火炸药粉尘云最小点火能实验研究

为了了解HMX粉尘与FOX-7粉尘的燃爆特性,评价其潜在危险性,利用1.2 L哈特曼管式粉尘云爆炸装置,分别对粉尘浓度、粒度、环境湿度对两种物质最小点火能(E_(min))的影响进行了研究与分析。研究结果表明:2类HMX、5类HMX与FOX-7三种粉尘着火的最敏感浓度分别为916.66 g·m~(-3)、833.33 g·m-3与833.33 g·m-3;所对应的Emin分别为12.45 m J、15.75 m J、19.01 m J。粉尘浓度、环境湿度对两种物质的最小点火能均有显著影响;最小点火能随粒度的减小而降低。     

粉尘云最小点火能测试方法的比较与分析

在1 2L哈特曼管、20L球、振动筛落管3种粉尘云最小点火能测试装置上对随时间和空间变化并对最小点火能测量有重要影响的湍流度、粉尘浓度和粉尘分散质量进行了定量测量和比较·在上述3种装置上借助最小点火能测试仪对粉尘云最小点火能进行了测量和比较,对影响最小点火能测量的因素进行了分析讨论·分析与测量表明:粉尘分散方法以及粉尘初始湍流度的大小对粉尘分散度影响很大;气流携带法(20L球)对粉尘的分散最好,堆积法(1 2L哈特曼管)次之,自由下降法(振动筛落管)最差·因此,振动筛落管不适宜作为最小点火能测试装置·     

FOX-7/HMX混合炸药烤燃试验的数值计算

为研究FOX-7/HMX混合炸药的热响应特性,基于热爆炸理论中的热平衡原理,以McGuire-Tarver三步反应模型及成核和生长反应模型分别描述HMX和FOX-7的化学反应过程,建立了FOX-7/HMX混合炸药烤燃过程的计算模型.将建立的计算模型以用户自编函数的方式添加到Fluent软件中,对混合炸药的烤燃过程进行了数值模拟.同时还对FOX-7/HMX混合炸药进行了烤燃试验研究.结果表明:炸药样品中最终发生了燃烧反应.在升温速率为3℃/min的条件下,炸药试样中心处点火温度计算结果和试验结果分别为203.3℃和196.2℃,点火时间计算结果和试验结果分别为3360 s和3444 s;炸药试样1/2半径处点火温度计算结果和试验结果分别为202.1℃和191.6℃,点火时间计算结果和试验结果分别为3360 s和3264 s.模拟计算结果与试验结果基本一致,相对误差能够满足实际预估的需求.     

7-氨基头孢烷酸粉尘爆炸特性实验研究

选取石药集团中润制药有限公司生产的7-氨基头孢烷酸(7-ACA)粉体为研究对象,利用20L球形爆炸测试系统进行粉尘爆炸特性实验研究。首先测定7-ACA粉体样本的粒度分布及湿度;用20L球形爆炸装置实验测得7-ACA粉尘在2kJ的点火能量下的爆炸下限质量浓度为18.5g/m3,且粉尘爆炸下限随点火能量的增大呈现降低趋势;粉尘的最大爆炸压力及最大压力上升速率随着粉尘浓度的增加呈先增大再下降的规律,在775g/m3附近达到最大值,并随点火能量的增大而增大。研究结果为中润公司及类似企业7-ACA生产车间的安全管理及防爆工程设计提供了一定的科学依据。     

哈特曼装置上粉尘浓度的测量

粉尘浓度和湍流速度对粉尘爆炸猛烈程度和粉尘云最小着火能的测试有很大影响.针对1.2 L哈特曼装置上的粉尘浓度进行了测量研究,并对测量数据进行了分析讨论,得到了1.2 L哈特曼管上不同位置高度的粉尘浓度随时间的变化曲线.粉尘浓度随哈特曼管高度位置分布很不均匀.对于哈特曼管电极位置高度,当点火延迟时间170 ms、计算浓度为500 g/m3时,其粉尘测量浓度近似等于计算浓度;当计算浓度低于500 g/m3时,其测量浓度高于计算浓度.当计算浓度大于500 g/m3时,测量浓度低于计算浓度.哈特曼管上粉尘浓度随高度分布的获得,为最小着火能在不同装置上的测试比较提供了数据,为粉尘爆炸数学模型的检验提供了...     

中国油页岩粉尘爆炸特性实验研究

为掌握中国油页岩粉尘爆炸特性,利用标准测试装置对国内4个主要矿区的油页岩样品进行了粉尘着火敏感度及爆炸猛度实验研究,并和煤粉尘的爆炸特性进行了对比分析.结果表明,粉尘层最低着火温度为240~280℃,粉尘云最低着火温度为440~560℃,与烟煤热引燃敏感性近似;油页岩粉尘云最小点火能为0.2~16 J,分布范围较宽,其大小与样品挥发分含量负相关;粉尘爆炸下限为200~225 g/m3,高于烟煤;爆炸猛度在300~2 500 g/m3质量浓度范围内表现先增后减的趋势,最大值为烟煤的2/3.研究结果对了解中国油页岩粉尘爆炸危险性、选择工艺防爆方法具有参考价值.     

火花放电能量精确控制系统研究

通过对采集的电流、电压进行积分计算的方法,设计了粉尘云最小点火能火花放电能量的精确控制系统,通过IGBT(绝缘栅双极晶体管)来控制电路中剩余能量的泄放,实现了放电能量相同但放电时间不同并且可控的目标,即实现了最小点火能量的放电能量和放电速率的控制.实验表明:该控制系统对于100 J与10 J能量的控制误差为5%,当能量为1 J时误差为10%;对于粒度为8~13μm的铝粉,当放电能量为1 J时,放电时间越短,粉尘云越容易被点燃,说明铝粉在能量输入速率较高时更加容易点燃.     

氯化钠对蔗糖粉尘最小点火能的影响研究

为了研究氯化钠对蔗糖粉尘的抑爆作用,采用1.2 L Hartmann测试装置对氯化钠-蔗糖混合粉尘的最小点火能进行测试,研究了氯化钠浓度及粒径对蔗糖粉尘云最小点火能的影响。结果表明:添加了氯化钠后,蔗糖粉尘着火敏感度降低,最小点火能显著提升;氯化钠浓度越高,粒径越小,抑爆效果越好;粒径小于75μm的氯化钠质量分数达40%可使混合粉尘的最小点火能大于1 000 mJ,粒径大于75μm的氯化钠质量分数需达到70%才能使混合粉尘的最小点火能大于1 000 mJ;对不同浓度的蔗糖粉尘,燃烧被完全抑制时所需氯化钠的质量分数也不同,蔗糖粉尘浓度越高时,氯化钠对蔗糖粉尘燃烧的抑制效果越差,氯化钠在混合粉尘中所占比例需更高才能使燃烧被完全抑制;氯化钠粉末在蔗糖粉尘燃烧的过程中主要起到物理抑制作用,包括改变初始湍流、屏蔽热辐射、阻碍热传导及影响粉尘云的均匀程度。     

基于着火敏感性的镁粉防爆方法研究

对中国镁粉的主要生产工艺进行了概述,针对不同工艺生产的典型粒径镁粉,对D50为6,47,104,173μm的镁粉进行了最小点火能和最低着火温度的着火敏感性测试,对应4种粒径镁粉的最小点火能分别为:小于2,260,300 mJ,大于2000 J;粉尘云最低着火温度分别为480,520,620℃,大于700℃,而粉尘层最低着火温度都高于450℃.在此基础上从镁粉着火敏感性的角度对镁粉主要生产工艺的危险性和引燃源进行了分析.     

锰粉尘云最低着火温度的实验研究

利用G-G恒温炉分别测试了分散压力、质量浓度及惰性粉体对锰粉尘云最低着火温度的影响。结果表明:最低着火温度随分散压力的增大先降低后升高,得到分散压力为0.05 MPa时最有利于锰粉尘云的燃烧,对应的最低着火温度为496℃。最低着火温度随质量浓度的增加呈现先降低后升高趋势,测得最敏感浓度为2.272 g/L,对应的最低着火温度值最小为466℃。采用新的方法,通过改变惰性粉体的粒度来研究对最小点火能影响可以发现:最低着火温度随二氧化硅粒度的减小而升高;粒度一定质量浓度越大对锰粉尘云的燃烧抑制效果越明显。     

粉尘云最小点火能数学模型

以在实验基础上获得的电火花等效计算数据为能量输入,并按照粉尘云的点火机理建立了完整的粉尘云最小点火能数学模型.通过模型计算,研究了粉尘粒径、粉尘质量浓度、湍流度、火花能量密度及火花放电时间对最小点火能的影响.计算结果与实验测量结果基本一致.通过将模型计算与实验测量相结合将使粉尘云最小点火能的确定更准确、合理.     

彩跑粉基料的爆炸特性实验研究

为研究彩跑粉基料的爆炸特性,实验采用20 L近球形的爆炸系统,从粉尘云浓度、点火延迟时间和初始点火能量3个方面对其进行了实验研究。结果表明:随着初始点火能的增大,彩跑粉基料的最大爆炸压力也会随之增大,初始点火能量的增加会导致彩跑粉基料爆炸威力显著增强;随着点火延迟时间的增加,彩跑粉基料的最大爆炸压力会先增大后减小,存在最佳点火延迟时间,可使彩跑粉基料最大爆炸压力达到峰值,70 g·m~(-3)彩跑粉基料的最佳点火延时是60ms,对应的最大爆炸压力为0. 128 MPa;随粉尘云浓度的增大,彩跑粉基料的最大爆炸压力先增加后减小,彩跑粉基料的爆炸下限浓度为55 g·m~(-3),存在某一浓度,使彩跑粉基料的最大爆炸压力达到峰值,在190 g·m~(-3)浓度时,彩跑粉基料爆炸威力最猛烈,最大爆炸压力达0. 368 MPa.     

重庆三大城区夏季PM_(2.5)中有机碳和元素碳的污染特征

以重庆市渝北区、南岸区和渝中区3个主要城区为研究对象,采集夏季PM2.5样品,应用DRI Model 2001A热/光分析仪,采用IMPROVE-TOR方法测定了PM2.5中有机碳(OC)和元素碳(EC)含量,并对3地的OC、EC污染特征进行了评价,探讨了PM2.5中含碳物质的来源。结果表明,南岸区OC、EC质量浓度分别为(5.8±1.5)、(2.5±0.8)μg·m-3,低于渝北区((8.9±3.2)、(4.2±1.6)μg·m-3))和渝中区((8.8±2.2)、(4.6±1.3)μg·m-3),与PM2.5质量浓度的分布一致,表明渝北区和渝中区的含碳污染物的排放可能较为严重。渝北区、南岸区和渝中区的OC与EC均显著正相关,表明三大城区OC和EC可能分别具有相似的一次污染源。排除降雨天和O3浓度较高的晴天,利用m(OC)/m(EC)比值法对渝北区、南岸区、渝中区二次有机碳(SOC)进行估算,SOC质量浓度分别为(2.0±1.8)、(1.0±0.7)、(2.3±2.0)μg·m-3,占OC比例均低于30%。渝中区SOC对OC的贡献率最高,这可能是因为该地区易于形成城市热岛效应,且热量和辐射效应更加明显,有助于SOC的生成。通过计算PM2.5中8个碳组分丰度,初步判断机动车尾气排放可能是三大城区碳质组分的主要来源。     

昆明地铁环境空气质量检测分析

2014年7月,利用便携监测设备检测了昆明31个地铁站台及车厢内环境空气质量,对空气中砷化氢(As H3)、氨(NH3)、总挥发性有机物(TVOCs)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)进行了检测分析.结果表明:(1)在高架站台(斗南站)与地下站台(东风广场站)气态污染物浓度的对比中,高架站台中As H2、NH3、NO、NO2的质量浓度分别为(117.25±1.94)、(53.93±7.30)、(395.66±5.13)、(89.77±17.82)μg·m-3,且TVOCs体积分数为(63.59±3.61)×10-9,而地下站台5种气态污染物质量浓度分别为(112.21±1.94)、(119.63±3.06)、(398.20±4.62)、(54.23±2.54)μg·m-3和(103.39±3.88)×10-9(体积分数),高架站台中As H3、NH3质量浓度和TVOCs体积分数比地下站台高,而NOx质量浓度高架站台比地下站台低;(2)在站台与车厢内气态污染物浓度的对比中,站台中As H3、NH3、NO、NO2的质量浓度分别为(116.27±1.19)、(106.92±5.50)、(397.71±3.83)、(61.11±4.58)μg·m-3,且TVOCs的体积分数为(95.68±4.29)×10-9,车厢中5种气态污染物的质量浓度分别为(119.63±1.22)、(120.53±2.97)、(384.53±2.71)、(78.83±3.36)μg·m-3和(113.83±4.08)×10-9(体积分数),其中站台的As H3、NH3及TVOCs浓度均明显低于车厢内浓度,而NOx两者相似;(3)在对31个站的监测中发现,As H3在31个站中质量浓度水平相差不大,其中东风广场站的As H3质量浓度最高,为126.81μg·m-3,NH3质量浓度和TVOCs体积分数在环城南路站最高,分别为145.26μg·m-3和155.73×10-9,NOx质量浓度在南部客运站最高,其中NO2质量浓度为158.21μg·m-3.本研究中发现,As H3、NH3和TVOCs浓度变化主要受客流量影响较大,NO、NO2的质量浓度变化主要受地面汽车尾气排放的影响.     

火炸药粉尘与工业粉尘爆炸特性试验对比研究

为了系统地认识火炸药粉尘和工业粉尘爆炸特性的区别,选用TNT和RDX两种火炸药粉尘以及玉米淀粉和煤粉两种工业粉尘作为研究对象,分别采用最小点火能量测试装置和20L球粉尘爆炸装置对上述四种粉尘的点火能量、爆炸压力、爆炸指数、爆炸下限浓度进行了系统研究。结果表明:四种粉尘的最小点火能量均随着浓度的增大呈现出先增大后减小的现象,与玉米淀粉和煤粉这两种工业粉尘相比,TNT和RDX这两种火炸药粉尘的最小点火能量更小,对电火花刺激更敏感,更容易点火;TNT和RDX爆炸压力和爆炸指数均随着粉尘浓度的增大而不断增大,而玉米淀粉和煤粉的爆炸压力和爆炸指数随着粉尘浓度的增大先增大后减小,TNT和RDX这两种炸药粉尘的爆炸压力和爆炸指数更高,爆炸破坏程度也更大;这四种粉尘的爆炸下限浓度为RDX玉米淀粉煤粉TNT,未表现出相应的变化规律。     

初始裂解产物对FOX-7裂解通道影响的理论研究

为研究裂解过程中生成的自由基(·H、·OH和·NO)对尚未裂解的1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)各裂解通道的影响,采用密度泛函理论PW6B95-D3方法,结合def2-TZVP基组和def2-TZVP/J辅助基组在ORCA程序中优化出了·H、·OH、·NO分别与FOX-7的复合体。为判断自由基与FOX-7的复合方式,采用AIM理论计算了各复合体电荷密度的拉普拉斯值(Laplacian)。在相同水平下,计算了各复合体不同裂解通道的活化能;并基于键长、键级、成键方式等电子结构参数的变化,分析了活化能变化的本质。结果表明,自由基的存在使C—NO_2键的离解能(除NO_01外)降低4.1~138 kJ·mol~(-1);但对硝基异构的活化能影响不大。自由基的生成引发了FOX-7的自加速裂解反应。     

北京市夏季大气不同粒径气溶胶中 碳质及质量重建研究

对北京市城区2012年夏季大气气溶胶进行PM2.5和PM10石英膜采样,利用热光反射法得到了有机碳(OC,organic carbon)和元素碳(EC,elemental carbon)的含量;应用Stelson方法,结合其质量浓度、元素含量可溶性离子含量对气溶胶质量浓度进行了质量重建与比对.日平均质量浓度结果显示,PM2.5中,OC浓度ρ(OC)为19.4μg·m-3,EC浓度ρ(EC)为3.8μg·m-3.PM10中,ρ(OC)为22.3μg·m-3,ρ(EC)为4.1μg·m-3.OC、EC相关性显著(PM2.5,R2=0.77;PM10,R2=0.91).PM10中有87%的OC和94%的EC集中在PM2.5中.PM2.5和PM10中OC/EC比值分别为5.1和5.7,明显大于2,说明存在二次有机碳.PM2.5和PM10重建值和称质量值相关性R2分别为0.95和0.94,重建值和称质量值比值分别为93%和97%.     

生态滤池污水处理过程中氮形态变化及平衡研究

污水经生态滤池(MEEF)处理后,出水中化学耗氧量(COD)、生物需氧量(BODs)、总氮(TN)和总磷(TP)的质量浓度降低,氮的形态构成与进水有较大差异.水力负荷分别为1.0 m3·m-2·d-1和2.0 m3·m-2·d-1时,进水中NH4 -N的平均质量浓度分别为45.8和35.7 mg·L-1,出水中分别降为10.3和20.0 mg·L-1;进水中NO3--N的平均质量浓度分别为0.24和0.2 mg·L-1,出水中分别增加到30.4和4.1 mg·L-1.进水中硝态氮占总氮的0.3%,在两种水力负荷下出水中硝态氮占出水总氮的比例分别增加到52.7%和12.8%,说明水力负荷降低有利于硝化作用进行.还对氮的质量平衡进行了估计,并讨论了MEEF的工作原理.     

粉尘云最小点火能测试技术综述

最小点火能(minimum ignition energy, MIE)是表征可燃粉尘爆炸危险性的核心参数,其测试准确性对粉尘爆炸控制至关重要。然而最小点火能测试方法多样,测试结果有诸多影响因素,不利于粉尘爆炸控制工作开展。为此,梳理了最小点火能测试过程中粉尘分散、静电火花发生、火花能量计算及最小点火能判定等阶段不同方法的原理和特点,分析了粉尘理化性质、粉尘分散状态、火花发生参数以及测试环境等因素对最小点火能测试结果的影响,归纳了近五年来该领域的研究热点,并对未来研究方向提出建议。     

城市采暖前后黑碳气溶胶污染差异及影响因素分析

为研究城市采暖前后黑碳气溶胶(BC)变化特征,采用BC 1054型黑碳仪对石家庄市空气中的BC进行连续监测并分析,得到以下结果:监测期间BC平均浓度为(6.39±0.36)μg·m-3,浓度范围为1.04～23.39μg·m-3,采暖前平均浓度为(4.68±0.29)μg·m-3,而采暖后平均浓度为(9.20±0.68)μg·m-3,是采暖前的1.97倍;受人类活动影响呈明显的规律性:采暖前后BC日变化趋势为双峰双谷型,采暖后周末效应明显,BC浓度约为工作日的1.25倍;采暖前BC浓度受粗颗粒物影响较大,采暖后则受细颗粒物影响较大.石家庄市BC与CO,NO2,PM10,PM2.5这4种要素来源相似,主要源于工业企业排放、机动车尾气、道路扬尘.