KNO_3/S/C混合粉燃烧危险性实验研究

为了研究黑火药的原料在加工过程中的燃烧危险性,采用恒温加热板研究了KNO_3/S/C混合粉尘层的最低着火温度。同时,采用G-G恒温炉研究了粉尘云浓度、KNO_3粒度以及KNO_3/S/C质量比对KNO_3/S/C混合粉尘云最低着火温度的影响。研究表明:KNO_3/S/C混合粉尘层最低着火温度为280℃;随着粉尘云浓度的增加,KNO_3/S/C混合粉尘云最低着火温度先降后升;随着KNO_3粒度的增大,KNO_3/S/C混合粉尘云最低着火温度相应升高;当碳含量保持不变时,随着硫含量增加,KNO_3/S/C混合粉尘云最低着火温度呈下降趋势,当硫的质量分数为50%时,KNO_3/S/C混合粉尘云最低着火温度为282℃。由此可知,KNO_3/S/C混合粉在堆积和悬浮状态下,对热源较敏感。     

粉末阻燃剂对钛粉燃烧抑制的实验研究

利用粉尘云最低着火温度测试仪研究粉末阻燃剂对钛粉尘云燃烧的抑制作用。实验结果表明:质量相等的3种不同粉末阻燃剂对钛粉尘云着火的抑制作用强弱依次为磷酸二氢铵、碳酸钙、二氧化硅。伴随着阻燃剂质量的增加,钛粉尘云最低着火温度升高;通过研究混合粉末阻燃剂对钛粉尘云着火的抑制作用发现,磷酸二氢铵与碳酸钙在混合作用下的抑制效果最佳,二者存在协同作用。当两种阻燃剂的质量均为50 mg时,钛粉尘云最低着火温度达到568℃。     

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。     

H_2/CO/CH_4/CO_2混合燃气着火温度的实验研究

根据粉尘云最低着火温度的测试原理,自行建立了H2/CO/CH4/CO2混合燃气着火温度测定实验系统.基于该实验系统,研究了初始条件为常温常压下的H2/CO/CH4/CO2混合燃气着火特性,分别测得不同混合比例以及不同一次风率下混合燃气的着火温度.结果表明:燃气着火温度随H2含量的增加而降低,随CH4含量的增加而升高,CO含量的增加对燃气着火温度的影响具有双重性.系统热力条件一定,燃气的着火温度基本不变,与一次风率无关.测得H2,CO以及CH4的着火温度分别为563℃,667℃和790℃.     

离子液体[Bmim][NTf_2]对CO_2在碳酸二乙酯中溶解性能的强化

采用恒定容积法在温度范围308.15~328.15 K、压力范围0~3 MPa条件下测定了CO_2在碳酸二乙酯(DEC)、离子液体[Bmim][NTf_2]以及二者不同质量分数配比混合溶剂中的溶解度,并用COSMO-RS模型研究了离子液体的加入对DEC蒸气分压的影响。实验表明,在相同实验条件下CO_2在[Bmim][NTf_2]中的溶解度大于在DEC中的溶解度。[Bmim][NTf_2]的加入可强化CO_2在DEC中的溶解性能,在相同温度下CO_2在混合溶剂中的溶解度随[Bmim][NTf_2]质量分数增加而增大,在相同浓度的混合溶剂中CO_2的溶解度随温度升高而降低。COSMO-RS模型计算表明,DEC的蒸气分压下降的分数随混合溶剂中离子液体质量分数增加而增大,而对于相同质量分数配比的混合溶剂温度对DEC的蒸气分压影响较小。     

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%。     

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。     

可燃性粉尘环境危险区域的划分及防爆电气设备的选型

与爆炸性气体混合物的爆炸相比，可燃性粉尘爆炸具有易发生多次爆炸、破坏性强、容易造成人员中毒及灼伤等特点。根据可燃性粉尘混合物出现的频率和持续时间及粉尘层的厚度，可燃性粉尘环境危险区域分为20区、21区、22区。可燃性粉尘环境用电气设备的选型主要是根据生产场所的危险区域等级和粉尘的最低着火温度来选择。     

离子液体[Bmim][NTf2]对CO2在碳酸二乙酯中溶解性能的强化

采用恒定容积法在温度范围308.15~328.15 K、压力范围0~3 MPa条件下测定了CO₂在碳酸二乙酯（DEC）、离子液体[Bmim][NTf₂]以及二者不同质量分数配比混合溶剂中的溶解度,并用COSMO-RS模型研究了离子液体的加入对DEC蒸气分压的影响。实验表明,在相同实验条件下CO₂在[Bmim][NTf₂]中的溶解度大于在DEC中的溶解度。[Bmim][NTf₂]的加入可强化CO₂在DEC中的溶解性能,在相同温度下CO₂在混合溶剂中的溶解度随[Bmim][NTf₂]质量分数增加而增大,在相同浓度的混合溶剂中CO₂的溶解度随温度升高而降低。COSMO-RS模型计算表明,DEC的蒸气分压下降的分数随混合溶剂中离子液体质量分数增加而增大,而对于相同质量分数配比的混合溶剂温度对DEC的蒸气分压影响较小。     

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。     

煤粉大比例掺混不同生物质的混燃特性研究

可再生能源生物质清洁低碳、易于获取、利于着火,含硫、氮量少且属于碳中性物质,但其能量密度低。在煤粉中大比例掺混生物质(生物质/煤粉质量比大于5∶5)可有效改善煤粉着火特性,碳排放水平接近燃烧天然气,且污染物排放显著降低,进而达到节能减排目的。目前研究主要集中在低掺混比例(小于5∶5)下生物质与煤粉的混燃特性,针对北方常见的玉米秸秆、稻杆和玉米芯等生物质与煤粉在大掺混比例下的燃烧特性,尚有待深入。笔者利用热重分析技术分别研究了煤粉与不同生物质种类(玉米秸秆、稻杆及玉米芯)在不同掺混比例下(5∶5、6∶4、7∶3和8∶2)的混燃特性,分析生物质种类和掺混比例对混合燃料的着火温度、燃尽温度、交互反应以及燃烧特性指数等的影响,确定了不同生物质的最佳掺混比例。结果表明:掺混比例对混合样品失重曲线的影响从大到小依次为玉米秸秆、玉米芯和稻杆。随掺混比例增加,第1阶段最大质量变化速率逐渐增大且燃烧进程前移,第2阶段则逐渐减小,这是由于挥发分相对增加且焦炭相对减少的原因。混合样品的着火温度和燃尽温度比纯煤粉分别下降约100和60℃。随掺混比例的增加,玉米芯着火温度逐渐减小,玉米秸秆和稻杆则先减小后增大,且均在7∶3时达到最小;燃尽温度均呈现下降趋势,下降幅度由大到小分别为玉米芯、稻杆和玉米秸秆。玉米秸秆和稻杆在8∶2时燃尽性能较差。混合样品发生不同程度的交互作用,该交互作用正是生物质的促进和抑制的协同作用,使3种生物质均在5∶5时对煤粉燃烧抑制作用大;玉米秸秆和稻杆在7∶3时、玉米芯在6∶4、8∶2时促进作用大。同时,3种生物质的燃烧特性指数远大于煤粉,随掺混比例的增大,玉米芯的燃烧特性指数变化最大并在8∶2时达到最大值,6∶4和7∶3时几乎相同;稻杆的变化最小且在7∶3时达到最大值;玉米秸秆在7∶3和8∶2时几乎相同并达到最大值。小范围改变掺混比例时,燃烧特性指数变化不大。这可能是由于燃烧特性指数不仅与着火温度和燃尽温度有关,还与样品在其主要燃烧过程的反应速率有关,而煤粉在焦炭燃烧阶段的反应剧烈程度高于生物质挥发分析出阶段,使不同掺混比例的混合样品出现以上现象。     

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.     

微/纳米Al-CuO铝热剂的燃烧性能

采用自制的点火测试装置研究了不同当量比φ下,含不同粒径铝粉的Al-CuO铝热剂的燃烧性能.结果表明,随当量比φ增大,含不同粒径铝粉的Al-CuO铝热剂的火焰传播速率均呈下降趋势.在相同的Al与CuO质量配比下,φ1.5时铝热剂的火焰传播速率随铝粉粒径减小而增大,φ1.5时火焰传播速率随铝粉粒径增大而增大.φ减小,铝热反应剧烈程度增加.Al与CuO质量配比为50:50时,铝热反应的最高燃烧温度随铝粉粒径增加而升高.     

低温烘焙提质对褐煤着火燃烧特性的影响

褐煤高水分和高挥发分不利于运输和储存，且会降低锅炉燃烧效率，低温烘焙提质作为一种褐煤提质常用技术，能有效降低燃料中水分并提升燃料品质，显著改变褐煤燃烧特性。为研究低温烘焙提质对褐煤着火特性的影响，利用平面火焰燃烧系统并结合CMOS相机研究了不同热协流温度(1 473、1 673和1 873 K)和O₂体积分数(5%、10%和20%)下低温烘焙预处理(200、250和300℃)对褐煤着火燃烧特性的影响，并分析低温烘焙提质对着火延迟距离和火焰亮度的影响。结果表明，经低温烘焙预处理的褐煤颗粒在相同热协流温度和O₂浓度条件下的着火延迟距离稍大于原始褐煤颗粒；O₂体积分数为5%时，200℃烘焙褐煤的着火延迟距离在热协流温度1 473、1 673和1 873 K时较原始褐煤颗粒分别增加了0.24、0.28和0.13 cm;此外，不同烘焙温度下煤粉颗粒的着火位置较褐煤均有所延迟，且升高烘焙温度会降低褐煤着火距离，在1 673 K、O₂体积分数5%下，烘焙温度200、250和300℃时对应的着火延迟距离较褐煤的增加...     

高浓度丙酮VOCs高温预热近极限贫燃预混火焰特性的数值分析

为进一步对一种丙酮挥发性有机化合物（VOCs）焚烧炉进行设计优化和运行参数调节,本文对其在不同的燃料当量比、预热温度下的火焰特性进行了数值模拟,分析了其绝热火焰温度、着火延迟时间、火焰传播速度和一维火焰产物分布特性。研究结果表明：典型当量比（约0.113）下的绝热火焰温度为850~900℃,属于中低温燃烧,绝热火焰温度随预热温度和当量比（0.06~0.4）的升高均线性升高。预热温度和化学当量比对着火延迟时间的影响十分敏感。在其典型贫燃条件下,层流火焰传播速度随预热温度升高呈指数函数关系增大,随化学当量比增大而缓慢升高,且其层流火焰传播速度不超过150cm/s。反应过程首先发生丙酮的分解和部分氧化,并持续时间较长,仅当混合物的温度升高一定程度后才发生较剧烈的CO氧化。     

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.     

合成条件对甲基三甲氧基硅烷收率及酸值的影响

以一甲基三氯硅烷(一甲)和甲醇为原料,采用塔式反应器连续合成甲基三甲氧基硅烷(MTMS),探讨了原料配比、下塔温度、上塔温度、反应塔压力、粗品回流比和甲醇含水量对MTMS收率及酸值的影响。结果表明：随着一甲与甲醇质量比的增大,MTMS收率先升后降,酸值先降后升;随着下塔温度的升高,MTMS收率升高并趋于稳定,酸值降低并趋于稳定;随着上塔温度的升高,MTMS收率先升后降,酸值降低;随着反应塔压力的升高,MTMS收率先升后降,酸值升高;随着粗品回流比的增大,MTMS收率和酸值均先升后降;随着甲醇含水量的升高,MTMS收率降低,酸值变化不明显;MTMS的较佳合成条件为：一甲与甲醇质量比1.5∶1,下塔温度85～90℃,上塔温度60～64℃,反应塔压力10～20 kPa,粗品回流比0.5～1,甲醇含水量≤500×10^-6。     

不同几何尺寸和泄漏量的航空煤油池火燃烧特性研究

为研究不同边界和泄漏量下航空煤油燃烧过程中的红外特性、温度及热流变化规律,搭建了航空煤油池火燃烧实验系统。对实验采集的数据进行整理分析,结果表明,池火的演变经历了“着火发展-稳定燃烧-火焰衰减”的过程。在着火发展阶段,方形油池液面温度梯度大,且整体温度较圆形油池低;在稳定燃烧阶段,火焰温度沿轴线向上逐渐降低,内焰大于外焰;在火焰衰减阶段,不同油池均存在边界黏性效应,火焰先经历了轴向衰减,再由油池中心向边缘缓慢熄灭。圆形油池的传热能力优于方形油池,且随着直径增大,传热能力进一步增强;不同的泄漏量对火焰温度不会产生影响,但会增强火灾的综合热损伤能力。     

铝粉与黑索金粉尘爆炸特性的对比实验研究

用Hartmanm装置对铝粉与黑索金粉尘进行了粉尘爆炸特性的对比实验研究。实验结果表明：对于铝粉来说,点火延迟时间对其最大爆炸压力和最大压力上升速率的影响十分明显;其最大爆炸压力和最大压力上升速率随着粉尘粒度的减小而增加;存在一个最佳粉尘浓度,使其最大爆炸压力和最大压力上升速率达到最大值。但对于黑索金粉尘来说,点火延迟时间在一定范围内对其最大爆炸压力和最大压力上升速率影响不明显;粉尘粒度对其最大爆炸压力影响很小,最大压力上升速率随粉尘粒度的减小而增大,但趋势没有铝粉明显;最大爆炸压力和最大压力上升速率随粉尘浓度的增加而线性增加。     

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。