点火能量对粉尘爆炸行为的影响

为防控工业粉尘爆炸和完善粉尘爆炸测试方法,在Siwek 20 L球形爆炸测试系统内,实验研究了不同点火能量下高、低挥发性粉尘的爆炸行为。对粉尘爆炸猛度(最大爆炸压力、最大升压速率和燃烧持续时间)、敏感度(爆炸下限)及惰性介质的抑爆效力随点火能量的变化规律进行了重点探讨。结果表明,增加点火能量能提高粉尘云爆炸能量和燃烧速率,低挥发性粉尘爆炸行为受点火能量的影响更显著。低挥发性粉尘在低质量浓度下无法被低点火能量充分引燃,爆炸不良效应显著;随着粉尘质量浓度的增加,爆炸不良效应不断减弱直至消失。低挥发性粉尘爆炸下限随点火能量增加急剧下降,而高挥发性粉尘爆炸下限受点火能量影响较小。惰性介质抑爆效力随点火能量增加而下降。建议采用5～10 kJ点火能量考察低挥发性粉尘爆炸下限及惰性介质对粉尘爆炸的抑制效力。研究结果有助于理解粉尘爆炸规律、完善测试方法和安全设计。

基于本质安全原理的镁粉爆炸风险控制研究

将本质安全原理与镁粉爆炸风险控制联系成一个整体。采用20 L球形爆炸测试装置,考察了镁尘浓度、镁粉粒径、点火强度、环境压力对镁粉爆炸的最大爆压、最大爆压上升速率以及爆炸下限的影响。可认为一般情况下镁尘质量浓度低于15 g/m3不会发生爆炸;镁粉粒径越小LEL越低;环境压力越高最大爆压越大。选取碳酸氢钠和重质碳酸钙粉末作为惰化剂,重质碳酸钙粉末可有效抑制镁粉爆炸威力。

镁粉爆炸特性和惰化抑爆的实验研究

采用20 L球形爆炸测试装置,考察了镁尘浓度、镁粉粒度、点火能量对镁粉爆炸过程热力学参数pmax、动力学参数(dp/dt)max的影响;选取CaCO3粉末作为惰化剂,考察惰化剂含量、惰化剂粒度对镁粉爆炸抑制性能的影响,提出了预防镁粉爆炸、降低爆炸危害的本质化安全对策。结果表明,镁尘浓度、点火能量越高,爆炸危害越大;镁粉粒度越小,爆炸危害越大;惰化剂含量越高、惰化剂粒度越小,抑爆能力越强。

虹吸离心机回转组件模态分析

应用有限元方法,建立了由转鼓、主轴和皮带轮组成的虹吸离心机回转组件有限元模型,并进行模态分析。结果表明,对其主轴采用不同的约束支承,得到的临界转速有较大差异;提取回转组件在转鼓空转和满载工作条件下的模态,得到其前3阶固有频率以及振型,其转鼓满载时回转组件的临界转速比空转时的略有降低。

碳酸盐对密闭空间粉尘爆炸压力影响的试验研究

为了预防和缓解工业粉尘爆炸并研究惰性粉尘对粉尘爆炸的惰化作用,在Siwek 20 L球形爆炸装置内,针对高爆镁粉和高灰分煤粉,选用碳酸钙(CaCO3)、碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸氢钾(KHCO3)等3种碳酸盐作为惰化剂,讨论惰化剂浓度、粒径及点火能量对最大爆炸压力的影响。结果表明,惰化剂粒径越小,浓度越高,对粉尘爆炸的惰化作用越强;粉尘爆炸的净升压与点火能量无关,点火头主要起引燃作用;当惰化剂浓度递增至60%时以上,粉尘爆炸压力急剧下降,直至不爆。此外,CaCO3的抑制效果明显优于NaHCO3、KHCO3,故推荐采用CaCO3来控制粉尘爆炸风险。

碳酸钙对粉尘爆炸抑制效力的实验研究

以Siwek 20L爆炸球中所测实验数据为基础,对3种可燃粉尘-碳酸钙混合体系的爆炸行为进行了比较分析。结果表明:烟煤粉爆炸机理为"气相燃烧",而无烟煤、镁粉的燃烧爆炸属"表面非均相氧化"机理,碳酸钙对前一机理控制的粉尘爆炸的抑制效力优于后者,碳酸钙的抑爆效力与可燃粉尘的热值无直接关联,但随着碳酸钙粒径的减小而增强。

煤粉—惰性介质混合体系爆炸特性实验研究

为深入认识煤粉—惰性介质混合体系爆炸行为,在Siwek 20 L球形爆炸测试系统内研究了煤粉—惰性介质混合体系的爆炸威力(最大爆炸压力、最大升压速率、燃烧持续时间)、敏感度(爆炸上、下限)和惰性介质的抑爆效力,并重点考察了点火能量、煤粉热值、惰性介质组分、煤粉浓度、煤/惰性介质混合比等因素的影响。结果表明,添加惰性介质能显著降低煤粉爆炸威力,其抑爆效力随点火能量增加而下降,并由此建议采用5～10 kJ点火能量考察惰化效应;煤粉热值增加可显著提高混合体系的爆炸威力;就惰化效应而言,湿分的抑爆效力优于磷酸二氢铵和碳酸钙,而磷酸二氢铵的抑爆效力又优于碳酸钙,其中煤粉完全惰化所需惰化剂量与煤尘浓度密切相关,在200～400 g/m3处有最大值,为"最危险浓度";增加惰性介质添加量可降低爆炸上限,提高爆炸下限,有效压缩煤粉尘可爆浓度范围。研究结果对深入理解粉尘爆炸规律、优化惰化标准,完善测试方法有参考价值。

基于缓和原则的粉尘爆炸风险控制研究

为了将本质安全原理中的缓和原则与粉尘爆炸事故的风险控制联系起来,利用Swiek20 L球形爆炸装置考察了烟煤粉、甘薯粉和镁粉的最大爆炸压力、最大爆压上升速率和爆炸下限等特性,重点考察了点火能量、环境压力以及添加惰化剂等因素的影响。结果表明:降低点火能量能有效缩减粉尘可燃浓度范围,提高粉尘爆炸下限;爆炸危害正相关于环境压力;碳酸钙和碳酸氢钠能有效抑制烟煤尘爆炸,且碳酸钙抑爆效果更好;氯化钾对镁尘爆炸动力学特性的抑制效果更好,而碳酸钙对镁尘爆炸热力学特性的抑制效果更好,且小粒径的惰化剂表现出更好的抑爆炸能力。降低点火能量、控制环境压力和添加惰化剂均可降低粉尘爆炸危害,有助于控制粉尘爆炸风险。

密闭空间中甘薯粉爆炸特性的试验研究

利用20 L球形爆炸测试装置探寻甘薯粉尘在密闭空间内的爆炸特性。测得甘薯粉的爆炸下限质量浓度,研究质量浓度、粒度和点火能量对爆炸猛烈度(最大爆炸压力和最大压力上升速率)以及燃烧持续时间的影响。结果表明:粒径较小时,甘薯粉爆炸较猛烈,燃烧持续时间较短;随着质量浓度的增加,燃烧持续时间减少,最大压力上升速率逐渐增大并趋于稳定,而最大爆压呈现先增后减,并且存在一个最佳浓度范围,使粉尘爆炸最猛烈;最大爆压和上升速率随点火能量的增强而增大,较强的点火能量能显著改善低质量浓度粉尘的"爆炸不良"效应。将甘薯粉的爆炸下限质量浓度、爆炸猛烈度与锌粉、镁粉和烟煤粉进行对比,发现甘薯粉的爆炸风险远高于烟煤粉和锌粉。

圆筒形离心机转鼓连接节点处应力的有限元分析

离心机转鼓的筒体与拦液板或转鼓底等连接节点处会产生一个称为边缘应力的附加应力。传统的边缘应力计算方法很繁杂、耗时。并且,对于结构形状很复杂的转鼓用传统方法计算也无能为力。运用有限元分析方法,采用无量纲理论对圆筒转鼓边缘连接节点处当量应力进行定量分析。首先定义了两个无因次量:边缘处应力系数β(边缘处当量应力与圆筒体周向薄膜应力比值)和边缘处连接厚度系数α(圆筒体厚度与环板厚度比值)。然后考察α值、倒角半径、物料离心压力、转速、高径比对β值的影响。计算结果表明:β值随α值的变大而减少;倒角半径大小对β值影响最为明显,随着倒角半径的减小,β值增加;离心压力大小对β值影响比较明显,β值随着物料离心压力的增加而增加;转速和高径比对β值几乎无影响。在模拟计算条件的范围内,顶盖环板的边缘处应力系数最大值为3.20,底盖环板的边缘处应力系数最大值为2.91。最后给出了有关离心机转鼓β值计算的数据图,为工程实际中离心机转鼓的结构设计提供了有价值的计算依据。

亚硫酸酯盐型共聚物的合成及性能研究

以2-(3-甲基丙烯酰胺丙基二甲氨基)乙基亚硫酸内盐(MAPES)和双烯丙基十二烷基苯磺酰胺(DDBSA)为功能单体,在(NH_4)_2S_2O_8-NaHSO_3引发体系下改性部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)制备了一种水溶性亚硫酸内盐型两性离子聚合物驱油剂AM/AA/MAPES/DDBSA。通过黏弹性、耐温抗盐抗剪切等流变测试以及室内模拟岩心驱替实验研究了两性离子聚合物提高采收率的能力,结果表明了在同等条件下,0.2 wt%亚硫酸内盐型共聚物溶液比部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)具有更好的增黏性(845.3 m Pa.s)、抗剪切性(1000 s^(-1),94.2 m Pa·s)、耐温性(100℃,94.8 m Pa·s),抗老化性(80℃下进行10天的老化性测试,黏度保留率达到25%)以及抗盐性(NaCl:30 g·L^(-1),81.8 m Pa·s;MgCl-2和CaCl_2:3 g·L^(-1),77.4、77.9 m Pa·s)。0.2 wt%共聚物溶液在模拟油藏环境下(地层水矿化度:9374.13 mg·L^(-1),油藏温度75℃),提高采收率(EOR)达到了11.5%。

两种Betti碱对硫化氢吸收性能研究

采用β-萘酚、甲醛、二乙胺或二羟乙胺等为基本原料,通过Mannich反应合成出了两种Betti碱化合物1-[(二乙基氨基)甲基]萘-2-醇(DAL)和1-{[双(2-羟乙基)氨基]甲基}萘-2-醇(BHAL)。考察了硫化氢吸收剂的种类、吸收剂的浓度、吸收温度以及吸收时间对硫化氢吸收效率的影响。实验结果表明:在20℃,吸收时间1.5h,n(H2SO4)∶n(FeS)<0.6∶0.6(mol),H2S的流量低于0.375L·min^(-1),Betti碱DAL和BHAL作为硫化氢吸收剂,在浓度为1wt%时,对硫化氢的吸收效率都为0.9以上,且BHAL的吸收效率又比DAL的提高了0.05左右;而后通过实验方法对吸收过后的吸收剂提取Betti碱,产率稳定在70%,实现了可循环利用。

废热锅炉产生裂纹的事故分析与安全管理

废热锅炉是化工生产中一种重要的高温高压设备,其安全管理存在一些难度。针对某厂废热锅炉发生裂纹事故,通过有限元分析法对裂纹附近进行事故分析,发现该事故原因属于设计缺陷。根据事故分析得出几点设计方面和日常管理方面的要求和建议。为防止此类事故再次发生,应在废热锅炉设计中着重考虑选材、保温以及应力方面的问题,还需在日常管理中注意温控,做好对保温材料的维护和检查,定期检修和维修,发现问题及时处理,防患于未然。

化工设备泄漏失效频率修正模型研究

化工设备泄漏失效频率数据对化工企业定量风险评估具有重要意义,但目前国内还没有建立相应数据库,在实际应用过程中往往采用国外的数据。介于工业化水平的差异,直接引用国外的数据不够严谨,因此,选取挪威船级社(DNV)公布的数据库为基础,建立合理的修正模型,从而获得适合我国化工行业的通用设备泄漏失效频率数据库,为定量风险评估及设备泄漏概率预测提供数据支撑。