金属粉尘爆炸风险识别与等级评估方法研究

为有效防止作业场所金属粉尘爆炸事故发生,基于金属加工作业工艺特点,提出了作业场所金属粉尘爆炸风险识别点位,建立了包含安全措施补偿因子的作业场所金属粉尘爆炸风险量化评估方法,提出了粉尘爆炸固有风险与现实风险的概念及其量化计算方法。该研究对金属加工制造企业安全高效管理粉尘爆炸风险具有重要指导意义。

典型金属粉尘燃爆抑制技术研究现状

为了掌握典型金属粉尘燃爆抑制技术研究现状,进而为有效地防控金属粉尘燃爆事故及其引起的次生事故,采用文献分析、数据对比等方法,在总结各国科研机构和企业相关方向理论和实验研究的基础上,分析惰化、隔离、抑制剂、抑制器等抑制技术的原理、优缺点和适用范围,指出当前研究中存在的问题和挑战,研究结果表明:金属粉尘燃爆是一种复杂的物理化学过程,惰化技术、隔离技术、抑制剂技术和抑制器技术各有优缺点,可以根据现场实际情况选择其中1种或多种技术协同作用,进而抑制金属粉尘爆炸。研究结果可为金属粉尘燃爆抑制技术的未来研究方向提供参考。

碳酸钙对金属粉尘最小点火能的影响研究

为了预防和缓解金属粉尘爆炸,研究了碳酸钙对金属粉尘爆炸的惰化作用.在粉尘云最小点火能测试装置内,针对高爆铝粉和高爆镁铝合金粉,选用碳酸钙为惰化剂,研究了碳酸钙浓度(以10%为梯度递增)对最小点火能的影响.结果表明:碳酸钙对金属粉尘有惰化抑爆效果,添加碳酸钙会增大金属粉尘的最小点火能;而且碳酸钙浓度越高,混合粉尘的最小点火能越大,并且在一定范围内二者近似成线性关系;当碳酸钙达到一定浓度后,再高的点火能量也不会使金属粉尘发生爆炸.

金属粉尘燃爆泄放特性研究

在改进的1.3 L哈特曼管中进行铝粉、镁粉、铝镁混合粉及合金粉尘泄爆特性的实验研究。实验发现,粉尘的粒度对泄爆超压没有影响,泄爆时的升压速率随着粒度的减小而增大;粉尘质量浓度存在一最优值,在此质量浓度下的泄爆超压和泄爆升压速率最大;泄爆超压随泄爆膜动作压力的增大而增大,并给出了计算泄爆超压的经验公式;镁铝混合粉中镁粉量越多,混合粉的泄爆特性越接近镁粉,反之越接近铝粉的泄爆特性;同条件下的镁铝合金粉比混合粉的泄爆特征值高。

金属粉尘对男性作业工人呼吸系统影响的调查

为了探讨金属粉尘作业工人的呼吸系统症状阳性率和肺通气功能状况,我们选择129名接触金属粉尘的作业工人作为接触组,126名非接触粉尘的作业工人作为对照组,采用美国胸科协会制订的标准化呼吸系统症状询问表和用力肺活量测试方法进行了调查。结果显示,咳嗽、咯痰、气短、喘息等呼吸系统症状阳性率和慢性支气管炎患病率,接触组中吸烟者(27.13%,20.15%,17.83%,19.38%,16.93%)和非吸烟者(14.73%,10.85%,15.50,10.85%,8.13%)高于对照组中吸烟者(13.49%,9.52%,8.73%,11.11%,8.97%)和非吸烟者(7.93%,7.14%,8.73%,4.76%,4.05%),差异均有统计学意义(P<0.05),且以接触组中吸烟者发生率最高。肺通气功能指标FVC,FEV1.0,FEV1.0%的实测值占预计值百分比,接触组中吸烟者(83.23±18.03,84.42±21.36,89.50±13.31)和非吸烟者(86.83±15.61,85.59±17.16,90.67±18.13)低于对照组中吸烟者(93.44±12.49,88.75±12.56,93.97±17.13)和非吸烟者(94.86±11.19,90.63±12.27,94.73±16.02),差异均有统计学意义(P<0.05)。接触组中吸烟者和非吸烟者FVC,FEV1.0,FEV1.0%的实测值占预计值百分比随着接尘工龄的延长而呈递减趋势,尤其吸烟者和非吸烟者接尘工龄≤5 a组分别与接尘工龄≥11 a组比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。说明金属粉尘与作业工人呼吸系统功能的变化有直接关系;吸烟是金属粉尘作业工人发生呼吸系统功能损伤的危险因素;且随着接尘工龄的延长有加重的趋势。

锻铸车间焊接区与切割区金属粉尘的微观特征

工业车间粉尘易诱发工人多种职业病。以锻铸车间产生的金属粉尘为研究对象,利用电子显微镜(SEM)、激光粒度仪、X射线能谱仪(EDS)分别对车间内焊接区和切割区金属粉尘的形貌、粒度特征及元素组成进行了表征和分析。结果表明,车间内不同工艺区域产生粉尘的表面形态、粒度特征、成分组成都存在较大差异。与切割区粉尘相比,焊接区粉尘比表面积大,因而表面形貌更为粗糙且更易吸附有害物质;焊接粉尘粒径范围在0.4~2.3μm,切割粉尘粒径更细,在0.4μm以下;焊接区粉尘所含元素种类多于切割区粉尘,且含有致癌风险的金属元素。研究结果可为锻铸车间不同作业场所工人的个人防护及通风除尘系统设计提供理论支撑。

支气管肺泡灌洗液涂片检出巨噬细胞吞噬硬金属粉尘1例

支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)取样于下呼吸道及肺泡腔,含细胞及非细胞成分,包括接触的粉尘等,与血、痰相比更能反映肺部的病理变化。现从一日常接触硬金属粉尘的劳动者BALF中发现巨噬细胞吞噬黑褐色颗粒及有折射光的不定形玻璃样物质,报道如下。

金属粉尘致肺纤维化的研究

澄清金属粉尘的生物学作用,特别是致肺纤维化作用,有必要作系统的研究,为此,开展了五方面的研究工作。 (一)现场劳动卫生和流行病学调查对三个分课题,分别选有代表性的工厂进行了现场劳动卫生学和人群流行病学调查。氧化铝观察3个工厂。

致肺纤维化的职业因素——金属粉尘

肺纤维化也就是肺结缔组织增生。肺间质纤维化一般分二型,一为病因不明引起的纤维化,即突发性肺间质纤维化;二为病因明确的肺纤维化,即继发性肺间质纤维化。从职业角度来看,肺纤维化主要出现于尘肺。其中金属粉尘引起的损害为一个不可忽视的职业因素。在生产环境中。

气体绝缘组合电器中微米量级金属粉尘运动和放电特征

金属微粒是气体绝缘组合电器(GIS)绝缘安全的主要威胁之一,对金属微粒的研究集中在毫米量级尺寸,而动静触头摩擦掉落污染物在微米量级,因此需要针对微粒量级金属粉尘的运动行为和放电特性展开研究。该文搭建了126kV GIS 2∶1缩比试验平台,记录了粉尘运动影像、绝缘子表面和腔体底面的附着图像,测试了粉尘跳动和吸附阶段脉冲电流信号。研究结果表明:金属粉尘在径向跳动外,轴向和切向也有扩散运动,数分钟后,粉尘停止运动,在腔体内形成吸附。在绝缘子表面吸附统计中,纵向分布比较均匀,径向分布中,绝缘子表面外侧区域粉尘分布略高于内侧,总体上均匀分布。腔壁底面的金属粉尘分布量与电场强度呈负相关,弱电场区更容易吸附和聚集粉尘。粉尘跳动阶段可以测到放电图谱,而停止运动吸附后,1.83U0下72h内测试不到放电信号。分析了库仑力Fq与气体阻力Fv是粉尘运动的主导因素,范德瓦尔斯力是粉尘吸附腔壁的原因,而绝缘子表面的吸附则是镜像力和范德瓦尔斯力的共同作用。

金属粉尘爆炸的浓度预警射频方法研究

设计柔性射频传感器测量爆炸下限浓度范围的金属粉尘浓度。根据被测介质浓度作用介电常数原理,通过归一化相位反演粉尘浓度。通过电磁仿真软件CST建立了球体粉尘均匀径向分布的1.2 L哈特曼管模型。仿真分析了不同粉尘粒径和粉尘数量的管道截面电磁场能量分布。结果表明,金属粉尘阻碍电磁能量在哈特曼管中的传播,能量场呈现对称分布,粒径越大、数量越多,电磁能量越低。搭建了粉尘喷扬实验系统,测量了不同浓度的传感响应。结果表明,传感器对60〜1750 g/m^3浓度粉尘具备0.2〜0.8的归一化相位分辨率,且归一化相位与粉尘浓度线性拟合的可信区间在97%以内。

GIS/GIL内微米级金属粉尘动力学行为与诱发放电特性研究进展

GIS/GIL在生产与运行过程中不可避免地会产生微米级的金属粉尘,被认为是造成绝缘子沿面闪络等严重故障的主要原因,但目前相关的研究成果较少。对国内外的相关研究进展进行梳理,总结金属粉尘的动力学行为特征以及诱发放电的现象。首先,粉尘在腔体内的运动模式主要包括积聚式吸附和扩散式吸附,其中电场畸变力是引发粉尘吸附的驱动因素,而绝缘子表面电荷和粉尘粒子之间的斥力将分别进一步影响粉尘的积聚和扩散行为。由于粉尘尺寸微小,其所受微观作用如范德华力等更为突出,多物理场中的粉尘受力模型仍是亟待解决的关键问题之一。其次,粉尘在电场中会引发3类放电行为,即沿面闪络、气隙击穿以及扩散式爆炸,但目前对于粉尘诱发放电的条件以及放电发展过程的认识尚不清晰,也缺乏有效的观测手段和表征方法。值得注意的是,粉尘和绝缘纤维在电场中会发生交互吸附,使气隙击穿强度下降20%~40%。受限于粉尘体积小、放电微弱等因素,针对粉尘介观尺度效应的探测方法和检测技术仍是一大难题。最后,总结当前抑制金属粉尘的相关实验措施,其中纳米涂覆在抑制粉尘积聚式吸附方面具有较好的效果,若要同时抑制粉尘的积聚和扩散作用,还须发展新型粉尘诱导捕获技术。

直流GIL盆式绝缘子附近微米级金属粉尘的动力学行为与吸附机制研究

直流GIS/GIL在生产、运行过程中往往会产生微米级的金属粉尘,可能导致绝缘子沿面闪络等严重故障。通过搭建半封闭式同轴圆柱电极实验平台,研究盆式绝缘子附近金属粉尘的运动行为与吸附机制。研究结果表明,金属粉尘主要表现为向绝缘子表面运动的"积聚式吸附"和向电极运动的"扩散式吸附"行为,且粉尘的积聚吸附量随施加电压增大会出现"极值"现象;微米级粉尘的积聚吸附呈明显的极性效应,负极性电压下的分布范围更广、吸附量更大且吸附过程更短;粉尘粒径越小,其吸附启举电压越高,越容易发生闪络,且随着粉尘量增多以及不断升压,还会导致粉尘的"爆炸"式行为。为揭示上述现象的发生机制,进一步建立金属粉尘的多物理场受力分析模型。在绝缘子表面和金属粉尘堆形成的"V形"区域内,左右两侧相反的畸变电场对金属粉尘的作用几近抵消,绝缘子表面电荷对带电金属粉尘的库仑力作用成为引发积聚吸附的关键因素,表面电荷极性则是极性效应的直接原因。粉尘堆远离绝缘子侧的畸变电场作用,是造成带电金属粉尘扩散吸附的影响因素。库仑引力和畸变电场力的交互作用,造成积聚吸附量的"极值"现象。微米级金属粉尘粒子间的范德华力作用,则是导致粉尘粒径越小而吸附启举电压越高的主要原因。

噪声联合金属粉尘暴露对听力损伤的影响分析

目的为了解噪声联合金属粉尘暴露对作业工人听力损伤的影响,特对噪声作业工人和噪声联合金属粉尘作业工人听力损伤情况进行调查分析。方法选择某大型汽车制造企业冲压车间噪声作业人员105人为噪声接触组,噪声和金属粉尘作业人员135人为联合接触组,另选择从无有毒有害接触史的普通体检工人108人为对照组,对不同组纯音听阈测试异常检出率进行比较。结果噪声接触组、联合接触组纯音听阈测试异常检出率、高频4 000 Hz异常检出率均高于对照组(P<0. 05),联合接触组纯音听阈测试高频4 000 Hz异常率高于噪声接触组(P<0. 05)。结论噪声联合金属粉尘暴露会增加听力损伤程度,尤其是对高频4 000 Hz的损伤,在对噪声作业工人健康监护过程中应加强对噪声联合粉尘暴露人员的健康监护,以减轻噪声联合金属粉尘对人体造成的损害。

混合金属粉尘爆炸最小点火能量影响因素研究

为探究混合金属粉尘爆炸危险性及与单一粉体爆炸特性差异,确保车间安全生产,采用粉尘云点火能量测试系统对车间混合金属粉尘及铝粉最小点火能量在不同影响因素下的变化规律及2种粉尘火焰变化特征进行测试。研究结果表明:混合金属粉尘和铝粉最小点火能量在一定范围内(38~96μm)与粒径呈正相关性,当混合金属粉尘粒径大于75μm时,所需最小点火能量大于1000 mJ,其爆炸敏感性迅速降低,此时铝粉仍有较强爆炸敏感性;2种粉尘最小点火能量随质量浓度增加呈先降低后升高的趋势,最小点火能分别为295,15 mJ,对应的敏感质量浓度为600,1000 g/m3,混合金属粉尘在质量浓度为500~700 g/m3时具有较大爆炸危险性;同铝粉相比,混合金属粉尘点火能量更高、火焰燃烧时间更短、火焰高度更低、爆炸剧烈程度更弱。

基于MIE散射法的金属粉尘浓度检测技术

文中根据金属粉尘的特性研究了金属粉尘浓度的连续检测技术。剖析了基于MIE散射法的粉尘浓度检测技术基本原理,设计了MIE散射法的光学检测气路和结构,然后完成了微弱光信号的提取电路和整机功能电路的设计,最后用散射法对金属粉尘浓度进行3个月的测试实验。实验结果表明整个实验周期内,其检测误差均小于10%,基于MIE散射法的粉尘浓度检测技术能够适用于金属粉尘的实时连续长时间的在线检测。

手持砂轮打磨金属粉尘微观特征研究

粉尘微观特征对职业健康危害及粉尘的宏观运动存在一定影响。以轨道交通工具生产企业手持砂轮打磨产生的碳钢、不锈钢、铝粉尘为研究对象,利用激光粒度仪、电子显微镜(SEM)对粉尘颗粒大小、颗粒分布特征及形貌特征进行分析,初步探讨了打磨对象的材料和打磨工艺对粉尘颗粒及微观形貌的影响、打磨产生的沉降性粉尘与空气中粉尘粒度及形貌的区别。结果表明,手持砂轮打磨的金属粉尘颗粒以粗颗粒为主;金属材料物理机械性能是影响粉尘颗粒及形貌的主要因素;同一打磨岗位上产生的沉降性粉尘与空气中漂浮粉尘的形貌特征一致,只在颗粒尺度上有差别。

基于电荷感应法的金属粉尘浓度检测技术

为实现煤矿井下金属粉尘浓度的实时连续检测,预警金属粉尘爆炸事故,基于金属粉尘的静电特性研究了金属粉尘浓度的连续检测技术,剖析了基于电荷感应法的粉尘浓度检测技术基本原理,设计了电荷感应法的检测机构与方式,完成了微弱电荷信号的提取电路和预警功能的设计。利用基于电荷感应法的传感器样机对金属粉尘浓度进行3个月的测试试验,试验结果证明了整个试验周期内,其检测误差均小于10%,基于电荷感应法的粉尘浓度检测技术能够适用于金属粉尘的实时连续长时间的在线检测。

金属粉尘浓度检测技术研究

针对称重法无法实现金属粉尘浓度的实时、在线检测问题,分析了光散射法和电荷感应法应用于金属粉尘浓度检测技术的基本原理,设计了基于光散射法和基于电荷感应法的金属粉尘浓度信号采集及处理电路。实验结果表明:在检测初期,光散射法和电荷感应法检测误差均较小;但在长时间连续检测后,光散射法检测误差增大且检测值均偏高,而电荷感应法检测精度仍较高。