某绝缘箱厂粉尘防爆改造泄放技术研究

作     者：刘婷婷 

作者单位：上海应用技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张小良;王珂

授予年度：2019年

学科分类：082902[工学-木材科学与技术] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 0837[工学-安全科学与工程] 

主      题：木粉尘 粉尘防爆 除尘器 FLACS 

摘      要：木质粉尘作为易燃性粉尘,在木材加工行业常以细小微粒的形态伴生而成。生产过程中木粉尘泄爆扩散不但会使现场作业人员身体健康遭受危害,而且高浓度粉尘浓度可能会发生粉尘爆炸,影响企业的安全生产,车间通风除尘系统的合理性是解决上述问题的重要技术前提。爆炸泄放和隔爆技术是目前最有效的防护技术手段。为更好地防止木质粉尘爆炸事故的发生,本文选取某绝缘箱厂作为工程应用案例,希望通过研究为实际工程通过理论基础。具体的研究内容主要有以下几个方面:（1）木质粉尘爆炸特性的实验研究。以绝缘箱车间木质粉尘为试验对象,通过哈特曼管、20L球、粉尘层最低着火温度测试仪等仪器,对粉尘的爆炸特性参数进行测试。试验得到粉尘云最低着火温度为360℃,粉尘层最低着火温度大于290℃,粉尘云最低着火能量在849.3 mJ-1142.7mJ之间,粉尘云爆炸下限浓度在10 g/m3-20 g/m3之间,粉尘云最大爆炸压力为1.0 MPa,粉尘云最大爆炸压力上升速率为9.3 MPa·m/s。（2）利用专业软件WinVent4.0及标准GB/T15605-2008、欧洲标准EN 14491和美国标准NFPA 68,计算了该绝缘箱厂除尘系统的泄爆面积,制定泄爆改造技术方案,并计算出通过管道泄爆的面积。计算得出除尘器泄爆面积为2.30m2,管道内部泄爆面积至少需要0.24m2。（3）建立数学和物理模型。基于工程实际问题,利用FLACS10.5对泄爆技术方案进行模拟研究。通过设置七组不同的初始条件,研究了不同点火位置、不同初始粉尘云状态对爆炸火焰传播、爆炸超压以及特殊点、泄爆板压力的影响规律。（4）不同点火位置的模拟结果表明:（1）管道内的泄爆板主要受到负压作用;（2）点火位置对管道内两块泄爆板所受压力的影响主要取决于两者之间的水平距离是否发生改变:点火位置水平距离不变时管道内两块泄爆板所受压力几乎不变;水平距离发生改变时,管道内泄爆板所承受的负压值几乎不受影响,主要影响所受到的爆炸超压值。点火位置距离管道内泄爆板越远,泄爆板受到的超压越大。（3）在所考察的模拟情景里,点火位置越靠近除尘器底部,火焰传播到管道的速度越快,在管道内的传播速度也越快;点火位置距离泄爆管道越远,火焰传播到管道的速度越慢,但火焰在管道中的传播速度却更快。（4）泄爆板距离点火位置越近,越容易受到的容器外部对板面的负压作用;相反地,距离越远,越容易受到的容器内粉尘爆炸的超压作用。（5）不同初始粉尘云分布状态的模拟结果表明:粉尘云仅分布在除尘器下半部时管道内泄爆板（Panel 1、Panel 2）承受的超压最大,当仅分布于除尘器上半部时承受的超压最小。也说明了在所考察的初始状态下,除尘器中下半部形成粉尘云时,对车间的危害最大。（6）所有模拟情景都出现了泄爆板开启延迟,当爆炸压力达到Pstat时,系统内的最大爆炸超压并没有因为点火位置的改变而产生很大的差异。当压力达到0.15bar左右后,初始条件才成为控制压力峰值的关键因素。