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爆炸性粉塵比表面測(cè)試的重要性
精微高博 2024/12/06 | 閱讀:349
產(chǎn)品配置單: 方案詳情:
1. 粉塵爆炸研究背景 近年來,我國發(fā)生過多起粉塵爆炸事故,造成一定的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。 2010年2月,河北省秦皇島發(fā)生的玉米淀粉粉塵爆炸事故,造成19人死亡、49人受傷。2011年5月,富士康拋光車間發(fā)生可燃粉塵意外爆炸事故,造成3人死亡,16人受傷。2012年8月,溫州市甌海區(qū)一幢民房在生產(chǎn)中發(fā)生鋁粉塵爆炸,導(dǎo)致坍塌并燃燒,造成13人死亡、15人受傷。2014年4月,江蘇省南通市如皋市東陳鎮(zhèn)發(fā)生硬脂酸粉塵爆炸事故,造成8人死亡,9人受傷。 2014年8月2日,江蘇昆山工廠爆炸致75人死亡。2015年6月27日,臺(tái)灣游樂園粉塵爆炸致使516人傷。2016年9月9日,貝寧一處焚燒場發(fā)生面粉爆炸,近百人遇難。 頻發(fā)的粉塵爆炸事故逐漸引起人們對(duì)粉塵爆炸研究的重視。粉塵爆炸,指可燃性粉塵在粉塵云濃度達(dá)到一定程度時(shí),遇到點(diǎn)火源,火焰瞬間傳播于整個(gè)混合粉塵空間,同時(shí)釋放大量的熱,形成高溫、高壓,系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能以及光和熱的輻射,具有極強(qiáng)破壞性且爆炸過程伴隨有毒有害氣體。粉塵爆炸多在伴有鋁粉、鋅粉、鋁材加工研磨粉、各種塑料粉末、有機(jī)合成藥品的中間體、小麥粉、糖、木屑、染料、膠木灰、奶粉、茶葉粉末、煙草粉末、煤塵、植物纖維等產(chǎn)生的生產(chǎn)加工場所,只要滿足粉塵爆炸的五要素(可燃粉塵、粉塵云、引火源、助燃物、空間受限),則有可能引發(fā)粉塵爆炸事故[1]。 2. 比表面積測(cè)定對(duì)粉塵爆炸研究的重要性 粉塵爆炸的基本原理為:1)粉塵粒子表面通過熱傳導(dǎo)和熱輻射,從點(diǎn)火源獲得點(diǎn)火能量,使表面溫度急劇上升,達(dá)到粉塵粒子的加速分解溫度或蒸發(fā)溫度,形成粉塵蒸汽或分解氣體;2)粉塵蒸汽或粉塵分解產(chǎn)生的氣體與空氣混合,形成爆炸性混合氣體,引起點(diǎn)火;3)粉塵粒子本身從表面一直到內(nèi)部(直到粒子中心點(diǎn)),相繼發(fā)生熔融和氣化,迸發(fā)出微小的火花,成為周圍未燃燒粉塵的點(diǎn)火源,使粉塵著火,從而擴(kuò)大了爆炸火焰范圍,如圖1所示。 圖1粉塵爆炸原理示意圖 粉體粒度是粉塵爆炸敏感性和事故嚴(yán)重性的重要影響因素之一[2]。由于絕大多數(shù)粉塵并非球形、表面光滑顆粒,單純的粒度分布測(cè)試不足以說明其對(duì)粉塵爆炸特征參數(shù)的影響性,所以通過測(cè)試比表面積來表征粉塵表面的物理特性在粉塵爆炸研究領(lǐng)域具有重要意義。 左前明[3]在煤塵爆炸特性及相應(yīng)抑爆技術(shù)的研究中,對(duì)所研究煤礦的煤樣的比表面積和孔徑進(jìn)行了表征。研究表明粉塵比表面越大,熱傳導(dǎo)和熱輻射速率越快,越容易產(chǎn)生揮發(fā)分形成爆炸性氣體源;同時(shí)比表面積越大,意味著粉塵材料與空氣的接觸面積越大,這就加速了粉塵表面與氧的反應(yīng),增加了粉塵的化學(xué)活性,使粉塵點(diǎn)火后燃燒更快,爆炸猛烈度更高。 3. 比表面積測(cè)試在粉塵爆炸研究中的應(yīng)用實(shí)例 北京精微高博公司成立于2004年,是由知名的材料科學(xué)家鐘家湘教授領(lǐng)銜創(chuàng)建,集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè),在國內(nèi)率先研發(fā)成功動(dòng)態(tài)全自動(dòng)比表面儀、BET比表面儀、階梯法動(dòng)態(tài)比表面儀、單氣路常壓孔徑分析儀、靜態(tài)容量法介孔分析儀、靜態(tài)四站比表面測(cè)定儀、高性能靜態(tài)微孔分析儀、氣體法真密度儀、高壓吸附儀等,如圖2所示,被譽(yù)為“中國氮吸附儀的開拓者”,是我國納米新材料表征與測(cè)試儀器領(lǐng)域的領(lǐng)航者。 精微高博實(shí)驗(yàn)室曾對(duì)幾種爆炸性粉塵的比表面進(jìn)行了測(cè)定,如表1所示,由表1可知,對(duì)于同一類粉塵,產(chǎn)地、類型、生產(chǎn)批次、粒度均為比表面積的重要影響因素。由于單純的粒度分布測(cè)試不能準(zhǔn)確地表征粉塵表面屬性,因而在粉塵爆炸研究領(lǐng)域,為更準(zhǔn)確地表征所研究粉塵的表面物理屬性,比表面測(cè)試成為一類必不可少的工具。例如,北京石油化工學(xué)院曾借助精微高博的靜態(tài)比表面測(cè)定儀測(cè)試系列聚乙烯粉體,并基于測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析不同比表面的聚乙烯粉塵爆炸火焰?zhèn)鞑ミ^程。 表1 可燃性粉塵比表面積測(cè)定結(jié)果
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