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。

镁粉尘云最低着火温度的实验测试

采用标准装置Godbert-Greenwald恒温炉测试了不同条件下镁粉尘云最低着火温度。实验测试结果显示:D50为6、47、104、173μm时镁粉尘云最低着火温度分别为480、520、620、>700℃;选取D50为6μm的镁粉,在分散压力恒定为0.1 MPa时,镁粉浓度由424 g/m3变化到5085 g/m3,粉尘云最低着火温度由600℃降低到480℃;而粉尘质量恒定为0.3 g时,分散压力从0.1 MPa增加到0.2 MPa,粉尘云最低着火温度由540℃升高到580℃。还分析了镁粉粒径、浓度及分散压力对粉尘云最低着火温度的影响。

瓦斯煤粉耦合体系着火实验研究

为研究煤矿井下瓦斯、煤粉、空气3成分体系的着火特性,在改进的粉尘云最低着火温度测试装置(G-G furnace)内,选取4种煤样进行瓦斯与煤粉耦合条件下的引燃实验研究。实验结果表明:当有煤粉存在时,瓦斯-煤粉-空气3成分耦合体系的最低着火温度(MIT)均低于瓦斯、煤粉的最低着火温度,且煤粉粒径越小、煤粉挥发分越大,耦合体系的最低着火温度下降的越多。D50≈25μm的1号煤样使得耦合体系的着火温度比瓦斯低340℃,比煤粉低110℃。说明煤矿井下电气设备按纯的甲烷气体进行防爆温度设计和选型,若不考虑煤粉的影响,具有引燃瓦斯-煤粉-空气3成分耦合体系的风险,需加以完善和改进。

镁粉爆炸机理及其防护技术研究

镁粉的生产、运输及使用过程中都伴随着较大的火灾爆炸危险性,对镁粉实施有效的防护措施对于预防和减少镁粉爆炸事故尤其重要。通过相关文献调研,从镁粉的燃烧爆炸机理分析,基于镁粉的燃烧爆炸条件,提出了相应的预防性和防护性技术,在防护性技术中采用了抑爆方法,并选取7150或粉末作为抑爆剂。在此基础上提出进一步的建议,从而为更好地预防镁粉爆炸事故提供参考。

某槽罐车爆炸事故原因及救援措施分析

以湖南某地槽罐车倾翻导致的液化气泄漏爆炸事故为例,从爆炸发生条件的角度对事故发展过程进行了定性分析,认为环境温度升高导致压力增大是槽罐车破裂的直接原因,倾翻使罐体强度降低,容积减小是间接原因,可能的引火源为电气或静电火花而非烟头。运用PHAST软件模拟了液化气泄漏形成蒸气云爆炸的过程,利用冲击波超压和热辐射准则得到本次事故安全距离为310 m。研究结论对类似事故的抢险救援和疏散有一定的参考价值。

油页岩利用过程粉尘爆炸研究现状及趋势分析

在石油资源日益紧张的形势下,我国油页岩资源的开发利用正得到前所未有的重视,但其利用过程潜在的粉尘爆炸危险性并未引起关注。对国内外有关油页岩粉尘着火、爆炸的文献进行了综述,约旦学者对油页岩粉尘爆炸下限、着火温度及惰化粉尘对下限的影响进行了持续性的研究。国内学者多涉及油页岩利用工艺的研究,只注重页岩油蒸气的爆炸风险,多采用经验公式的方法进行分析,具有较大的局限性。根据爆炸风险控制原理,提出了油页岩粉尘防爆安全需要进一步进行的基础研究工作,突出了加强油页岩粉尘和蒸气杂混物爆炸机理研究的重要性。

铝-钢同轴管水封爆炸胀接撞击压力的研究

为了研究水封爆炸胀接管爆轰结束端开裂现象并探究其界面结合形式,首次使用一种可靠的聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜传感器对铝-钢同轴管水封爆炸胀接撞击压力进行测试,得到并比较了压力时程曲线。结果表明,沿金属导爆索爆轰波的传递方向,基管与覆管的碰撞压力峰值呈递增趋势,表明引起末端开裂现象的直接原因是压力的增加。计算得到撞击压力峰值的平均值为532.9 MPa。根据爆炸复合中撞击速度与撞击压力之间的关系,在已知撞击压力的情况下得到碰撞速度为52.57 m·s^(-1)。经分析可知,界面碰撞产生的温度并不足以使界面发生熔化。界面的金相照片亦显示其结合方式主要为金属间的直接结合,未出现过渡层和熔化现象,表明采用PVDF压电薄膜传感器测量水封爆炸胀接的撞击压力、利用所得数据来推断界面结合形式可行。

基于氢氧基平面激光诱导荧光法的稀释燃烧机理实验研究

为探讨反应物预热温度和稀释率对稀释燃烧机理的影响,该文以氮气稀释的甲烷–空气对冲扩散火焰为研究对象,采用氢氧基平面激光诱导荧光法(hydroxy radical planar laser induced fluorescence,OH-PLIF)进行实验研究。以OH基反应区厚度表征火焰厚度,实验结果表明,在反应物预热温度较低情况下,当预热温度一定时火焰厚度随反应物稀释率增大(或者浓度减小)而减小,当反应物稀释率一定时火焰厚度随预热温度升高而增大。但进一步分析表明,在反应物预热温度足够高时,火焰厚度将随反应物稀释率增加而增大。根据预热对化学反应速度的增大与稀释对化学反应速度的减小的共同作用,从火焰厚度随反应物预热温度与稀释率的变化情况可推断,在低预热温度稀释燃烧过程中,预热温度是影响火焰结构的主要因素;在预热温度足够高的稀释燃烧过程中,稀释率是火焰结构的主要影响因素,此时由于稀释引起化学反应速度大大降低,因此火焰厚度或体积显著增大。

火电厂氢冷供氢管道法兰泄漏预测研究

火电厂氢冷供氢管道系统是将各种阀门、法兰和接头等压力管道元件装配而成的承压设备。其中可拆连接结构在预紧状态、蠕变、外力和内压等综合作用下,会因密封性能下降导致冷却系统中普遍存在漏氢。本文以常见的DN50法兰-垫片-螺栓结构为研究对象,采用有限元分析模拟方法,探讨了法兰-垫片-螺栓结构泄漏的机理。研究发现,经过4610小时的蠕变模拟后,平均应力为8.04MPa,而经过7000小时后,平均应力降低至7.667MPa,因此判定法兰-螺栓-垫片连接结构已经发生泄漏。该研究成果对防止火电厂氢冷供氢管道法兰泄漏而进行的预防性维修具有一定的指导意义。

煤磨系统一次热风管道泄爆面积确定方法研究

为降低火力发电厂煤粉制备工艺过程中潜在的粉尘爆炸风险,对一次热风管道泄爆面积定量确定方法开展研究。首先,以不同地区3个发电厂所用煤粉为例,通过实验测试得到最大爆炸压力和爆炸指数;然后,利用Ansys软件分析计算某型号中速磨机一次热风管道的抗爆强度;最后,依据《粉尘爆炸泄压指南》标准计算得到中速磨机一次热风管道的泄爆面积。结果显示:实验得到煤粉爆炸压力和爆炸指数均先随浓度的增加而增加,达到最大值后又随浓度的增加而降低;模拟计算得到一次热风管道的抗爆强度为0.014~0.14MPa;针对3个发电厂煤粉和抗爆能力不同,一次热风道需要的泄爆面积分别为0.33~0.09m^(2)、0.38~0.1m^(2)、0.2~0.06m^(2)。以上研究成果对于煤磨系统一次热风管道的泄爆设计具有参考价值。

乌司他丁干预对水下爆炸致兔急性肺损伤TNF-α表达的影响

目的探讨乌司他丁干预对水下爆炸致兔急性肺损伤时肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)的影响。方法健康新西兰兔随机分为爆炸损伤组与乌司他丁治疗组,以水下爆炸致兔急性肺损伤,用免疫酶联法检测爆炸后4,12和24 h血清中TNF-α浓度。以SPSS17.0统计软件进行分析,P<0.05为差异具有统计学意义。结果爆炸后4 h乌司他丁组TNF-α浓度为386.90±109.22ng/L,爆炸损伤组TNF-α浓度为538.20±201.43ng/L,二者相比无变化(t=2.088,P=0.051);爆炸后12h乌司他丁组TNF-α浓度为400.60±78.98 ng/L,爆炸损伤组TNF-α浓度为573.80±178.24ng/L,二者相比差异有统计学意义(t=2.809,P=0.012);24h乌司他丁组TNF-α浓度为356.10±130.99 ng/L,爆炸损伤组为552.30±169.64 ng/L,二者相比差异也有统计学意义(t=2.895,P=0.010)。结论乌司他丁干预下实验兔在爆炸12h后血清TNF-α降低。

血必净干预对水下爆炸致兔急性肺损伤血清和支气管肺泡灌洗液NE,TNF-α表达的影响

目的探讨血必净干预对水下爆炸致兔急性肺损伤肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)、中性粒细胞弹性蛋白酶(neutrophil elastase,NE)在血清和支气管肺泡灌洗液(broncho alveoloar lavage fluid,BALF)中表达的影响。方法将20只实验兔随机分为爆炸损伤组和血必净治疗组.以水下爆炸装置对实验免造成急性肺损伤,爆炸后24 h测定血清和BALF中的TNF-α和NE含量。结果血必净治疗组血清(353.30±166.86 ng/L)TNF-α浓度与爆炸损伤组(552.30±169.64 ng/L)相比显著下降(t=2.645,P=0.016)。血必净治疗组NE在血清中的表达(63.40±36.09 ng/ml)显著低于爆炸损伤组(97.60±36.20 ng/ml;t=2.116,P=0.049);在BALF的表达(102.10±9.50 ng/ml)也低于爆炸损伤组(136.70±13.60 ng/ml;t=6.593,P=0.000)。结论血必净干预治疗能够显著降低水下爆炸致兔急性肺损伤血清TNF-α水平以及NE在血清和BALF中的浓度。

乌司他丁对水下爆炸所致兔急性肺损伤的保护作用

目的 观察乌司他丁对水下爆炸所致兔急性肺损伤(ALI)的保护作用,并探讨其作用机制。方法 将健康清洁新西兰兔40只按随机数字表法分为正常对照组(N)、模型组(A)、低剂量治疗组(B)、高剂量治疗组(C),每组10只。采用水下爆炸制造兔ALI模型,其中B、C组分别注射2.5、10×104U/kg乌司他丁注射液。于爆炸前(0h)、爆炸致伤后4、12、24h分别采集静脉血,24h采集支气管肺泡灌洗液(BALF)和部分肺组织标本。ELISA法测定静脉血清及BALF中NF-κB、TNF-α、IL-6的水平。实验结束时测定肺湿干重比(W/D),光镜下观察肺组织病理学改变。结果 水下爆炸致兔急性肺损伤,4h A、B、C组血清NF-κB、TNF-α、IL-6表达较N组升高,差异均有统计学意义(均P<0.05)。经乌司他丁治疗后,B、C组12h时血清NF-κB、TNF-α、IL-6均较A组下降,且B、C组比较,均有统计学差异(均P<0.05)。24h时BALF液NF-κB、TNF-α、IL-6及W/D值,A、B、C组水平均较N组升高(均P<0.05);B、C组均较A组降低,且B、C组比较,均有统计学差异(均P<0.05)。病理检查可见B、C组肺组织出血、水肿及炎细胞浸润较轻,C组效果更好。结论 乌司他丁能减轻水下爆炸所致兔急性肺损伤的肺水肿,其机制为抑制炎症因子NF-κB、TNF-α、IL-6的分泌。

乌司他丁干预水下爆炸致兔急性肺损伤NF-κB、MMP-9的表达变化

目的探讨乌司他丁干预对水下爆炸致兔急性肺损伤血清核转录因子(Nuclear factor kappa B,NF-κB)、基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase 9,MMP-9)的表达影响。方法以水下爆炸装置复制兔急性肺损伤模型,检测爆炸后4、12和24h血清NF-κB、MMP-9变化。结果爆炸后4h乌司他丁组NF-κB的表达(818.60±222.48ng/L)和损伤组(1052.40±243.87ng/L)相比降低(t=2.240,P=0.038);爆炸后12h乌司他丁组(730.10±153.34ng/L)和损伤组(1000.90±407.87ng/L)相比未见显著变化(t=1.965,P=0.065);但在爆炸后24h乌司他丁组(656.70±214.02ng/L)和损伤组(1035.30±362.00ng/L)相比表达量又显著降低(t=2.847,P=0.011)。MMP-9在爆炸后4h、12h乌司他丁组损伤组未见显著差异;但爆炸后24h乌司他丁组(28.40±8.30μg/L)血清MMP-9表达显著低于损伤组(42.10±15.24μg/L)(t=2.497,P=0.022)。结论乌司他丁干预下实验兔在爆炸后24h血清NF-κB、MMP-9明显降低。

初始压力对合成气爆炸下限的影响研究

利用8 L圆柱型爆炸罐试验测量不同初始压力下合成气爆炸下限(LEL),通过Chemkin-Pro软件模拟研究初始压力对合成气近下限燃烧的影响效应,并校核Le Chatelier(L-C)计算式、二次多项式、线性及对数函数拟合关系式对加压宽含氢比合成气LEL的适用性。结果表明:合成气LEL随含氢比的升高呈下降趋势,随初始压力的升高近线性下降;加压条件下,H自由基及OH自由基的摩尔分数发生变化,导致H+O_(2)=O+OH等重要支链反应的敏感性系数发生变化,进而使合成气LEL显著降低;与L-C计算式相比,二次多项式对高压下合成气LEL的估算更准确;线性函数关系式可准确计算不同初始压力下的合成气LEL。

可燃粉尘爆炸基础研究综述

对工业可燃粉尘爆炸基础研究进行了综述。对粉尘爆炸领域有史以来的主要基础研究成果进行了高度概括,内容涉及引起粉尘爆炸的可燃物质、影响粉尘云可燃性和爆炸性的因素、粉尘云在空气中的燃烧、引发粉尘爆炸的点火源、一次和二次粉尘爆炸、粉尘闪燃、杂混物的爆炸及粉尘云爆轰8个方面。回顾了粉尘爆炸的预防和缓解措施进展,指出了本质安全设计的意义。最后针对纳米颗粒粉尘的爆炸特性进行了探讨,通常粉尘的最小点火能随粉尘粒径减小而减小、爆炸指数随粉尘粒径减小而增大,这种趋势直到粉尘粒径减小到1~10μm一直存在,但这种趋势可能不会持续到纳米粉体级别,可能的两个原因是纳米粉体的难于分散和凝并作用。

乌司他丁干预水下爆炸致兔急性肺损伤NF-κB、TNF-α的表达

目的探讨通过乌司他丁对水下爆炸致兔急性肺损伤干预下血清核转录因子(nuclear factor-kappa B,NF-κB)与肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)的变化。方法健康新西兰兔20只随机分为对照组与乌司他丁组,以水下爆炸致兔急性肺损伤,用免疫酶联法检测爆炸后0、4、12、24 h血清中NF-κB、TNF-α的浓度。以SPSS 17.0统计软件进行分析,P≤0.05视为差异具有统计学意义。结果爆炸后4 h乌司他丁组NF-κB的表达(818.60±222.48 ng/L)低于对照组(1052.40±243.87 ng/L)(P<0.05);爆炸后12 h乌司他丁组(730.10±153.34 ng/L)和对照组(1000.90±407.87 ng/L)相比未见显著变化(P>0.05);但在爆炸后24 h乌司他丁组(656.70±214.02 ng/L)和对照组(1035.30±362.00 ng/L)相比表达量又显著降低(P<0.05)。而TNF-α在爆炸后4 h乌司他丁组(386.90±109.22 ng/L)和对照组(538.20±201.43 ng/L)相比未见明显变化(P>0.05);爆炸后12 h乌司他丁组(400.60±78.98 ng/L)TNF-α表达量和对照组(573.80±178.24 ng/L)相比,差异显著(P<0.05);爆炸后24 h乌司他丁组(356.10±130.99 ng/L)TNF-α表达也显著低于对照组(552.30±169.64 ng/L)(P<0.01)。结论乌司他丁干预下实验兔在爆炸后24 h血清NF-κB、TNF-α明显降低。

水下爆炸致兔急性肺损伤动脉血气的研究

目的探讨水下爆炸致兔急性肺损伤的动脉血气变化。方法以水下爆炸装置对兔造成急性肺损伤,检测爆炸后0 h、4 h、12 h、24 h的动脉血气变化。结果爆炸后0 h、4 h损伤组呼吸频率明显高于正常组(P<0.01),心率明显低于正常组(P<0.01);爆炸后12 h、24 h损伤组呼吸频率和心率均恢复至正常水平。两组动脉血气指标PaO_2、pH及PCO_2在爆炸后0 h、4 h、12 h、24 h均未见差异(P>0.05)。结论水下爆炸致兔急性肺损伤时其动脉血气未见显著性改变。

BAMO/AMMO共聚物基高能固体推进剂能量特性计算和分析

用"能量计算之星"程序(ECS)计算了以3,3-二叠氮甲基氧杂环丁烷(BAMO)与3-甲基-3-叠氮甲氧基氧杂环丁烷(AMMO)的嵌段共聚物(BAMO/AMMO)为黏合剂的高能固体推进剂的能量特性。研究了添加不同增塑剂(1,5-二叠氮-3-硝基氮杂戊烷(DIANP)、聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、N-丁基-2-硝酸酯乙基硝胺(BuN ENA))、氧化剂(高氯酸铵(AP)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)及呋咱类化合物(3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)、二硝基偶氮氧化二呋咱(DNAF)、二叠氮基偶氮氧化呋咱(DAAOF))和高能燃料(铝粉(Al)、三氢化铝(AlH 3))对推进剂能量特性参数(比冲(ISP)、燃温(Tc)、氧系数(φ),等)的影响规律。结果表明:Bu NENA增塑的推进剂比冲高于DIANP或GAP增塑的BAM O/AM M O基推进剂。Bu NENA增塑的推进剂中,随着C L-20逐步替代AP,推进剂的Tc呈现先增后减的趋势。当CL-20含量大于55%时,推进剂比冲基本保持不变,趋于最大值。当C L-20完全替代AP,比冲下降。以D N AF代替C L-20可使推进剂比冲由2723.71 N·s·kg-1提高至2798.00 N·s·kg-1。以AlH 3替代Al与CL-20,同时提高体系φ时,推进剂能量得到大幅提高。

局部开口受限空间油气爆燃的超压瞬变与火焰行为

开展了油气在局部开口受限空间内油气爆燃的实验研究,获得了不同初始浓度下油气爆燃超压及火焰特性。研究结果表明:内场有两个超压峰值,外场仅有一个,开口处出现负压区。内外最大超压大小基本相同,均由外部爆燃形成。随着浓度的升高,超压先增后减,最大超压对应初始浓度为1.88%。火焰的传播过程分为3个阶段,火焰的形态、颜色、各阶段持续时间、直径、平均速度均受初始浓度的影响。随着初始浓度升高,火焰从淡蓝色层流光滑火焰变为亮黄色褶皱火焰,层流传播阶段和加速变形阶段的持续时间先增后减,溃散熄灭阶段的持续时间增加。火球直径与浓度的关系可用三次多项式描述,火焰平均速度随时间的变化可用二次多项式描述。随着开口率的升高,爆燃超压和火焰速度逐渐减小,火球直径先增大后减小。