聚乙烯粉尘爆炸与惰化防爆

　　本书聚焦聚乙烯相关工业粉尘爆炸风险防控，选取典型聚乙烯粉体为对象开展系统的实验研究，全面阐述了聚乙烯粉尘爆炸的特征参数、风险评估方法、火焰传播规律、气氛惰化机理，同时系统分析了聚乙烯粉尘/乙烯杂混物的爆炸特性，重点讨论了乙烯对聚乙烯粉尘云着火、爆炸、惰化等方面的影响规律，为聚乙烯及相关树脂类粉尘爆炸风险的科学评估与精准防控提供了理论依据。 本书可供从事安全工程、化学工程、爆炸力学等领域的科研人员、教师及相关专业研究生阅读或参考。

　　庞磊，北京石油化工学院，副教授 ，2011年毕业于北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，获安全技术及工程专业博士学位，2011年7月至2013年6月由北京理工大学和北京市科学技术研究院联合培养从事博士后研究，2017年9月至2018年3月在香港理工大学高速热流实验室做访问研究员；曾先后挂职海淀区应急办和北京市安监局，担任主任助理和处长助理；现任北京石油化工学院安全工程学院副院长。 长期从事爆炸安全理论与技术研究，担任北京市安全生产专家组专家、北京市涉爆粉尘企业事故隐患治理专家组专家、国际粉体检测与控制联合会工业防爆技术创新联盟专家委员、北京市海淀区应急委专家和开发区灭火救援专家组专家；主持国家自然科学基金、国家重点研发计划专题、北京市自然科学基金、北京市科技计划、中国博士后科学基金、爆炸科学与技术国家重点实验室开放基金等课题；发表学术论文60余篇，授权专利5项，出版专著、教材各1部，获省部级科研和教学奖励各1项，主持编写北京市安全生产技术标准和技术指导性文件4部，指导完成多项粉尘防爆改造工程和多起爆炸事故调查分析；入选北京市科技新星计划、北京“高创计划”青年拔尖人才等。

第1章 聚乙烯粉尘爆炸与防控研究概况 001
1.1　研究背景和意义 003
1.2　聚乙烯的理化性质 005
1.2.1　低密度聚乙烯 006
1.2.2　高密度聚乙烯 006
1.2.3　线型低密度聚乙烯 007
1.3　聚乙烯粉尘爆炸研究现状 007
1.3.1　聚乙烯粉尘爆炸特征参数研究现状 007
1.3.2　聚乙烯粉尘爆炸动力学传播研究现状 010
1.3.3　聚乙烯生产工艺粉尘爆炸风险评估研究现状 011
1.3.4　聚乙烯粉尘与可燃气体杂混物爆炸研究现状 013
1.3.5　聚乙烯粉尘爆炸防控技术研究现状 017

第2章 聚乙烯粉尘爆炸严重性特征参数研究 019
2.1　实验材料 021
2.2　实验装置与方案 023
2.3　聚乙烯粉尘爆炸严重性实验结果与分析 024
2.4　聚乙烯粉尘爆炸严重性参数预测模型 026
2.4.1　单因素预测模型 027
2.4.2　多因素预测模型 029
2.4.3　模型应用 029

第3章 聚乙烯粉尘爆炸敏感性特征参数研究 033
3.1　实验装置与方法 035
3.1.1　粉尘云最小着火能量实验装置与方法 035
3.1.2　粉尘云最低着火温度实验装置与方法 036
3.1.3　粉尘云爆炸下限浓度实验装置与方法 037
3.2　聚乙烯粉尘爆炸敏感性实验结果与分析 037
3.2.1　聚乙烯粉尘云最小点火能量 037
3.2.2　聚乙烯粉尘云最低点火温度 038
3.2.3　聚乙烯粉尘云爆炸下限浓度 040
3.3　聚乙烯粉尘爆炸敏感性参数预测模型 043
3.3.1　单因素预测模型 044
3.3.2　多因素预测模型 045
3.3.3　模型应用 047

第4章 聚乙烯粉尘爆炸风险评估方法研究 049
4.1　常见粉尘爆炸风险评估方法及对比 051
4.2　聚乙烯粉尘爆炸风险评估方法的构建 054
4.3　风险评估方法应用 057

第5章 聚乙烯粉尘爆炸火焰传播规律研究 061
5.1　实验装置与方案 063
5.1.1　实验装置及步骤 063
5.1.2　实验管道内粉尘云局部分布特征 064
5.1.3　实验方案 067
5.2　粉尘云浓度对聚乙烯粉尘爆炸火焰传播的影响 067
5.3　粒径对聚乙烯粉尘爆炸火焰传播的影响 071
5.4　粉尘云高度对聚乙烯粉尘爆炸火焰传播的影响 075

第6章聚乙烯粉尘爆炸的惰化规律研究 079
6.1　实验装置介绍 081
6.1.1　实验装置及原理 081
6.1.2　实验设备可靠性对比 083
6.1.3　实验设备参数确定 083
6.2　实验方案 085
6.2.1　实验参数设定 086
6.2.2　实验方案 087
6.3　N2惰化介质对聚乙烯粉尘爆炸的影响研究 088
6.3.1　O2含量的影响 088
6.3.2　极限氧含量的测定 088
6.4　CO2惰化介质对聚乙烯粉尘爆炸的影响研究 091
6.4.1　O2含量的影响 091
6.4.2　极限氧含量的测定 093
6.5　O2含量的影响规律对比 095
6.6　粉尘粒径的影响规律对比 096
6.7　N2、CO2惰化介质下聚乙烯粉尘爆炸极限氧含量 097

第7章聚乙烯粉尘/乙烯杂混物爆炸的最小着火能量研究 101
7.1　粉/气两相杂混物最小着火能量测试系统及方法 103
7.1.1　测试系统设计原理 104
7.1.2　测试系统结构组成 107
7.1.3　测试系统实验操作步骤 109
7.1.4　测试系统有效性验证 110
7.1.5　实验方案 111
7.2　聚乙烯粉尘/乙烯杂混物最小着火能量及影响因素研究 112
7.2.1　粉尘粒径对聚乙烯粉尘/乙烯杂混物最小着火能量的影响 112
7.2.2　乙烯浓度对聚乙烯粉尘/乙烯杂混物最小着火能量的影响 114
7.3　聚乙烯粉尘/乙烯杂混物最小着火能量定量评估模型 118

第8章聚乙烯粉尘/乙烯杂混物爆炸特征的影响因素研究 121
8.1　实验装置与方案 123
8.2　聚乙烯粉尘质量对火焰传播和爆炸超压的影响 124
8.2.1　粉尘质量对火焰传播的影响 124
8.2.2　粉尘质量对爆炸超压的影响 129
8.3　粉尘粒径对火焰传播和爆炸超压的影响 131
8.3.1　粉尘粒径对火焰传播的影响 131
8.3.2　粉尘粒径对爆炸超压的影响 135
8.4　乙烯浓度对火焰传播和爆炸超压的影响 137
8.4.1　乙烯浓度对火焰传播的影响 137
8.4.2　乙烯浓度对爆炸超压的影响 142

第9章 聚乙烯粉尘/乙烯杂混物爆炸的惰化规律研究 145
9.1　实验装置与方案 147
9.1.1　实验装置 147
9.1.2　实验参数设定 148
9.1.3　实验方案 149
9.1.4　火焰图像分析算法 150
9.2　聚乙烯粉尘/乙烯杂混物爆炸特征 150
9.3　N2对聚乙烯粉尘/乙烯杂混物爆炸的惰化作用 155

参考文献 164