惰性气体对粉尘爆炸泄放特性影响的实验研究

摘要

爆炸泄放和爆炸抑制是工业上降低粉尘爆炸危害性的两个重要手段,同时实现粉尘爆炸抑制和泄放共同作用的效果值得关注.基于标准20 L球形粉尘爆炸装置侧向开泄放口,实验研究不同泄放口径和静态动作压力时CO2/N2对石松子粉泄放过程压力的影响,采用热重分析法分析了石松子粉尘分别在CO2、N2氛围的热重变化.结果表明,在20 mm泄放口径时,随着CO2/N2浓度的增加,泄放压力的降低幅值逐渐增大,且CO2对粉尘爆炸泄放最大超压的减小效果要优于N2.泄放压力值随着CO2浓度的增加基本呈线性降低,当体系中的CO2和N2浓度增加到10％时对体系泄放压力值的降低效果开始趋于一致.对于40 mm泄放口径,添加相同浓度的CO2体系泄放压力值要略低于N2,降低幅值为6％～8％.对于60 mm泄放口径,CO2/N2两者抑制效果差别不大,且在添加浓度不超过8％时对体系泄放压力值的降低幅值影响较小.通过TGA曲线可以发现,在N2气氛和CO2气氛的热流条件中,石松子粉的热解过程在370°C左右开始出现明显的差异,CO2气氛中石松子粉的热解速率要快于其在N2气氛中的,因此在这个过程中CO2的存在一定程度上会促进石松子粉的热解,随着热解温度进一步提升,CO2对石松子粉热解的抑制效果开始逐渐体现.