环氧共混固化物的性能。试验结果表明：随着环氧-二氧化硅杂化树脂添加量的增加,环氧固化物的力学性能先增加后减小,在杂化树脂填充量为5phr时,所得的固化物的拉伸强度、断裂伸长率及无缺口冲击强度均达到极大值,分别为36.8MPa、7.8%、15.3kJ·m-2,相比纯环氧树脂,环氧固化物的力学性能分别提高了120.4%,85.7%,54.5%。     

硼酚醛/丙烯酸树脂共混物的燃烧性能

用溶液共混法制备了硼酚醛/丙烯酸树脂共混物,用锥形量热仪(CONE)研究了共混物的燃烧性能。结果表明:硼酚醛能全面改进丙烯酸树脂的燃烧性能。在实验条件下,共混物与丙烯酸树脂相比,点燃时间延长209s,峰值热释放速率降低到25%,6min内的平均热释放速率降低到18%,总释放热明显减少;共混物烟释放量减少到15%,平均产烟速率降低到1.6%,6min释放CO的平均浓度减少到60%。     

丙烷/氢气混合燃烧的火焰特征与辐射特性试验研究

针对丙烷和氢气混合气体燃烧的火焰特征与辐射特性开展试验研究。根据不同的混合比进行了10组试验,分析火焰高度、火焰中心线温度、火焰外部辐射通量、火焰内部辐射通量的变化。研究发现,随着混合气体中丙烷气体组分的比例不断下降,混合燃烧时的平均火焰高度逐渐下降。丙烷/氢气的混合比例大于50%时,火焰内部辐射通量随着总热释放速率的增大而显著下降;当丙烷/氢气的混合比例小于50%时,火焰内部辐射通量基本保持一致。     

活性MgO对碱-矿渣-偏高岭土基地聚物干缩特性的影响

通过添加不同活性MgO,研究了其对碱-矿渣-偏高岭土基地聚物（ASM地聚物）干缩性能的影响,并利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和压汞仪（MIP）等微观测试手段揭示了其内在影响机制.结果表明：随着MgO活性的增加,ASM地聚物的干缩率先减小后增大,当MgO活性适中时,ASM地聚物干缩率降低约15.0%;所生成的镁铝水滑石及水化硅酸镁（M-S-H）凝胶能够有效填充ASM地聚物孔隙,减小干燥收缩,增加结构致密程度.     

不同室外温度下复叠式空气源热泵蓄能除霜运行特性实验研究(1):供热/蓄热模式

介绍了该系统的工作原理和结构。实验研究了2种室外温度工况下,该系统在开启常规制热模式和蓄热模式时的运行特性。结果表明:在开启蓄热模式时,2种工况下机组都能正常运行,高低温级吸排气压力和温度受到的影响很小;2种工况下蓄热期供热量平均值均占常规制热模式时的97%以上,开启蓄热模式基本不影响系统正常制热;该系统能在-18～-9℃的低温范围内正常运行,蓄热器最低蓄热量可达到3 413kJ,满足设计要求。