镁粉爆炸特性实验研究及其危险性评价

论文摘要

镁粉是我国镁行业近年最具代表性的镁深加工产品之一,由于镁粉易与氧化剂反应,因此在生产、运输、储存及使用过程中存在火灾爆炸危险性,给镁粉的正常生产带来较大影响。然而,目前关于镁粉火灾爆炸机理方面的基础和实验研究甚少,现有的镁粉爆炸特性参数的测试结果存在不同程度的偏差,且爆炸特性数据不完整,很难进行系统的分析。因此,对镁粉的爆炸特性参数仍需要进一步的实验研究。本文首先利用根据ISO标准建立的爆炸测试装置,20L球形爆炸测试装置,Godbert-Greenwald炉等,对不同条件下镁粉的爆炸特性参数进行了测试,并进行了影响因素分析。在空气条件下对中位径为6μm、47μm、104μm、173μm镁粉的爆炸特性参数进行了测试,包括最大爆炸压力、最大压力上升速率、爆炸指数、爆炸下限、粉尘云最低着火温度、粉尘层最低着火温度、最小点火能等；并以中位径47μm的镁粉为代表,在氮气、氩气、二氧化碳等不同气氛条件下对该镁粉的最大爆炸压力、最大压力上升速率与爆炸指数进行了实验测试。最后,在惰化条件下对中位径为6μm、47μm、104μm镁粉的极限氧浓度进行了测试。实验结果表明,镁粉粒径越小,最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率及爆炸指数越大,而爆炸下限浓度、粉尘云最低着火温度、粉尘层最低着火温度和最小点火能则越低。随着镁粉浓度增加,爆炸压力、压力上升速率及爆炸指数先增大后减小,而粉尘云最低着火温度却一直降低；在一定浓度的氮气、氩气、二氧化碳气氛条件下,镁粉的爆炸猛烈度总体上有所减缓,而极限氧浓度则随着粒径的增大呈上升趋势。通过综合比较三种惰性气体对极限氧浓度的影响,氮气对镁粉爆炸的惰化效果最佳。最后,根据镁粉尘层最低着火温度实验观察,提出了由固相燃烧到气相燃烧的镁粉尘层两阶段燃烧模型。在上述实验测试的基础上,用Access和Visual Basic.NET工具建立了镁粉爆炸参数数据库,可根据不同的粒径级别实现不同爆炸特性参数的智能查询。以镁粉的爆炸特性为基础,结合镁粉的生产工艺,对镁粉生产涉及到的工艺和设备进行了爆炸危险性定性评价。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 粉尘爆炸理论基础
• 1.1.1 爆炸的概念
• 1.1.2 粉尘爆炸及其分类
• 1.1.3 粉尘爆炸的条件
• 1.1.4 粉尘爆炸的机理
• 1.1.5 粉尘爆炸的特点
• 1.1.6 粉尘爆炸特性参数
• 1.1.7 粉尘爆炸的影响因素
• 1.2 粉尘爆炸的研究现状
• 1.2.1 对粉尘爆炸机理的研究
• 1.2.2 对粉尘爆炸特性参数及其影响因素的研究
• 1.2.3 对粉尘爆炸预防措施及减缓措施的研究
• 1.3 镁粉燃烧爆炸的研究现状
• 1.3.1 镁粉着火燃烧机理
• 1.3.2 镁粉爆炸特性参数
• 1.4 课题的背景及意义
• 1.5 本论文的主要工作
• 第二章 实验样品与测试系统
• 2.1 实验样品
• 2.2 爆炸特性参数实验测试系统
• 2.2.1 最大爆炸压力、最大压力上升速率及爆炸指数
• 2.2.2 爆炸下限
• 2.2.3 最低着火温度
• 2.2.4 最小点火能
• 2.2.5 极限氧浓度
• 2.3 小结
• 第三章 实验测试结果及分析
• 3.1 镁粉爆炸过程分析
• 3.2 镁粉爆炸压力、压力上升速率及爆炸指数
• 3.2.1 空气条件下镁粉爆炸压力、压力上升速率及爆炸指数
• 3.2.2 惰化条件下爆炸压力、压力上升速率及爆炸指数
• 3.3 镁粉爆炸下限
• 3.4 镁粉最低着火温度
• 3.4.1 粉尘云最低着火温度
• 3.4.2 粉尘层最低着火温度
• 3.5 镁粉尘云最小点火能
• 3.5.1 空气条件下的测试结果及分析
• 3.5.2 惰化条件下的测试结果及分析
• 3.6 镁粉极限氧浓度
• 3.7 基于不同粒径分布的镁粉爆炸危险性表征体系
• 3.8 小结
• 第四章 镁粉爆炸特性实验数据查询系统
• 4.1 概述
• 4.2 镁粉爆炸特性实验数据查询系统的设计
• 4.2.1 总体结构设计
• 4.2.2 查询界面的设计
• 4.2.3 Access数据库的设计
• 4.2.4 系统程序与数据库的连接
• 4.2.5 系统查询的运行演示
• 4.3 小结
• 第五章 镁粉爆炸危险性评价
• 5.1 危险性评价概述
• 5.2 基于镁粉特性的爆炸危险性定性评价
• 5.2.1 粉尘爆炸危险性定性评价方法
• 5.2.2 不同粒径镁粉的爆炸危险性分级
• 5.3 基于镁粉生产工艺、设备特征的爆炸危险性定性评价
• 5.3.1 概述
• 5.3.2 镁粉生产工艺简介
• 5.3.3 危险性分析
• 5.3.4 镁粉生产工艺、设备粉尘爆炸危险性定性评价
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 附录A 符号说明
• 附录B 镁粉爆炸特性实验数据
• 攻读硕士期间发表的论文