摘要
近年来，随着聚乙烯产业的蓬勃发展，聚乙烯粉尘爆炸事故接连发生，造成了严重的人员伤亡和财产损失。目前，国内外学者已经开展了大量的聚乙烯粉尘爆炸特性研究，但缺少对聚乙烯粉尘爆炸抑制特性的研究，尤其是缺少高效便捷的抑爆粉体对聚乙烯粉尘爆炸抑制特性的研究。基于此，本文利用管道爆炸测试系统、粉尘云最小点火温度测试系统和粉尘云最小点火能量测试系统，研究了四种不同的粉体抑制剂（NaHCO3、Na2C2O4、KHCO3、K2C2O4）对聚乙烯粉尘爆炸压力、火焰传播特性、最小点火温度和最小点火能量的影响，并分析其抑制机理。本文主要内容如下： （1）利用管道爆炸测试系统，研究了相同粒径的四种抑制剂对16.7μm聚乙烯粉尘爆炸压力和爆炸火焰传播特性的影响。结果表明，四种粉体抑制剂对聚乙烯粉尘爆炸压力和爆炸火焰均具有一定的抑制作用，而KHCO3的抑制作用大于其他三种粉体。通过对比发现碳酸氢盐粉体的抑制作用强于草酸盐粉体，钾盐粉体的抑制作用略强于钠盐粉体。测试了三种粒径（80目、200目、400目）KHCO3粉体对聚乙烯粉尘爆炸压力、爆炸火焰传播特性的影响表明抑爆剂的粒径越细，其产生的抑制作用越强。 （2）利用粉尘云最小点火温度测试系统和粉尘云最小点火能量测试系统，研究了相同粒径的四种抑制剂对16.7μm聚乙烯粉尘最小点火温度和最小点火能量的影响，结果表明，四种不同的抑制剂均能显著提高聚乙烯粉尘的最小点火温度和最小点火能，且抑制效果随着粉体抑爆剂浓度增加，而KHCO3的抑制作用最佳。通过对比发现，碳酸氢盐粉体对聚乙烯粉尘云最小粉尘点火温度和粉尘云最小点火能量的抑制效果要强于草酸盐粉体，钾盐粉体对聚乙烯粉尘云最小粉尘点火温度和粉尘云最小点火能量的抑制效果要强于钠盐粉体。 （3）利用热分解特性（TG/DSC）分析、物质成分分析（XRD）和颗粒比表面积分析，以及化学抑制分析，探究了四种抑制剂对聚乙烯粉尘爆炸的抑制机理。结果表明，四种粉体受热分解生成惰性物质CO2、H2O，可以屏蔽热传导和热辐射，稀释反应区中可燃气体和氧气的浓度，同时热分解能有效吸收周围环境的热量，产生抑制作用。四种抑制剂被热解会产生一些活性基团可以有效阻断爆炸链式反应。对比四种粉体的抑制作用发现，相同粒径碳酸氢盐粉体的比表面积要大于草酸盐粉体，同时碳酸氢盐粉体的吸热作用要大于草酸盐；而钾盐粉体的吸热作用要大于钠盐粉体，KHCO3的吸热作用要大于其他三种粉体。
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