干粉抑制可燃液体蒸气爆炸条件优化与效果评定

摘要

目前,绝大部分干粉抑爆技术的研究是关于煤尘瓦斯爆炸方面的,而针对汽油、航空煤油等可燃液体蒸气的抑爆研究还不多见。为防治可燃液体蒸气爆炸事故,针对ABC干粉(NH4H2PO4)、ABC超细干粉(NH4H2PO4)、BC干粉(NaHCO3)、APP超细干粉((NH4PO3)n)四种抑制剂,开展了一系列93＃汽油、航空煤油的抑爆实验,研究分析了干粉抑制可燃液体蒸气爆炸的规律。主要工作内容和研究成果如下:
　　(1)自行设计了一套可燃液体蒸气燃爆、抑爆特性测试系统,并换算了实验工况下的汽油蒸气、航空煤油蒸气相对应的液态体积,分别为:11.2-51.7mL和5.55-34.2mL;针对测试系统以下四个方面的关键技术进行了优化设计:可燃液体热挥发引射技术,压缩机、真空泵协同配气技术,单侧电极中心点火技术,延迟电路的外触发方式。
　　(2)归纳总结了实验所用的四种干粉抑制剂的12个性能指标,对抑爆材料的化学成分、粒度、密度、抗结块性和灭火效能等重要参数进行了对比;通过分析黑火药和单基药的喷粉压力曲线,确定黑火药作为抑爆罐的产气剂;研究了大流量小液滴喷嘴和广角实心锥喷嘴(SMP)的喷粉角度、成雾形状、分散均匀度、覆盖范围等参数,确定大流量小液滴喷嘴作为抑爆罐的喷嘴。
　　(3)通过空白实验,测定了不同浓度的93＃汽油、航空煤油蒸气爆炸压力曲线,分别选定了进油量28mL、25mL作为爆炸压力标准曲线。研究表明:28mL汽油对应的蒸气浓度为3.25％,爆炸弛豫时间为52ms,达到峰值压力时间为150ms,最大升压速率为37.2mv/ms,峰值压力输出电压值为2125mv,校准压力值为0.90MPa,爆炸能量为4.29×105mv·ms;25mL航空煤油对应的蒸气浓度为2.70％,爆炸弛豫时间为44ms,达到峰值压力时间为133ms,最大升压速率为31.6mv/ms,峰值压力输出电压值为1844mv,校准压力值为0.78MPa,爆炸能量为3.48×105mv·ms。
　　(4)研究了不同种类干粉对可燃液体蒸气爆炸压力曲线的影响,确定了ABC干粉、BC干粉、ABC超细干粉、APP超细干粉抑爆实验最佳延迟时间分别为15ms、20ms、50ms和大于150ms,得出了抑爆峰值压力最大下降幅度分别为48.5％、29.4％、57.4％和22.1％,以及ABC干粉、BC干粉、ABC超细干粉的爆炸能量最大下降幅度40.6％、34.0％和42.0％;此外,还研究了ABC干粉、BC干粉、ABC超细干粉抑制作用与喷粉浓度之间的关系,随着喷粉浓度的增加,三种干粉分别表现为抑制作用削弱(40-80g)、基本不变(40-120g)和抑制作用增强(40-120g);最后对重要的研究成果进行了归纳,制订了干粉抑爆效果评定表,并根据四种干粉的抑爆特性提出了应用方向的建议。

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1 绪论

1.1 选题依据及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究工作

2 干粉抑制可燃液体蒸气爆炸理论分析

2.1 可燃液体蒸气爆炸机理

2.2 C8H18氧化还原反应机理

2.3 干粉抑爆作用机理

3 干粉抑制可燃液体蒸气爆炸条件优化

3.1 测试系统简介

3.2 测试系统的条件优化

3.3 抑爆罐的条件优化

4 干粉抑爆实验数据分析与效果评定

4.1 实验准备

4.2 抑爆实验过程

4.3 空白实验

4.4 汽油蒸气抑爆实验

4.5 航空煤油蒸气抑爆实验

4.6 四种干粉抑爆效果评定表

5 结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢