《燜燒粉塵層揚起時的著火及火焰傳播機制研究》是依託東北大學，由苑春苗擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：燜燒粉塵層揚起時的著火及火焰傳播機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：苑春苗
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
粉塵爆炸是生產領域常見的重大工業事故類型之一。燜燒火源的隱蔽性使其成為粉塵爆炸發生的一個主要誘因。本課題擬在青年基金項目粉塵層燜燒研究的基礎上，從層內優先著火點處的燜燒團塊特徵及預熱粉體物性入手，採用高速攝像及紅外探測預觸發和光散射等技術，跟蹤改進Hartmann管活動視窗處粉塵雲的濃度-溫度分布，研究熱板加熱條件下不同物性工業常用粉塵層（鎂粉、煤粉、玉米澱粉）燜燒揚起時的著火及火焰傳播機制。以期揭示燜燒火源誘發粉塵雲著火的溫度突變過程和由此引發的臨近雲團的溫度突變次序與有關參數（燜燒程度、粉體物性等）之間的關係，建立並驗證燜燒粉塵層意外揚起時著火發生、發展的理論模型，為粉塵爆炸事故的有效防控提供新思路和理論依據。
結題摘要
為獲得可燃堆積粉塵的燜燒著火特性及揚起後引發粉塵雲著火爆炸的機制，本項目以鈦粉、煤粉、玉米澱粉、PMMA粉、木粉、鋁粉等5類6種可燃粉塵為實驗介質，以電火花、高溫表面、高溫氮化矽、高溫鋼球等為燜燒著火觸發條件，在堆放傾角、粉末惰化、通風等耦合條件下獲得了可燃粉塵的燜燒著火形式、敏感著火條件及點火起爆能力，包括高溫表面、高溫鋼球、高溫氮化矽等誘發的層內燜燒著火；高溫氮化矽及電火花誘發的層表面著火；高溫表面及電火花誘發的雲著火；燜燒團塊揚起時誘發的雲著火；表面燃燒火焰揚起時誘發的雲著火。研究結果表明：層內燜燒團塊引燃粉塵雲的能力與粉體物性、粉塵雲最小點火能量密切相關，鈦粉、PMMA粉的陰燃顆粒可引爆相應的鈦粉塵雲和PMMA粉塵雲，但煤粉、玉米澱粉、木粉的燜燒團塊揚起後顆粒溫度很低，未能引爆其各自粉塵雲，煤粉、玉米澱粉、木粉的明火則可以引爆粉塵雲。層表面著火引發明焰燃燒是比層內陰燃燜燒更具有導致粉塵爆炸的危險性。與層內燜燒機制不同，層表面著火換熱機制除層內熱傳導外，還存在對流和輻射等能量傳遞形式。熱傳導、對流和輻射換熱在層表面著火、火蔓延能量傳遞中的主導地位受粉塵自身物性的影響。大粒徑的金屬粉塵以熱傳導為主，而納米金屬、有機粉塵則以對流換熱為主要的能量傳遞機制。層表面著火及火蔓延速率除與粉塵物性有關外，表面傾角、通風條件等均可加劇層火災，使用粉末惰化技術可有效抑制層火災。引發層表面著火所需的點火源能量通常大於雲著火的點火能量，但10J電火花、800℃恆溫氮化矽棒已足夠引燃大多數可燃粉塵層。上述研究成果揭示了燜燒/明火等層著火作為點火源導致粉塵爆炸發生髮展的機理，為有效防控粉塵爆炸事故提供了新線索。研究內容已在《Journal of hazardous materials》等國內外高水平學術刊物上發表論文9篇，其中SCI檢索6篇，EI檢索3篇；出版國家科學技術學術著作出版基金資助的學術專著1部；申報國家發明專利5項；獲省市級科研獎勵3項、國家重點研發計畫項目2項。
