论文总字数：28743字

摘 要

随着现代工业的发展，可燃性粉尘得到了广泛应用，粉尘爆炸的潜在风险也大大增加。许多易燃粉体制备，使用和处置的行业，如煤炭，食品，冶金，化工，纺织等，粉尘爆炸危险一直是一个恒定的威胁。特别是随着新技术的应用和生产规模的扩大，日益频繁的粉尘爆炸造成了严重的人员伤亡和财产损失。因此，深入研究粉尘爆炸特征参数是非常必要的，这样对事故工业灾难的预防和控制具有重要的现实意义和科学价值。

为研究煤尘爆炸的危险性，本文采用哈特曼管式爆炸试验装置和20L球形爆炸试验装置。在实验中的最小点火能量，爆炸下限浓度，最大爆炸压力，爆炸指数和最小点火温度数据分析了静电火花和粉尘质量浓度对煤尘爆炸特性的影响。粉尘云的最小着火能量对粉尘爆炸特性的风险评估，以及如何采取有效的防火措施等方面具有重要意义。实验结果对安全生产具有一定的经济价值。实验结果表明：温度在25℃，喷粉压力为0.80MPa，粉尘质量浓度在250~750g/m³范围内，粉尘的最小点火能量随着粉尘质量浓度增加而降低，其最小点火能量在40~80mJ之间，在点火能量为10kJ时，粉尘爆炸下限质量浓度在50~60g/m³之间，煤粉粉尘云的最低着火温度为480℃。

关键词：煤粉粉尘，最小点火能量，爆炸下限质量浓度，最大爆炸压力，最低着火温度

Pulverized coal dust explosion research

Abstract

With the development of modern industry, flammable dust has been widely used, the potential risk of dust explosion has greatly increased. Dust explosion hazards involving flammable dust preparation,use and disposal,such as coal, food, metallurgical, chemical, textile and other industries, has been a continuing threat. In particular, with application of new technologies and expansion of production scale, the growing frequency of dust explosion caused serious casualties and property damage. Therefore, it is very necessary for the depth study of dust explosion parameters,and it has important practical significance and scientific value for prevention and control of such industrial disasters.

To study the pulverized coal dust explosion risk, we use the Hartmann tube explosion testing device and 20L ball explosion testing device.Experiment to get the minimum ignition energy, concentration of the lower explosive limit, the maximum explosion pressure, explosion index and the minimum ignition temperature and other data.These data are analyzed static sparks and dust concentration of pulverized coal dust explosion characteristics of law.Minimum ignition energy of dust cloud is an important characteristic parameter of dust explosion, it has important significance in assessment of dust explosion hazard and how to take effective measures to avoid ignition sources.The obtained results have some economic value of safety in production.The experimental result indicates that the minimum ignition energy of the starch decreases with the increase of concentration with a range of 40-80mJ under the conditions of temperature 25 ℃, powder spraying pressure 0.80MPa，and concentration between 250g/m³ and 750g/m³. When the ignition energy is 10kJ，the minimum explosive concentration is 50－60g/m³; the dust explosion pressure and the dust explosion index increases with the dust concentration, but when the concentration exceeds 750g/m³, the dust explosion pressure begins decrease and the

concentration exceeds 500g/m³, The minimum ignition temperature of a dust cloud pulverized is 480 ℃.

Key words: pulverized coal dust;Minimum ignition energy; Minimum explosive concentration; Maximum explosion pressure; Minimum ignition temperature

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 选题的背景和意义 1

1.2 爆炸的定义 1

1.2.1 爆炸的定义、分类及特点 1

1.2.2 煤粉粉尘爆炸的定义及其危害 2

1.3 粉尘爆炸的国内外研究概况 3

1.3.1 最小点火能的研究 3

1.3.2 粉尘爆炸下限浓度的研究 5

1.4 煤粉粉尘爆炸的研究方向 6

1.4.1 煤粉粉尘爆炸机理的研究 6

1.4.2 煤粉粉尘爆炸特性参数的研究 7

1.4.3 煤粉粉尘防爆抑爆技术的研究 9

1.5 本论文的主要工作 10

第二章 实验装置 12

2.1 哈特曼管爆炸测试装置 12

2.2 20L球爆炸测试装置 13

2.3 煤粉粉尘云最低着火温度测定装置 15

第三章 实验研究及实验数据分析 16

3.1 实验样品 16

3.2 最小点火能的研究 16

3.2.1 实验原理及方法 16

3.2.2 粉尘浓度对最小点火能的影响 17

3.2.3 喷粉压力对最小点火能的影响 19

3.3 煤粉粉尘爆炸下限浓度的研究 20

3.3.1 实验原理及方法 20

3.3.2 最佳点火延迟时间的确定 21

3.3.3 煤粉爆炸下限的确定 22

3.4 粉尘云最低着火温度的研究 24

3.4.1 实验原理及方法 24

3.4.2 粉尘云最低着火温度研究 24

3.5 实验结果分析与爆炸防治 25

3.5.1 实验结果分析 25

3.5.2 爆炸防治 26

第四章 总结与展望 28

4.1 总结 28

4.2 展望 28

致谢 29

参考文献 30

第一章 绪论

1.1 选题的背景和意义

世界上有很多的工厂要使用到煤，如电厂。还有许多工厂以煤为生产原料，如钢铁和水泥厂。虽然煤炭可以安全和有效的燃烧，但是随着煤粒径的越来越小，爆炸危险却越来越大。中国是煤炭生产大国，煤炭生产主要是井下作业，煤矿当中到处存在粉尘，一旦爆炸将带来难以想象的灾难和损失。据统计，在煤矿企业10多起严重的死亡事故中，气体（粉尘）的事故导致死亡的占71％[1]。例如：2005年3月19日，山西省朔州市平鲁区细水煤矿发生爆炸事故，并波及到邻近的康家窑煤矿，造成72名矿工遇难；2007年12月5日，山西省临汾市洪洞县瑞之源煤业有限公司井下发生一起特别重大瓦斯爆炸事故，105人遇难[2]。在煤粉粉尘爆炸事故不断发生的严峻现实面前，非常有必要对如何防止此类事故发生进行科学研究。

由于煤尘爆炸是一种快速的，与化学反应和工艺复杂的气体固两相流体动力学等因素有关的一种状态过程。尽管经历了两个世纪，但是仍有一些细节尚未得到证实。因此对煤粉粉尘爆炸特性参数研究包括了爆炸危险评估和爆炸保护的基本条件，并对煤尘爆炸的主要因素，如最低点火温度，爆炸下限，最大爆炸压力和压力上升率进行分析。

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