聚乙烯粉尘燃爆特性研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:qncy1235p
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聚乙烯是世界合成材料中产量最大、应用最广泛的产品之一,因其优异性能,国内外对此材料的需求量越来越大。在其生产、加工和储存等过程中,由于聚乙烯粉尘在管道运输过程中因摩擦、碰撞等原因产生静电火花,极有可能会发生粉尘燃爆事故,造成严重的人员伤亡和经济损失。因此,本文选取聚乙烯为研究对象,采用理论和实验结合的方法研究聚乙烯的最小点火能和最低着火温度,为聚乙烯粉尘的爆炸敏感性评估提供理论依据。实验研究主要是采用差式扫描量热仪对空气气氛下不同粒径聚乙烯的热解特性进行研究。结果表明在同一升温速率下,25-75um的聚乙烯能够在更短时间内达到更高的峰值温度,分解速率增大,且在分解过程中伴随着分解产物的二次燃烧放热反应,加快反应的进行,热量足够时甚至可能引发小颗粒粉尘的燃烧。采用1.2L哈特曼管研究粉尘浓度、粒径和碳酸盐类惰性介质(Ca CO3和Na HCO3)对其最小点火能的影响。结果表明在粒径范围为25-180um、浓度范围为300g/m3-1500g/m3内,聚乙烯粉尘最小点火能随粉尘浓度的增加先减小后增大,且点火能量和粉尘敏感浓度均随粒径的减小而降低。在喷粉压力为0.25MPa,点火延迟时间为80ms,环境湿度为60±5%,测得点火能量最低为56.80m J,点火能等级为M1,属于一般着火敏感度,并建立了关于浓度、粒径和点火能量的最小点火能模型。采用粉尘云最低着火温度装置研究外界条件变化对聚乙烯最低着火温度的影响。结果表明在粒径范围为25-180um、浓度范围为222g/m3-1556g/m3内,最低着火温度随粉尘浓度的增加先减小后增大,随粉尘粒径的减小而降低,且测得着火温度最低为300℃,建立了最低着火温度关于浓度和粒度的模型,并在此基础上探究了最小点火能与最低着火温度的关系。另外,惰性粉体抑爆研究表明在相同粉尘浓度下,100-200目的Ca CO3和Na HCO3抑爆效果不显著。200-300目和300-400目的两种惰性粉体抑爆效果较显著,说明惰性粉体粒径越小,抑爆效果越显著,且70%的300-400目Na HCO3/聚乙烯在1000m J内未燃,说明在此浓度下达到点火临界阈值。Na HCO3抑爆效果要大于Ca CO3,并详细阐述了抑爆机理。
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