【摘要】：作為聚乙烯產(chǎn)品的主要類型之一,低密度聚乙烯(Low-density polyethylene,LDPE)粉體具有可燃性,在氣力輸送管道、料倉等相關(guān)工藝和裝置中易與空氣混合形成粉塵云,誘發(fā)粉塵爆炸事故。LDPE粉塵爆炸特征參數(shù)及惰化安全參數(shù)存在較大缺失,制約了此類生產(chǎn)工藝的精細(xì)化安全設(shè)計(jì)與事故防控。為此選取典型工業(yè)級LDPE粉體作為對象,通過實(shí)驗(yàn)手段研究了LDPE粉塵爆炸特征參數(shù)的定量分布規(guī)律,對比研究了典型惰性氣體對LDPE粉塵爆炸的惰化效應(yīng),并進(jìn)一步探索了LDPE粉塵云在管道內(nèi)的火焰?zhèn)鞑ヌ匦�。首�?借助粉塵云最小著火能量試驗(yàn)裝置、粉塵云最低著火溫度試驗(yàn)裝置等標(biāo)準(zhǔn)檢測裝置,從爆炸風(fēng)險(xiǎn)的敏感性和嚴(yán)重性兩個(gè)角度,全面研究了粉塵云最大爆炸壓力、最大壓力上升速率、爆炸指數(shù)、爆炸下限濃度、最小著火能量、最低著火溫度等系列爆炸特征參數(shù)的分布特性,考查了粉塵粒度分布、粉塵云濃度對特征參數(shù)的定量影響規(guī)律,并從安全評價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評估等工程應(yīng)用的角度出發(fā)建立了基于中位粒徑分布的特征參數(shù)定量預(yù)測模型。其次,選取N_2、CO_2為典型惰化介質(zhì)開展對LDPE粉塵的惰化研究,通過與空氣進(jìn)行不同配比的混合,研究最危險(xiǎn)爆炸濃度條件下兩種惰化介質(zhì)對不同粒徑LDPE粉塵爆炸的惰化效果,得到粉塵云最大爆炸壓力、最大壓力上升速率隨空氣中O_2含量、粉塵粒徑的變化規(guī)律;給出不同粒度LDPE在兩種惰化介質(zhì)中對應(yīng)的極限氧含量;比較N_2和CO_2對LDPE粉塵爆炸的惰化作用,發(fā)現(xiàn)相同粒度時(shí),CO_2對應(yīng)的LDPE粉塵爆炸極限氧含量均高于氮?dú)?從可逆反應(yīng)、三元碰撞理論、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、TG-DSC熱重分析等多角度輔助分析,證實(shí)了CO_2對LDPE粉塵爆炸的惰化效果更佳。再次,采用自主設(shè)計(jì)的長管式粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)裝置輔以高速攝像技術(shù),研究了管道內(nèi)局部粉塵云的火焰?zhèn)鞑ヌ匦?揭示了LDPE粉塵最大瞬時(shí)火焰速度和平均火焰速度與粉塵云濃度、粒徑和粉塵云分布范圍的關(guān)系,同時(shí)分析得到了火焰細(xì)觀結(jié)構(gòu)隨以上因素的分布特性。
【學(xué)位授予單位】：北京石油化工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ325.12;X932
【圖文】：

第一章 緒論表1-1 PE 粉塵爆炸特征參數(shù)表Table 1-1 Characteristics parameters of polyethylene dust explosion粉塵名稱粉塵中位粒徑/μm粉塵層最低著火溫度/℃粉塵云最低著火溫度/℃最小著火能量/mJ粉塵云爆炸下限濃度/g·m-3最大爆炸壓力/MPa最大壓力上升速率/MPa·s-1文獻(xiàn)[15] PE 30~50 熔融 410 - 26~35 - -文獻(xiàn)[16] PE 136 - 480 500 60 - -文獻(xiàn)[17]HDPE - - 390 10 20 0.598 51.70LDPE - - 410 30 20 0.588 27.60文獻(xiàn)[18] PE - - - 10 - - -文獻(xiàn)[19] PE 10~30文獻(xiàn)[20] PE 0.570 37.17粉塵云最小著火能量MIE

電磁閥的開啟及關(guān)閉、調(diào)整點(diǎn)火延遲時(shí)間。數(shù)據(jù)采集輸裝置和計(jì)算機(jī)等組成，壓力傳感器置于爆炸罐內(nèi)-0.1~2MPa，采樣時(shí)間間隔為 0.2ms，當(dāng)罐內(nèi)壓力發(fā)傳感器接收并傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，隨后經(jīng)計(jì)最大壓力上升速率。 LDPE 樣品置于 50℃的恒溫干燥箱中干燥 12h，確件一致。在電子天平上稱取一定質(zhì)量的 LDPE 粉塵樣入粉塵倉底部。為確保噴粉后爆炸罐內(nèi)初始壓力為標(biāo)炸產(chǎn)生的增壓，按照公式（2-1）確定粉塵倉充壓值如表 2-2 所示。按照表 2-2 參數(shù)，先后進(jìn)行對爆炸罐作，啟動試驗(yàn)。根據(jù)爆炸罐體積（12L）和裝填的粉云濃度。分別研究五種粒徑的 LDPE 樣品粉塵爆炸嚴(yán)的變換規(guī)律，進(jìn)而得到五種樣品的最危險(xiǎn)爆炸濃度以征參數(shù)與粒徑的定量關(guān)系。

塵云最小著火能量試驗(yàn)裝置示意圖r testing minimum ignition energy of dust clouda，點(diǎn)火電極間距為 3mm，點(diǎn)火延遲時(shí)間為 60ms塵，啟動實(shí)驗(yàn)。粉塵質(zhì)量梯度設(shè)定為 0.5g、1g、1.L，換算作粉塵云濃度梯度為 417g m-3、833g m標(biāo)準(zhǔn)《粉塵云最小著火能量測定方法》GB/T 1粉塵云濃度條件下，用一個(gè)足以將粉塵云引燃然后按 10mJ 的步長逐級降低火花能量值，直到未出現(xiàn)著火為止。本文取該能量值+10mJ 作為定粉塵云濃度梯度條件下的最小著火能量。濃度梯度為 417g m-3、833g m-3、1250g m-3、1667

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2787254