燃烧持续时间法测试粉尘爆炸下限的试验研究

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.09.016

中国安全科学学报 ›› 2019, Vol. 29 ›› Issue (9): 102-106.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.09.016

燃烧持续时间法测试粉尘爆炸下限的试验研究

谭鑫¹, 赵鹏¹, 吴徳建¹ 副研究员, 黄卫星^**1 教授, 袁旌杰²

1 四川大学化学工程学院,四川成都 610065;
2 重庆市特种设备检测研究院机电设备试验研究中心,重庆 401121

收稿日期:2019-05-25 修回日期:2019-07-22 出版日期:2019-09-28 发布日期:2020-10-30
通讯作者: ** 黄卫星(1958—),男,贵州遵义人,教授,博士生导师,主要从事多相流过程与设备,燃烧爆炸过程与防治。E-mail:hwx@scu.edu.cn。
作者简介:谭鑫 (1994—),女,四川成都人,硕士研究生,主要研究方向为燃烧爆炸过程与防治。E-mail: 996808034@qq.com。

Research on minimum explosible concentration of dust based on method of combustion duration

TAN Xin¹, ZHAO Peng¹, WU Dejian¹, HUANG Weixing¹, YUAN Jingjie²

1 School of Chemical Engineering,Sichuan University,Chengdu Sichuan 610065,China;
2 Research Center for Mechanical and Electrical Equipment Testing, Chongqing Special Equipment Inspection and Research Institute,Chongqing 401121,China

Received:2019-05-25 Revised:2019-07-22 Online:2019-09-28 Published:2020-10-30

摘要/Abstract

摘要： 为提高粉尘爆炸下限浓度(MEC)测试的可靠性,提出基于燃烧持续时间法的测试方法。在理论分析粉尘火焰传播速度与粉尘浓度关系的基础上,利用20 L爆炸球开展试验,研究燃烧持续时间在不同点火能量、粉尘粒径、粉尘浓度条件下的基本变化特征,并对比以燃烧持续时间与爆炸压力为判据获得的MEC的试验结果,验证以燃烧持续时间法测试MEC的可行性。结果表明:燃烧持续时间本质上表征爆炸动力学特征,其低浓度下的最大值对应的浓度即粉尘MEC;利用燃烧持续时间法判断得到的可燃粉尘MEC与现行压力基准测试方法的结果具有较好的一致性,且该方法稳定性更好、试验结果更准确。

关键词: 粉尘爆炸, 燃烧持续时间, 爆炸下限浓度(MEC), 测试技术, 火焰传播速度

Abstract: To improve the reliability of MEC tests, a method of measuring MEC by combustion duration was proposed. Through theoretical analysis of the relationship between the flame propagation rate and dust concentration, systematical experiments were performed in the 20 L sphere vessel to investigate the basic variation behavior of combustion duration under different ignition energy, particle size and dust concentration. The feasibility of the combustion duration method was verified by MEC experimental results. The results show that the combustion duration time essentially characterizes explosive dynamics features and the concentration at the maximum of combustion duration time is MEC, and that the results of MEC determined by this proposed combustion duration method are in good agrement with those obtained by current pressure-benchmarked test method, but the proposed method is more stable and accurate.

Key words: dust explosion, combustion duration time, minimum explosible concentration(MEC), test technology, flame propagation rate

中图分类号:

X932

谭鑫, 赵鹏, 吴徳建, 黄卫星, 袁旌杰. 燃烧持续时间法测试粉尘爆炸下限的试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(9): 102-106.

TAN Xin, ZHAO Peng, WU Dejian, HUANG Weixing, YUAN Jingjie. Research on minimum explosible concentration of dust based on method of combustion duration[J]. China Safety Science Journal, 2019, 29(9): 102-106.

参考文献

[1] EBADAT V. Dust explosion hazard assessment[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2010, 23(6): 907-912.
[2] 多英全, 刘垚楠, 胡馨升. 2009—2013年我国粉尘爆炸事故统计分析研究[J].中国安全生产科学技术, 2015, 11(2): 186-190.
DUO Yingquan, LIU Yaonan, HU Xinsheng. Statistical analysis on dust explosion accidents occurring in China during 2009-2013[J]. Journal of Safety Science and Technology, 2015, 11(2): 186-190.
[3] GB/T 16425—2018, 粉尘云爆炸下限浓度测定方法[S].
GB/T 16425-2018, Determination for minimum explosive concentration of dust cloud[S].
[4] ASTM E1515-2014, Standard test method for minimum explosible concentration of combustible dusts[S].
[5] EN 14034-3-2006. Determination of explosion characteristics of dust clouds: part 3: determination of the lower explosion limit LEL of dust clouds[S].
[6] 范健强, 白建平, 赵一姝, 等. 硫磺粉尘爆炸特性影响因素试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2018, 28(2): 81-86.
FAN Jianqiang, BAI Jianping, ZHAO Yishu, et al. Experimental study of factors factors influencing explosion characteristics of sulfur dust[J]. China Safety Science Journal, 2018, 28(2): 81-86.
[7] 蒯念生, 黄卫星, 袁旌杰, 等. 点火能量对粉尘爆炸行为的影响[J]. 爆炸与冲击, 2012, 32(4): 432-438.
KUAI Niansheng, HUANG Weixing, YUAN Jingjie, et al. Influence of ignition energy on dust explosion behavior[J]. Explosion and Shock Waves, 2012, 32(4): 432-438.
[8] 沈世磊, 张奇, 马秋菊, 等. 湍流对铝粉爆炸特性的影响[J]. 兵工学报, 2016, 37(3): 455-461.
SHEN Shilei, ZHANG Qi, MA Qiuju, et al. Effect of turbulence on explosion characteristics of aluminum dust/air[J]. Acta Armamentarii, 2016, 37(3): 455-461.
[9] 袁旌杰, 伍毅, 陈瑜, 等. 点火延迟时间对粉尘最大爆炸压力测定影响的研究[J]. 中国安全科学学报, 2010, 20(3): 65-69.
YUAN Jingjie, WU Yi, CHEN Yu, et al. Effect of ignition delay time on measurement of maximum explosion pressure of dusts[J]. China Safety Science Journal, 2010, 20(3): 65-69.
[10] DI BENEDETTO A, RUSSO P, SANCHIRICO R, et al. CFD simulations of turbulent fluid flow and dust dispersion in the 20-liter explosion vessel[J]. AIChE Journal, 2013, 59(7): 2 485-2 496.
[11] KUAI Niansheng, HUANG Weixing, DU Bing, et al. Experiment-based investigations on the effect of ignition energy on dust explosion behaviors[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2013, 26(4): 869-877.
[12] CASHDOLLAR K L, ZLOCHOWER I A. Explosion temperatures and pressures of metals and other elemental dust clouds[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2007, 20(4/5/6): 337-348.

[1]	覃小玲, 李晓泉. NH₄H₂PO₄对蔗糖粉尘爆炸的抑制作用试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2020, 30(4): 41-46.
[2]	程方明, 常助川, 高彤彤, 纪鹏飞, 罗振敏. 不同位置多孔障碍物对预混火焰传播的影响[J]. 中国安全科学学报, 2020, 30(11): 114-120.
[3]	靳江红, 李鑫磊, 王庆. 粉尘爆炸风险评估方法及应用研究[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(7): 164-169.
[4]	员亚龙, 陈先锋, 袁必和, 谭海, 刘晅亚, 黄楚原. 聚磷酸铵对糖粉火焰传播特性的影响研究[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(11): 71-76.
[5]	李昂, 司俊鸿, 周西华, 李雪冰. 大直径瓦斯管道泄爆门泄爆特性试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2019, 29(11): 109-115.
[6]	韩波, 李刚, 马赫, 苑春苗. 机械加工伴生粉尘爆炸危险性分析[J]. 中国安全科学学报, 2018, 28(9): 51-55.
[7]	赵江平, 万杭炜. 桑木粉尘最低着火温度的试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2017, 27(12): 26-31.
[8]	尉存娟，谭迎新，袁宏甦. 水平管道内障碍物数量对瓦斯爆炸过程的影响研究[J]. 中国安全科学学报, 2012, 22(6): 60-.
[9]	王健，钟圣俊，毛俭，李新光. 泄爆容器中粉尘爆炸的试验研究与数值模拟[J]. 中国安全科学学报, 2012, 22(4): 54-.
[10]	段振伟，李志强，景国勋. 直线管道煤尘爆炸火焰传播规律的试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2012, 22(3): 103-.
[11]	潘峰，马超，曹卫国，张建新，徐森. 玉米淀粉粉尘爆炸危险性研究[J]. 中国安全科学学报, 2011, 21(7): 46-.
[12]	曾瑜，陈志，蒯念生，徐文庆，李宗珊，李建明. 基于缓和原则的粉尘爆炸风险控制研究[J]. 中国安全科学学报, 2011, 21(6): 72-.
[13]	丁以斌，肖福全，宣晓燕，党宏斌，崔??. 5种结构障碍物对火焰传播影响的试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2011, 21(2): 63-.
[14]	李小东，王晶禹，刘庆明. 大尺度管道中煤粉爆炸的试验研究[J]. 中国安全科学学报, 2011, 21(2): 72-.
[15]	袁旌杰，伍毅，陈瑜，吉华，黄卫星. 点火延迟时间对粉尘最大爆炸压力测定影响的研究[J]. 中国安全科学学报, 2010, 20(3): 65-.

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