摘要
在工业生产过程中，粉尘爆炸事故屡有发生，导致了大量的人员伤亡以及财产损失。人的不安全行为、物的不安全状态以及管理的疏忽都可能是事故发生的原因，如果生产车间可燃性粉尘积聚达到一定条件，一旦接触到点火源，如生产车间内各种电气设备产生的静电火花等，就会发生粉尘爆炸。粉尘爆炸产生的冲击波会使其他堆积的粉尘卷扬，飞散的火花和辐射热又可提供点火源引起二次爆炸，所以一般粉尘爆炸事故都比较严重。因此，预防、抑制粉尘爆炸事故的发生就显得尤为重要。防治粉尘爆炸主要方法有三个:1）消除点火源;2）消除粉尘;3)惰性气体保护，但是一旦保护措施失效，事故发生，后果不堪设想。目前，粉尘爆炸抑制的主要方法是在粉尘中添加抑爆剂。 粉尘爆炸的实验研究为工业的安全生产提供了有用的指导依据，其抑爆性研究更为降低粉尘爆炸事故的发生提供了有力的保证。本文采用实验与理论相结合的研究方法对橡胶粉尘爆炸及其抑爆开展了研究。理论研究有以下几个方面:粉尘爆炸的理论知识，橡胶粉尘的爆炸机理，抑爆剂的抑爆机理。实验对象是某生产汽车传送带企业的橡胶粉尘，实验设备是20L球形爆炸测试装置，实验项目以粉尘爆炸特性参数和抑爆剂抑爆效果为研究主线。利用20L球爆炸测试装置探讨了粉尘浓度和粒径大小对粉尘爆炸特性参数的影响规律，同时研究了四种抑爆剂对橡胶粉尘爆炸特性参数的影响规律。具体如下: (1)粉尘浓度是影响橡胶粉尘最大爆炸压力的主要因素之一，橡胶粉尘的最大爆炸压力随着粉尘浓度的增加先增大后减小，存在最佳爆炸浓度。粒径在48～75μm范围内的橡胶粉尘的最佳爆炸浓度为300g/m3，此时橡胶粉尘对应的最大爆炸压力是0.49MPa。类似的，橡胶粉尘的爆炸指数也随着粉尘浓度的增加先增大后减小，在橡胶粉尘浓度为250g/m3时，爆炸指数达到最大，为5.04 MPa·m/s。 (2)粉尘粒径对于橡胶粉尘的最大爆炸压力的影响也是十分明显的，随着橡胶粉尘粒径的减小，对应粉尘浓度下的最大爆炸压力也在不断增大。实验中得到了原样品、48～75μm、＜48μm三种粒径的橡胶粉尘最大爆炸压力的变化曲线，对应的最大爆炸压力分别为0.46MPa、0.49MPa、0.50MPa。 (3)在橡胶粉尘中分别添加质量分数为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％粒径为48～75μm的聚磷酸铵、磷酸二氢铵、碳酸钙和碳酸氢铵四种抑爆剂开展了实验研究。若混合橡胶粉尘不能被引燃，则认为橡胶粉尘被抑爆剂完全惰化。在橡胶粉尘中分别添加质量分数分别为50％、70％粒径为48～75μm的聚磷酸铵和磷酸二氢铵时，橡胶粉尘被完全惰化，而添加了80％的碳酸钙和碳酸氢钠，橡胶粉尘依然可以被引燃。结果表明:聚磷酸铵作为橡胶粉尘的抑爆剂，抑爆效果比其他三种效果显著。 (4)在橡胶粉尘中分别加入48～75岬、＜48μm的聚磷酸铵，要达到橡胶粉尘完全惰化所需的两种聚磷酸铵的质量分数不同，48～75μm的需要50％，＜48μm的需要40％。通过实验结果和数据分析可知:随着橡胶粉尘中所添加的聚磷酸铵粒径的增大，能使橡胶粉尘完全惰化所需要的聚磷酸铵的质量分数也增大。
NETL