热板条件下粉尘层着火及其蔓延规律研究
批准号:
51004026
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
苑春苗
依托单位:
学科分类:
E0408.安全科学与工程
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
李刚、黄德政、付羽、平洋
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中文摘要
粉尘爆炸是生产领域常见的重大工业事故之一。由高温热表面引起的粉尘层焖烧是导致粉尘爆炸事故发生的主要诱因之一。本项目将重点研究热板加热时不同物性工业常用粉尘(铝粉、煤粉、木材粉)的着火过程及着火后的火焰蔓延。在多种实验条件下(热板加热模式、粉体物性类型等),同步测量粉尘层内各点的温度变化及层外的气体成分。以期揭示粉尘层内优先着火点的温度突变过程和由该点引发的层内其他点的温度突变次序与有关参数(粉尘物化性质、加热模式等)之间的关系,建立并验证粉尘层着火发生、发展的理论模型,为焖烧事故的有效防控提供计算工具。
英文摘要
在粉体过程工业和煤矿生产过程中,粉尘层焖烧是导致粉尘爆炸事故的主要诱因。有效防控高温热表面引起的粉尘层焖烧是粉尘爆炸防护领域迫切需要研究的一个热点和难点问题。. 本项目通过自制的恒温热板加热装置,采用热电偶束和气体分析仪并结合热分析技术,研究了镁粉、煤粉、玉米淀粉三种可燃粉体热板受热过程中的温度变化规律和可能的气体析出,得到了各粉尘层的最低着火温度等重要研究结果。尤其在该非对称受热条件下粉尘层内优先着火点的发现,为粉尘层焖烧事故的探测预警提供了一种新的实现途径。该点在层内的温度及温升速率最高、温度梯度最大。其位置并非位于粉尘层的几何中心,而是存在于热板和几何中心之间。如镁粉尘层,该点位于距加热表面1/10层厚处。结合SEM/XRD的热分析技术从微观角度验证了上述实验现象,并得出镁粉较高的反应起始温度、较低的活化能、无热解气体等特征使其具有比淀粉、煤粉更难捕捉的预着火现象,且一旦着火将有较快的火蔓延速率。同时,由三种实验粉体的TG/DSC曲线获得的表观活化能也为后续的理论模型提供了重要输入参数。. 在上述实验基础上,提出了粉尘层热板受热的着火理论模型,成功地解释了上述粉尘层的着火与火蔓延等实验现象。对于镁粉,该模型还考虑了现有理论没有涵盖的颗粒熔融与气化。理论模型为粉尘层阴燃着火临界条件与着火概率计算、着火潜伏期预测、工业设备表面最高容许温度的确定等提供了有效的分析工具。. 在完成项目预定内容和目标基础上,扩展性地研究了粉尘层扬起后形成的粉尘云的最低着火温度、氮气浓度对镁粉化学反应动力学的影响、纳米钛粉的燃爆特性及纳米二氧化钛的惰化效果等内容。同时,气固两相惰性介质对粉尘爆炸的惰化效果及化学动力学分析等也进行了探索性地研究,如采用3%Ar-30%CaCO3联合惰化镁粉等。
期刊论文列表
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Influence of coal particles on methane/air mixture ignition in a heated environment
加热环境下煤颗粒对甲烷/空气混合物点火的影响
DOI:10.1016/j.jlp.2012.09.012
发表时间:2013-01-01
期刊:JOURNAL OF LOSS PREVENTION IN THE PROCESS INDUSTRIES
影响因子:3.5
作者:Li Gang;Li Chang;Yuan Chun-miao
通讯作者:Yuan Chun-miao
DOI:--
发表时间:2013
期刊:工业安全与环保
影响因子:--
作者:李畅;李畅;苑春苗;苑春苗;李刚;李刚
通讯作者:李刚
DOI:10.1016/j.jhazmat.2012.08.081
发表时间:2012-11-15
期刊:JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
影响因子:13.6
作者:Yuan Chunmiao;Li Chang;Zhang Peihong
通讯作者:Zhang Peihong
DOI:--
发表时间:2012
期刊:东北大学学报(自然科学版)
影响因子:--
作者:苑春苗;苑春苗;李畅;李畅;李刚;李刚;张培红;张培红
通讯作者:张培红
Influence of coal dust on the ignition of methane/air mixtures by friction sparks from rubbing of titanium against steel
煤尘对钛与钢摩擦产生的摩擦火花点燃甲烷/空气混合物的影响
DOI:10.1016/j.fuel.2013.05.082
发表时间:2013-11
期刊:Fuel
影响因子:7.4
作者:Li, Gang;Shang, Rong-Xue;Yu, Yun-Jiang;Wang, Jia-Zheng;Yuan, Chun-Miao
通讯作者:Yuan, Chun-Miao
粗碎屑与细粉尘混合堆积孔隙特性对层着火蔓延的影响机制
- 批准号:52374187
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:苑春苗
- 依托单位:
炽热火花引发倾斜堆积粉尘表层着火蔓延的机制
- 批准号:51874070
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:苑春苗
- 依托单位:
焖烧粉尘层扬起时的着火及火焰传播机制研究
- 批准号:51374001
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:苑春苗
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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