静电放电对粉尘点燃的实验研究(2)
4.实验结果与分析 17
4.1粉尘与管道摩擦静电电流测试 17
4.1.1不同管径粉尘摩擦静电漏电电流测试 17
4.1.2不同管长粉尘摩擦静电漏电电流测试 18
4.1.3不同测试管材的粉尘摩擦静电漏电电流测试 20
4.1.4倾斜角度对粉尘摩擦静电漏电电流的影响 21
4.1.5不同粉尘对粉尘摩擦静电漏电电流的影响 21
4.2静电放电火花对粉尘云点燃敏感性测试实验 21
4.2.1粉尘云点燃敏感浓度测试 21
4.2.2粉尘云点燃及燃烧火焰传播状态 23
4.2.3粉尘云点燃敏感浓度测试结果与分析 24
5.结论与展望 26
致 谢 27
参考文献 28
1.绪论
1.1 国内外粉尘静电放电研究背景
随着社会的不断发展，粉体材料正在被越来越广泛的应用于不同的生产工艺。在进行生产、加工的过程中，由于粉体与设备容器之间或者粉体本身之间的相互接触、撞击和摩擦，会使之附带很高的静电。在原料仓库、存储罐、运载工具或工艺设备内这些高带电粉体相互积聚，会形成很强的静电场。因为这些原因而引发静电放电，所导致的火灾、爆炸事故屡见不鲜。为解决粉体静电问题在生产加工过程中所带来的危害，科研工作者投入了大量的心血，来探索一定的规律从根本上避免该类事故的发生[1, 2]。在经济效益和社会需求的双重作用下，致使粉体工业的发展趋势日渐迅猛，涉及到粉体或粉尘产生的工艺也越来越多，随之而来由粉体静电放电引发的管道系统内粉尘燃爆事故也越来越多[3], 现已成为许多企业在安全生产过程中存在的严重威胁，如化工行业中的精细化工、塑料等粉尘；制药工业过程中有机药物粉尘；农林行业中木材、淀粉、小麦等粉尘；冶金行业中的镁铝等粉尘；纺织工业中的棉、麻、化纤等粉尘；火力热电系统中的煤炭等粉尘，这些都是安全生产过程中，不可小觑的隐患[4]。
本课题根据粉体静电起电机理、静电特性、点燃机理、引起粉尘爆炸的条件以及粉尘云的最小点火能的触发关系与粉体静电放电能量进行研究，了解静电放电特性。粉尘爆炸是指一定细度的粉尘在空气或其它助燃气体中发散，当其浓度到达爆炸极限，并受到足够的点火能量时，必然会发生的一种爆炸现象[5]。在粉尘爆炸研究中，粉尘被分为不可燃粉尘(或惰性粉尘)与可燃粉尘两大类[6]。其中可燃粉尘是指于空气中发生氧反应时能释放热量的粉尘[4]。粉尘如果发生氧化，在一定条件下则会产生爆炸[7]。所以粉体在加工、储存、输送、生产、除尘等过程中都会相应设置风管或设备管道。工艺上采用的通风管道普遍都有管径不大，设计风速较高的特点，导致管道或风管系统中粉尘发生静电放电现象，从而引发粉尘爆炸事故。查阅相关资料可了解到该类情况发生频率较高，是由于通风管道为了达到功效而被设计有变径、三通等环节，在这些环节的通风过程中，气流流速会相应发生改变粉尘的沉积使得管道发生阻塞，从而加剧气流的改变，导致沉积于管壁的粉尘再次被卷扬，悬浮于管道内密闭空气中，再次形成临近爆炸极限浓度的粉尘云。此时若管道内再发生静电放电，若其能量达到粉尘的最低点火能，将会产生粉尘颗粒的着火，随即可能会发生火焰的传播，引起粉尘爆炸、爆燃、爆轰[4]。故通风管道的这些特殊环节容易产生一系列无法避免的问题，从而带来事故隐患。随着工业发展，越来越多的产业涉及到工业粉尘的排放和物料粉尘的运输，这些作业都不可避免含有大量粉尘的气固两相流通过运输管道。所以本文现以粉尘云的着火特性、粉尘云的爆炸特征等粉尘的相关特性为基础进行研究，着重对能够引发爆炸的条件下，管道内粉尘的分布状况、粉尘与气流的相互影响作用和粉尘云形成的规律进行探讨与研究。根据其放电特性、条件、影响因素等制定相应的应对措施，从而减少粉尘的静电放电所带来的危害。