论文部分内容阅读
在工业生产中,粉尘爆炸事故严重危及着人身和生产安全,造成巨大的人员伤亡、财产损失和突发性环境污染事故。粉尘点燃是粉尘爆炸的必经过程,防止粉尘点燃对可燃粉体安全生产和处理具有重要实践指导意义。本文主要进行了以下工作:(1)本研究选取了8种粉尘,中位径分别为,硫磺:68.85μm;镁粉-1:275.57μm;镁粉-2:10.52μm;铝粉:28.55gm;ABS:88.32μm;玉米淀粉:23.01μm;硅粉:79.65μm;聚乙烯;500μm。采用1.2升哈特曼管装置测试了所选粉尘的粉尘云最小点燃能量,采用高德伯尔格-格润瓦尔德竖管炉测定粉尘云最低着火温度。(2)研究了惰化条件下,降低氧浓度对粉尘云最小点燃能量和最低着火温度的影响。(3)对粉尘样品进行了热重-差式量热扫描(TG-DSC)测试,测得了ABS、铝粉、硫磺、聚乙烯粉尘的活化能和指前因子,并研究了降低氧浓度对各粉尘TG-DSC曲线的影响。通过实验研究和分析,得到了以下结论:(1)被测粉尘的最小点燃能量和最低着火温度分别如下。硅粉:大于10000mJ、大于1000℃;硫磺:小于1mJ、225℃;镁粉-1:3000mJ、650℃;镁粉-2:3mJ、530℃;铝粉:1000mJ、720℃;ABS:50mJ、325℃;聚乙烯:大于10000mJ、大于1000℃;玉米淀粉:50mJ、425℃。(2)降低氧浓度可以增加粉尘云的最小点燃能量和最低着火温度。硫磺粉尘在氧浓度为21%~13.9%之间时,最小点燃能量处于1mJ以下,惰化作用不明显,而当氧浓度降低到10.2%时,最小点燃能量达到3000mJ。当氧浓度在21%~10.2%之间时,镁粉-1的最小点燃能量随氧浓度不变化,均为3000mJ。镁粉-2的最小点燃能量受氧浓度影响变化明显,当氧浓度由21%降低到10.2%时,最小点燃能量由3mJ上升到3000mJ。铝粉的最小点燃能量在氧浓度降低到13.9%时达到1000mJ。ABS粉尘和玉米淀粉的最小点燃能量随氧浓度变化趋势相同,当氧浓度降低到16.9%时均达到1000mJ。硫磺粉和玉米淀粉的最低着火温度随氧浓度降低均基本无变化,分别处于225~250℃和425~450℃之间。镁粉-1的最低着火温度随氧浓度由21%降低到10.2%,其值由650℃上升到750℃。镁粉-2的最低着火温度随氧浓度由21%降低到10.2%,其值由530℃升高到675℃。铝粉的最低着火温度随氧浓度由21%降到13.9%,其值由720℃上升到1000℃不能被点燃。ABS粉尘的最低着火温度随氧浓度由21%降到10.2%,其值由325℃上升到550℃。(3)对于硫磺、镁粉和ABS粉可以采用部分惰化方法进行爆炸防护,对于所研究的粉尘,部分惰化的最大允许氧浓度可分别设定为:10.2%,13.9%和16.9%。(4) ABS等粉尘氧化反应的活化能和指前因子分别为ABS:24.20kJ/mol,0.40s-1;铝粉:465.31kJ/mol,3.90×1016s-1硫磺:94.04kJ/mol,4.65×106s-1;聚乙烯粉尘:26.03kJ/mol,0.07s-1。(5)在降低氧浓度条件下对硫磺、ABS、铝粉3种粉尘的TG-DSC测试表明:对于硫磺、ABS,随着氧浓度的降低,放热峰热流率变小,氧化峰起始温度升高。而铝粉的氧化峰起始温度变化不明显,但峰值热流率在氧浓度由16.9%降低到13.9%时热流率变化较明显(降低10%)。