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可靠性测试

粉尘爆炸测试

什么是粉尘爆炸?
粉尘(Dust)——在自重作用下能沉降下来,但又可在空气中悬浮一定时间的固体微粒。
粉尘爆炸(Dust explosion)——悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。
粉尘爆炸发生的条件是什么?
a、粉尘本身具有可燃性,可燃粉尘(Combustible dust)是指在一定条件下与气态氧化剂(主要是空气)发生剧烈氧化反应的粉尘;
b、在有限空间内,粉尘悬浮在空气中达到爆炸浓度(爆炸的最低浓度叫做爆炸下限,最高浓度叫做爆炸上限。由于粉尘的爆炸上限值过大,在多数场合下都达不到,故较少使用);
c、足够引起粉尘爆炸的起始能量,该能量可以表现为火焰、电火花等多种形式。

粉尘爆炸有何特点?
a、粉尘爆炸最大的特点在于能够产生二次或者多次连环爆炸。发生粉尘爆炸时,最初的冲击波将沉积粉尘再次扬起,短时间内爆炸中心区会形成负压,周围的新鲜空气便由外向内填补进来,形成粉尘云(Dust cloud),并被其后的火焰引燃而发生二次爆炸;
b、粉尘爆炸压力上升较缓慢,较高压力持续时间长,释放的能量大,破坏力强;
c、释放有毒气体,一种是一氧化碳;另一种是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性气体;
d、相比于气体爆炸,粉尘爆炸的最小点火能量较大,为气体的100倍左右。
 可燃性粉尘存在于很多行业和领域,煤矿、冶金、生产制造业,如纺织、木材加工、矿山开采、粮食加工、食品生产、高分子塑料工业、合成染料和涂料、新型洗涤剂、漂白粉、农药和药品制造等粉尘危害都比较严重。
由上述粉尘爆炸的特点我们可以看出,粉尘爆炸常常在不经意间由于一些潜在的因素引发。二次爆炸的特性使得粉尘爆炸往往会产生持久的破坏,并且后一次爆炸会比前一次爆炸更加猛烈,一般工业现场还有可能有其它的爆炸源,这也有可能被粉尘爆炸所激发。粉尘爆炸还具有高压持续时间长的特点,这就大大增加了它的破坏力,尤其是在很长的管道中,极易引起多次连环爆炸,并且爆炸压力无法释放,形成压力积聚,最终爆炸可以延伸至整个管道。
另外,粉尘爆炸会产生一些有毒物质。燃烧的不充分导致了一氧
化碳的产生,爆炸物自身粉尘也会产生有毒物质,这对生产现场的工作人员的伤害有时候却是致命的。

重要的粉尘爆炸测试参数有哪些?

参数

典型单位

参数描述

参数的应用

Pmax

MPa
bar

粉尘云最大爆炸压力(Maximum explosion pressure),系指在某一爆炸容器下测试所得的最大爆炸压力(20L球使用普遍)
 

泄爆、通风、抑爆、隔离、部分惰化

align="center">(dP/dt)max

MPa/s
bar/s

粉尘云最大爆炸压力上升速率(Maximum rate of explosion pressure rise),系指在某一爆炸容器下测试所得的最大压力上升速率

KSt

MPa·m/s
bar·m/s

align="center">爆炸指数(Explosion index),最大压力上升速率和容器体积归一化处理后的结果

MEC
LEL

g/m3

粉尘云最小爆炸浓度(Minimum Explosion Concentration),也称:爆炸下限(LEL, Lower Explosion Limit)

粉尘浓度控制

MIE

mJ

粉尘云最小点火能量(Minimum Ignition Energy)

消除点火源

MIT

粉尘云最低着火温度(Minimum Ignition Temperature of dust cloud)

工业过程及表面温度的控制

LIT

粉尘层最低着火温度(Minimum Ignition Temperature of dust layer)

工业过程及表面温度的控制

LOC

体积百分比

粉尘云极限氧浓度(Limiting Oxygen Concentration),粉尘云发生火焰传播所需的最低氧浓度

惰化处理

 

现行常用测试标准

参数

标准号及名称

Pmax (dP/dt)max
K
St
 

GB/T 16426-1996 粉尘云最大爆炸压力和爆炸指数测定方法
ISO 6184/1-1985 Determination of explosion indices of combustible dusts in air
BS EN 14034-1:2004 Determination of the maximum explosion pressure Pmax of dust clouds
BS EN 14034-2:2006 Determination of the maximum rate of explosion pressure (dp/dt)max of dust clouds
ASTM E 1226-10 Standard test method for explosibility of dust clouds

MEC
LEL

GB/T 16425-1996 粉尘云爆炸下限浓度测定方法
BS EN 14034-3:2006 Determination of the lower explosion limit LEL of dust clouds
ASTM E 1515-07 Standard test method for minimum explosible concentration of combustible dusts

MIE

GB/T 16428-1996 粉尘云最小着火能量测定方法
IEC 61241-2-3-1994 Test methods Section 3 Method for determining minimum ignition energy of dust air mixtures
BS EN 13821-2002 Determination of minimum ignition energy of dust/air mixtures
ASTM E 2019-03(2007) Standard test method for minimum ignition energy of a dust cloud in air

MIT

GB/T 16429-1996 粉尘云最低着火温度测定方法
IEC 61241-2-1:1994 Test methods Section 1 Methods for determining the minimum ignition temperatures of dust
BS EN 50281-2-1:1999 Electrical apparatus for use in the presence of combustible dust-Part 2-1: Test methods-Methods of determining minimum ignition temperatures
ASTM E 1491-06 Standard test method for minimum autoignition temperature of dust clouds

LIT

GB/T 16430 1996 粉尘层最低着火温度测定方法
IEC 61241-2-1:1994 Test methods Section 1 Methods for determining the minimum ignition temperatures of dust
BS EN 50281-2-1:1999 Electrical apparatus for use in the presence of combustible dust-Part 2-1: Test methods-Methods of determining minimum ignition temperatures
ASTM E 2021-09 Standard test method for hot surface ignition temperature of dust layers

LOC

BS EN 14034-3:2004 Determination of the limiting oxygen concentration LOC of dust clouds

粉尘爆炸测试所得参数是物质的固有属性吗?
对于同一物质,以上参数不是固定的,它与粉尘的粒度、水分含量、粉末形态、点火源性质都有密切关系。一般来说粉尘粒度越细,其比表面积越大,危险程度越高,干燥的粉尘危险性也较高,因此在使用上述粉尘危险性特征参数时应了解粉末的粒度及水分含量。

粉尘爆炸测试只是检测机构的事,与我委托方无关?
很多委托方在委托检验时,往往会误以为检测机构能够包罗测试相关的一切,包括样品的选择等方面。实际上,并非如此。正如上所述,粉尘爆炸测试所得参数并不是某一物质的固有属性,而应该属于过程风险分析的一种。以一木屑生产厂家为例,在生产过程涉及的木屑可能大部分都是比较粗糙的粉末,但不可排除会有细小的粉末累积,如果厂家只拿粗糙的粉末进行测试,并不妥当。因为,细粉末的危险性较大,也较容易分散,如果以粗糙粉末的测试结果进行防护,就人为的降低了防护等级,起不到真正的防护作用。如此,进行粉尘爆炸参数的测试项目时,委托方可以咨询检测机构的意见,但更重要的是,将这些意见和生产实际结合起来,选择合适的样品的进行测试,以真正达到防护的目的。

 测试项目: 

1、烟花爆竹的安全性能检测
2、爆炸危险性测试(包括摩擦、撞击、火焰感度等实验)
3、自反应危险性测试
4、粉尘爆炸性测试
5、气体爆炸极限测定
6、物质安全性能评价

测试标准: 
1、联合国《关于危险货物运输的建议书 试验和标准手册》系列标准
2、GB 系列标准
4、ASTM 系列标准
5、EC REGULATION 系列标准
6、ISO 系列标准

 


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