粉尘爆炸参数的检测

TheStandardizationOfficewasrevisedontheafternoonofDecember13,2020粉尘爆炸参数的检测目录HYPERLINK\l"_Toc4924"一、检测仪器种类3HYPERLINK\l"_Toc700"1.1CCD-500防爆测尘仪（粉尘仪）3HYPERLINK\l"_Toc3521"1.1.1检测对象3HYPERLINK\l"_Toc13608"1.1.2检测原理3HYPERLINK\l"_Toc19134"1.1.3仪器特点 3HYPERLINK\l"_Toc30479"1.2ACG-1型光电测尘仪3HYPERLINK\l"_Toc14737"1.2.1检测对象3HYPERLINK\l"_Toc12188"1.2.2检测原理3HYPERLINK\l"_Toc6386"1.3PKD20-L球爆炸测试仪3HYPERLINK\l"_Toc11774"1.3.1检测对象3HYPERLINK\l"_Toc8544"1.3.2检测原理3HYPERLINK\l"_Toc32407"1.4粉尘云最小点燃能量测定系统（MIE）4HYPERLINK\l"_Toc5135"1.4.1适用条件4HYPERLINK\l"_Toc4795"1.4.2检测原理4HYPERLINK\l"_Toc17966"1.5Hartmann管式粉尘爆炸实验仪4HYPERLINK\l"_Toc5987"1.5.1检测对象4HYPERLINK\l"_Toc13127"1.5.2检测原理4HYPERLINK\l"_Toc31362"1.5.3仪器特点4HYPERLINK\l"_Toc14288"二、粉尘爆炸参数检测4HYPERLINK\l"_Toc23508"2.1测定参数解释5HYPERLINK\l"_Toc23853"2.2测量对象5HYPERLINK\l"_Toc19814"2.3实验过程5HYPERLINK\l"_Toc10913"2.4实验结果5检测仪器种类1.1CCD-500防爆测尘仪（粉尘仪）1.1.1检测对象粉尘浓度1.1.2检测原理通过防爆型测尘仪（粉尘仪）对现场粉尘浓度进行实时监控，能有效降低粉尘爆炸的风险。 CCD-500防爆测尘仪采用激光光散射技术，利用激光光束照射到含尘气流上，使光束产生散射光，粉尘浓度越高，产生的散射光强度越大，由此测出粉尘浓度。1.1.3仪器特点 光散射法测定公共场所空气中粉尘浓度，无需称重，可直读粉尘浓度值，最快可实现0.1分钟快速测量。具有快速、灵敏、稳定性好、体积小、重量轻、无噪声、操作简便、安全可靠等优点。一方面该方法具有较高灵敏度而需要的样品量少，并可省去或者简化样品处理步骤，因此采样时间和分析时间均可大大缩短；另一方面，该方法无需样品储存，从而避免或减少了分析方法中的各种可能的误差因素。使用者可依据场所不同，设置报警浓度阈值，当粉尘测量浓度到达该值时，粉尘仪自启动报警装置，实现超标预警。粉尘仪也可联动喷淋、雾炮或换风装置，形成集监测、报警、降尘于一体的粉尘在线监控系统。通过粉尘仪快速测尘及降尘设备的相互配合，会大大降低作业场所粉尘浓度，避免粉尘浓度持续升高而引起爆炸。1.2ACG-1型光电测尘仪1.2.1检测对象粉尘浓度1.2.2检测原理当设备通电时，光源发出的光通过凸透镜变为平行光，通过滤纸打到硅电池上，硅光电池输出电流，由毫安表读出电流的大小。当含有粉尘的气体通过滤纸是，滤纸上聚集了粉尘，经过滤纸照射的硅光电池亮度减弱，微安表指示减少，从而可根据测尘前后光电流的变化来反映粉尘浓度。1.3PKD20-L球爆炸测试仪1.3.1检测对象粉尘爆炸时的最大爆炸压力、粉尘爆炸指数、粉尘爆炸下限、粉尘爆炸极限氧浓度、最大爆炸压力上升速率。1.3.2检测原理20-L球爆炸测定系统的工作原理如图所示。实验前储粉罐内放置被测的粉尘和压缩空气。点火时，先通过2MPa压缩空气驱动，打开气粉两相阀，储粉罐内的粉尘被压缩空气吹入到压力容器内，通过分散喷嘴在容器内形成粉尘云，此时关闭气粉两相阀，后由控制箱给出点火信号，容器内的点火头将粉尘云点燃。实验过程由PLC精确控制，点火延时可以精确至1ms。测控计算机可以显示和保存爆炸过程的压力时间曲线。1.4粉尘云最小点燃能量测定系统（MIE）1.4.1适用条件1）有机玻璃管容积为1.2L升。2）采用静电点火源。3）粉尘分散系统储气室容积为50cm3，工作压力,0.6-0.7MPa。4）触发方式包括：高压继电器触发、移动电极触发、三电极辅助火花触发、电压增加触发和粉尘触发方式。负载方式包括：无负载，电感负载和电阻负载方式。1.4.2检测原理正确地确定粉尘云最小点燃能量，是科学地反映粉尘爆炸敏感度必不可少的步骤。它可以判断粉尘加工设备和工作场所的危险情况，在一定条件下，可以确定爆炸防护措施的规模和费用，直接关系到生产安全与经济效益。系统主要由哈特曼管实验装置、静电火花发生系统及控制与数据采集系统三部分组成。实验时将粉尘放入哈特曼管底部，通过进气阀将压缩空气充入储气罐，然后开启喷粉阀，压缩空气将粉尘分散到哈特曼管中形成粉尘云，通过电火花发生器产生的静电火花点火。通过现场或摄像机观察粉尘云是否被点燃。1.5Hartmann管式粉尘爆炸实验仪1.5.1检测对象测试粉尘爆炸下限、用作测试粉尘最小着火能量的粉尘分散、爆炸管1.5.2检测原理高压空气将粉尘均匀的分散在Hartmann装置内部，由电点火器点火引爆粉尘，通过该装置上外带检测仪器检测出发生爆炸是所需要的数据。1.5.3仪器特点装置顶部设有三级泄爆口，可以采用塑料薄膜、纸张等简易材料作为泄爆膜来观察、体会爆炸产生的一些现象，如压力、火焰和声音，对粉尘爆炸产生比较直观的感觉。可定性测试粉尘的可爆性，本仪器可用于定性测试粉尘是否会爆炸，简易、直观。通过调整加入粉尘的量和分散压力，可以测得粉尘的爆炸下限。在实验条件完全相同的情况下，通过比较测得的爆炸压力大小，可以定性比较粉尘爆炸的猛烈程度。粉尘爆炸参数检测选择Hartmann管为本次实验的操作装置。并附加BPR-3型压阻式压力传感器。测定具体某一情况下的粉尘最大爆炸压力Pmax、粉尘最大爆炸压力上升速率max、粉尘最小爆炸浓度即爆炸下限MEC、极限氧浓度LOC。2.1测定参数解释爆炸压力(Pm)：在爆炸过程中达到的相对于着火时容器中压力的最大压值。最大爆炸压力(Pmax)：在多种反应物浓度下，通过一系列试验确定的爆炸压力的最大值。压力上升速率[(dp/dt)m]：在爆炸过程中测得的爆炸压力随时间变化曲线的最大斜率。最大压力上升速率[(dp/dt)max]：在多种反应物浓度下，通过一系列试验确定的压力上升速率的最大值。爆炸下限浓度(MEC)/(LEL)：用于规定的测定步骤在室温和常压下试验时，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。极限氧浓度(LOC)：粉尘、惰性气体和氧气的混合物在试验条件下不会发生爆炸的最大氧浓度。2.2测量对象选用萘酐粉尘为实验用样品粉尘。萘酐是由碳氢氧三种元素组成的有机化工原料，分子式为CHO。萘酐粉尘是一种燃烧热很大，熔点较低的可燃粉尘，在工艺中其环境温度可达到260℃，所以实验中萘酐粉尘是一种多相混合物的爆炸。在实验中样品的准备、称量时，考虑在超过158℃的实验温度有蒸发量，保证实验结果的准确。2.3实验过程1、制备粉尘样品：选取欲测试样品100g左右，利用恒温干燥箱干燥１小时，温度设置为105度；2、将空压机和实验装置用气管连上3、启动空压机（将旋钮拔出）4、称量1克左右的样品，均匀放置在Hartmann管底部分散器四周；关闭防护罩门；启动进气电磁阀，观察压力表的示数，压力一般在0.4～0.6MPa就可以完成实验；5、按下喷粉引爆，完成点火引爆；6、观察并记录实验结果；7、关闭点火线圈按钮，清理仪器，完成一次实验。需要说明的是，测试某种粉尘能否爆炸，一般需要多次重复实验，也许需要改变粉尘的分散压力（但要<1.0MPa）和粉尘浓度。判断是否爆炸的判据可以根据是否产生压力突升，可以在Hartmann装置顶部安装塑料薄膜或其它易碎材料（如普通打印纸）来观察。2.4实验结果在测量最大爆炸压力和压力上升速率时，选取100℃、150℃和255℃，3个环境温度的实验条件。实验结果见图1.对爆炸下限浓度和安全样含量的实验除了上述3个温度外，还进行常温条件下的实验测试。实验结果见图2.粉尘爆炸猛烈度包括最大爆炸压力和最大压力上升速率俩个参数，从实验结果来看，温度对最大爆炸压力几乎影响不大，而对最大压力上升速率的影响很大，这就说明环境温度的升高会增加粉尘爆炸的猛烈度。爆炸下限浓度和安全氧含量受温度影响很大。随着环境温度的升高，爆炸下限浓度和安全氧含量迅速降低，这说明随着环境温度的升高加大了爆炸范围和氧的需求量。这是因为发生反应的活化份子随着温度的升高而增多，而反应速度与活化分子占总分子数的百分比成正比。特别是在气固多相反应中，固体表面和气相物质是反应的主要场所，比表面的大小、气相物质的含量、反应温度的高低和活化能的大小都对与反应速度具有很大的影响，随着环境温度的升高，空气中样的活化分子数量迅速增多，萘酐粉尘颗粒蒸发速度加剧，颗粒表面氧分子吸附量也随之增加，因此，反应速率就会迅速增加，从而引起爆炸压力上升速率也会迅速增加，而由于反应物的总量不会增加，生成热也不会增加，所以反应后由于气体膨胀产生的压力大小不会发生变化，因此测试到的爆炸压力不会有很大变化。