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惰性粉体对蔗糖粉尘的抑爆试验研究

覃小玲  
【摘要】:为预防粉尘爆炸事故和降低粉尘爆炸事故的危害性,利用1.2 L哈特曼管、高德伯尔特-格润瓦尔德炉研究Al(OH)_3和NH_4H_2PO_4对蔗糖粉尘云着火敏感性参数和火焰传播的影响规律,利用20 L球形爆炸测试装置研究了NH_4H_2PO_4对蔗糖粉尘爆炸严重性参数的抑制作用,最后总结Al(OH)_3和NH_4H_2PO_4在蔗糖粉尘爆炸中的惰化抑制机理,并比较二者的抑制效果。结果表明:(1)在1.2 L哈特曼管中,质量浓度为250、333.3、416.7、500 g/m3的蔗糖粉尘云中NH_4H_2PO_4质量分数分别约15%、30%、35%、25%时,其MIE分别为192.7、546.5、93.3、278.5 m J,进一步增大NH_4H_2PO_4质量分数,蔗糖粉尘云不发生着火现象。三种粒径的NH_4H_2PO_4(48~74、38~47、25~37μm)使417.6 g/m3的蔗糖粉尘云完全惰化的质量分数分别约40%、35%、30%;三种粒径的Al(OH)_3使417.6 g/m3的蔗糖粉尘云完全惰化的质量分数均为60%。(2)在高德伯尔特-格润瓦尔德炉中,质量浓度为666.7、888.9、1111.1、1333.3 g/m3的蔗糖粉尘云中NH_4H_2PO_4质量分数分别约50%、55%、60%、40%时,其最低着火温度(MIT)分别为787、805、880、745℃;进一步增大NH_4H_2PO_4质量分数,蔗糖粉尘云被完全惰化。三种粒径的NH_4H_2PO_4使1111.1 g/m3的蔗糖粉尘云完全惰化的质量分数分别约65%、55%、45%。三种粒径的Al(OH)_3使其完全惰化的质量分数分别约80%、80%、70%。(3)在20 L球形爆炸装置试验中,NH_4H_2PO_4质量分数的增加能明显降低蔗糖粉尘爆炸严重性参数值;使其最大爆炸压力(P_(max))和最大压力上升速率((dp/dt)_(max))大幅度下降。添加48~74μm的NH_4H_2PO_4后,蔗糖粉尘K_(stmax)=14.794 MPa·m/s,爆炸危险性级别降至S_(t1)级,且K_(stmax)随着NH_4H_2PO_4粒径的减小而降低。使200~1000 g/m3的蔗糖粉尘完全惰化所需NH_4H_2PO_4质量分数为8~14%,三种粒径的NH_4H_2PO_4使蔗糖粉尘(150~500g/m3)完全惰化的质量分数为7~14%。(4)在一定粒径范围内,惰性粉体粒径越小,对蔗糖粉尘云火焰传播和爆炸的抑制效果就越明显。Al(OH)_3主要依靠稀释、阻碍热传导、热辐射等物理抑制作用降低蔗糖粉尘云的着火敏感性;NH_4H_2PO_4的分解产物能与蔗糖粉尘云燃烧时产生的OH·和H·自由基反应,使其链式反应终止,是物理抑制和化学抑制相结合的结果。因此其对蔗糖粉尘燃烧爆炸的抑制效果顺序为:NH_4H_2PO_4Al(OH)_3。


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