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                      除尘器

                      粉尘爆炸特性参数测试与标准

                      作者:郑州快三投注环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2018-12-17 14:14:23

                      粉尘层最低着火温度

                      【简介】

                      可燃粉尘在粉体工业车间设备及管道表面的堆积现象较为普遍。如果热表面或环境温度较高,将使粉尘的氧化速度加快,热量不断积聚就可能发生自燃。层状堆积粉尘着火后通常可发展为层火灾,成为粉尘爆炸的潜在点火源。

                      粉尘层最低着火温度是指在热表面上规定厚度的粉尘层受热,导致粉尘层内部温度发生突跃(着火)的最低热板表面温度。该温度反映了粉尘在堆积状态时受热板点燃的敏感程度。在有可燃粉尘沉积的场所,设备热表面的温度不能超过粉尘层最低着火温度。

                      【测试装置】

                      根据现行测试标准IEC61241-2-1:1994和GB/T16430-1996,测试装置示意图如下。

                      粉尘爆炸特性参数测试与标准1.JPG

                      【着火判据】

                      粉尘层着火定义为待测粉尘层发生无焰燃烧或有焰燃烧。在实际受热过程中,粉尘层物理化学性质的多样性决定其发生着火的表现形式也是多样的,故在测试标准中粉尘层发生着火的判据有多个,具体如下:

                      (1)能观察到粉尘岀现有焰燃烧或无焰燃烧,层內温度出现明显的突升,如图(a)所示。

                      (2)粉尘层内部温度高于热表面温度250K,如图(b)所示。

                      (3)粉尘层内部温度达到450°C,如图2.7(c)所示。

                      粉尘爆炸特性参数测试与标准2.JPG

                      【测试方法】

                      1、粉尘层的制作

                      测试前首先需对待测粉尘试样进行处理,其应能通过标称孔径200m金属网或方孔板试验筛。制作粉尘层时,不能用力压,2min内将粉尘充满金属环,采用平直的刮板沿着金属环的上沿刮平,并形成指定厚度的粉尘层(常用厚度为5mm、12.5mm、15mm),最后清除多余粉尘。实验时,先将热板炉加热到恒定的预测温度,然后将粉环放于热板指定位置。

                      对于每种粉尘,应将按上述方法制作的粉尘层放在一张已知质量的样品纸上,然后测出其质量。粉尘层的密度等于粉尘层的质量除以金属环的内容积,并将其记入实验报告。

                      2、测定步骤

                      (1)实验测定装置应位于不受气流影响的环境中,环境温度保持在15~35℃范围内。宜设置一个抽风罩,吸收实验过程中的烟雾和水蒸气。

                      (2)为测定指定厚度的粉尘层最低着火温度,每次应采用新鲜的粉尘层进行实验。

                      (3)将热表面的温度调节到预定值,并使其稳定在一定范围内,然后将一定高度的金属环放置于热表面的中心处,再在2min内将粉尘填满金属环内,并刮平,温度记录仪随之开始工作。

                      实验一直进行到观察到着火或温度记录仪证实已着火为止;或者发生自热,但未着火,而粉尘层温度已降到低于热表面温度的稳定值,实验也应停止。如果30min或更长时间内无明显自热,实验应停止,然后更换粉尘层,在更高表面温度下进行实验。如果发生着火,更换粉尘层,在更低表面温度下进行实验。如热板温度达到400℃粉尘仍未着火,则停止实验。实验应一直进行到找到最低着火温度为止。最高未着火的温度低于最低着火温度,其差值不应超过10℃。验证实验至少进行3次,且每次应采用新鲜的粉尘层进行实验。

                      【数据处理】

                      实验过程中需要及时准确记录实验信息,包括粉尘的物理特性(堆积密度粉尘层制备中的困难等)、厚度、热板温度、着火时间或未着火时达到最高温度的时间、粉尘层的状态变化(如剧烈的分解状态和粉尘层的变形、爆裂、融熔以及受热时产生微量的可燃气体)、着火后的燃烧特性(如异常迅速燃烧)等,具体如表1所示。如果热表面温度低于400℃,粉尘层未着火,实验的最长持续时间也应记录。测试时,一般把测得的最低着火温度降至最近的10℃的整数倍数值,记入数据表中。

                      表1粉尘层最低着火温度的测定结果

                      粉尘爆炸特性参数测试与标准3.webp.jpg

                      【应用】

                      电气防爆设备的选型、控制发热设备的表面温度、爆炸性参数分级。

                      粉尘云最低着火温度

                      【简介】

                      悬浮在空气中的粉尘如果遇到温度足够高的热源,就可能发生着火或爆炸。空气中粉尘云的着火是能量传递引起爆炸的初始阶段,一旦浓度在爆炸范围内的粉尘云被引燃,就会形成粉尘爆炸。

                      粉尘云最低着火温度是在粉尘云(粉尘和空气的混合物)受热时,使粉尘云的温度发生突变(点燃)的最低加热温度(环境温度)。

                      【测试装置】

                      粉尘云最低着火温度测试装置主要有两种,一种是基于美国材料与试验协会标准ASTME1491-2006标准的BAM炉,另一种是基于IEC61241-2-1:1994标准的G-G炉。

                      粉尘爆炸特性参数测试与标准4.webp.jpg

                      G-G炉

                      粉尘爆炸特性参数测试与标准5.webp.jpg

                      BAM炉

                      【测试方法】

                      称量0.1g的粉尘装入储尘器中,将加热炉温度调到500℃,并将储气室气压调到10kPa。打开电磁阀,将粉尘喷入加热炉内。如果未出现着火,则以50℃的步长升高加热炉温度,重新装入相同质量的粉尘进行实验,直至出现着火或加热炉温度达到700℃为止。

                      一旦出现着火,则改变粉尘的质量和喷粉压力,直到出现剧烈的着火。然后,保持粉尘质量和喷粉压力不变,以20℃的步长降低加热炉的温度进行实验,直至10次实验均未出现着火。如果在300℃时仍出现着火,则以10℃的步长降低加热炉的温度。当实验到未出现着火时,改变粉尘质量和喷粉压力,取下一个温度值。实验过程中粉尘质量和喷粉压力根据具体实验需要进行调整,以研究粉尘浓度、喷粉压力对最低着火温度的影响。

                      惰化条件下粉尘云着火温度的测试仍然在空气条件下的测试之后进行。为保证实验所需的气氛条件,需将预先配制的压缩气体分为两路,一路供喷粉用,另一路供给气体喷枪。在炉体加热至预设温度并稳定后,开启电磁阀清洗储气室及沿途支管内空气。清洗完毕后放置待测粉尘,并用高压喷枪清扫炉内空气然后进行喷粉点火。

                      粉尘爆炸特性参数测试与标准9.jpg

                      【数据处理】

                      喷粉后,加热炉管下端若有火焰喷岀或火焰滞后喷出,则判为着火;若只有火星而没有火焰,则判为未着火。按照国际电工委员会测试标准,工业实际中应用的粉尘云最低着火温度值应在实验测试数据的基础上加以校正,如所测粉尘云最低着火温度为T(min test),则国际电工委员会规定的着火温度按下式计算:

                      若T(min test)>300℃,则T(min IEC)=T(min test)-20℃

                      若T(min test)<300℃,则T(min IEC)=T(min test)-10℃

                      【应用】

                      电气防爆设备的选型、控制发热设备的表面温度、爆炸性参数分级。

                      粉尘爆炸下限

                      【简介】

                      根据《粉尘云爆炸下限浓度测定方法》(GBT16425-1996)2,爆炸下限是指用规定的测定步骤在室温和常压下进行实验时,能够靠爆炸罐中产生必要的压力,维持火焰传播的空气中可燃粉尘的最低浓度。爆炸极限包括爆炸上限和爆炸下限,能够爆炸的最低浓度称作爆炸下限;能够爆炸的最高浓度称作爆炸上限。在研究粉尘爆炸极限时,由于爆炸上限很难达到合适的分散条件,一般不做研究。

                      粉尘爆炸下限的常用测定装置为下图所示哈特曼管,测定时将粉尘放置于储粉槽内,固定电极能量并进行充电,电极充电完成后喷粉点火。若电极所提供的能量达到了粉尘爆炸需要的能量,粉尘就会发生爆炸。粉尘爆炸下限的测定一般是以粉尘的最小点火能为基础的,参考最小点火能的数据,确定粉尘爆炸下限的可能范围,从可能范围的最大值开始进行实验,如果最大值爆炸,则向下调节浓度继续实验,反之则向上调节浓度。

                      粉尘爆炸特性参数测试与标准6.webp.jpg

                      哈特曼装置

                      【测试装置】

                      选用1.2L哈特曼装置来进行粉尘爆炸下限的测试研究。哈特曼装置的管身由石英制成,上部开口,整体呈圆柱形。管体的内径厚度为68mm,高度为300m,总容积为1.2L。装置底部的底座上安装有蘑菇状喷嘴装置,实验时用于扬粉,使粉尘在空中形成云状。哈特曼管体距底部垂直高度为100mm处设有点火电极,其外部用不锈钢套包裹,点火电极可提供2~2000mJ的能量。管体呈透明状态,可便于观察实验现象。

                      【测试方法】

                      粉尘爆炸下限的测试方法为在固定能量条件下,对不同浓度、粒度的粉尘进行爆炸测试,直到粉尘在某一浓度下稳定地不发生爆炸,此浓度即为粉尘在一定能量下的爆炸下限。一般情况下,测试粉尘的爆炸上限没有意义,因为在一定的空间内,粉尘达不到理想的分散条件,所以在实验室内产生爆炸的条件与实际情况会有一定的差距。

                      粉尘爆炸下限的测试能量选取是在参考国内外相关标准的基础上获得的,能量的选取一定要使得粉尘能够发生爆炸并且该能量在实际中能够达到,过高和过低的能量都是没有意义的。

                      另外,粉尘最小点火能和爆炸下限的测定还受到粉尘粒度、浓度、湿度,以及喷粉时的压力、环境条件、电极状况、人为因素等条件的影响,所以测试时均从髙能量做起,直到粉尘在某能级能量条件下连续10次不发生着火为止。

                      【应用】

                      在实际的工艺中,可以采用控制工艺设备和管道中粉尘浓度在爆炸下限以下的方法防止爆炸发生。

                      最大爆炸压力、最大压力上升速率及爆炸指数

                      【简介】

                      根据国际标准ISO6184/1-1985定义,一种可燃粉尘的最大爆炸压力是在所有粉尘浓度范围内,测得的爆炸压力P的最大值为该种粉尘的最大爆炸压力,记为pmax;在所有粉尘浓度范围内的上升速率(dp/dt)的最大值为该种粉尘的最大爆炸压力上升速率,记为(dp/dt)max。爆炸指数Km的定义为

                      粉尘爆炸特性参数测试与标准7.JPG

                      式中,为容器体积(m3)。虽然同种粉尘在不同体积爆炸容器中测得的(dp/dt)max不同,但Km基本是相等的。

                      【测试装置】

                      国际标准ISO6184/1—1985推荐釆用1m3爆炸容器或20L球形爆炸测试装置对pmax、(dp/dt)max和Km进行测试。由于20L球形爆炸测试装置体积小、操作方便、实验费用低,通常采用该装置来进行测试。

                      粉尘爆炸特性参数测试与标准8.JPG

                      【测试方法】

                      首先将待测粉尘放置到储粉罐内,粉尘在2MPa喷粉压力下经机械两相阀和分散喷嘴喷入预先抽至真空度为004MPa(表压0.06MPa)的爆炸罐内。延迟60ms后,在爆炸罐内形成的粉尘云被化学点火头引燃。整个过程的运行由控制器控制,爆炸过程中的压力由压力传感器、数据采集系统、计算机采集、分析和显示。每次实验结束后,用空气置换爆炸容器内气体。

                      惰化条件下猛度参数的测试在空气条件下的测试之后进行。为保证测试在所需的气氛环境中进行,在预抽真空之前用预先配制的压缩气体对爆炸容器内的气氛环境进行清洗,并采用COSMOSXP-314气体浓度检测仪检测清洗后的爆炸容器内各气体成分的浓度,以确保满足实验要求。喷吹粉尘用的高压气体采用预配制好的压缩气体。

                      【应用】

                      最大爆炸压力、最大压力上升速率及爆炸指数是反映爆炸猛烈程度的重要参数,用于爆炸泄压设计和爆炸抑制设计。

                      有关更多粉尘爆炸特性参数测试与标准的信息,请联系郑州快三投注环保的工程师13322814846。