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《北京石油化工学院》 2018年
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LDPE粉尘爆炸特性及惰化研究

马冉  
【摘要】:作为聚乙烯产品的主要类型之一,低密度聚乙烯(Low-density polyethylene,LDPE)粉体具有可燃性,在气力输送管道、料仓等相关工艺和装置中易与空气混合形成粉尘云,诱发粉尘爆炸事故。LDPE粉尘爆炸特征参数及惰化安全参数存在较大缺失,制约了此类生产工艺的精细化安全设计与事故防控。为此选取典型工业级LDPE粉体作为对象,通过实验手段研究了LDPE粉尘爆炸特征参数的定量分布规律,对比研究了典型惰性气体对LDPE粉尘爆炸的惰化效应,并进一步探索了LDPE粉尘云在管道内的火焰传播特性。首先,借助粉尘云最小着火能量试验装置、粉尘云最低着火温度试验装置等标准检测装置,从爆炸风险的敏感性和严重性两个角度,全面研究了粉尘云最大爆炸压力、最大压力上升速率、爆炸指数、爆炸下限浓度、最小着火能量、最低着火温度等系列爆炸特征参数的分布特性,考查了粉尘粒度分布、粉尘云浓度对特征参数的定量影响规律,并从安全评价、风险评估等工程应用的角度出发建立了基于中位粒径分布的特征参数定量预测模型。其次,选取N_2、CO_2为典型惰化介质开展对LDPE粉尘的惰化研究,通过与空气进行不同配比的混合,研究最危险爆炸浓度条件下两种惰化介质对不同粒径LDPE粉尘爆炸的惰化效果,得到粉尘云最大爆炸压力、最大压力上升速率随空气中O_2含量、粉尘粒径的变化规律;给出不同粒度LDPE在两种惰化介质中对应的极限氧含量;比较N_2和CO_2对LDPE粉尘爆炸的惰化作用,发现相同粒度时,CO_2对应的LDPE粉尘爆炸极限氧含量均高于氮气,从可逆反应、三元碰撞理论、链式反应、TG-DSC热重分析等多角度辅助分析,证实了CO_2对LDPE粉尘爆炸的惰化效果更佳。再次,采用自主设计的长管式粉尘爆炸实验装置辅以高速摄像技术,研究了管道内局部粉尘云的火焰传播特性,揭示了LDPE粉尘最大瞬时火焰速度和平均火焰速度与粉尘云浓度、粒径和粉尘云分布范围的关系,同时分析得到了火焰细观结构随以上因素的分布特性。
【学位授予单位】:北京石油化工学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ325.12;X932

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