Page 188 - 空气污染控制与微粉捕集技术

Air Pollution Control and Micropowder Capture Technology
空气污染控制与微粉捕集技术

能力进行了试验考察。结果表明：氮气是粉尘爆炸防护最为经济有效的惰性气体，
当粉尘浓度处于危险浓度时需要更多的氮气才能达到惰化的要求，所以在工业过
程中，应尽量避免粉尘处于危险浓度附近。为节省惰性气体在工业生产过程中的
应用，张金锋等采用 20L 标准爆炸球通过冲入氮气来降低氧气体积分数，在爆炸

球内氧气体积分数降低至 10.93% 时，粉尘未发生爆炸，继续降低氧气体积分数，
抑爆效果更加明显，故推荐采用氮气来控制有机粉尘爆炸风险。
金属粉尘中，对于镁粉的惰化防护研究较多，为研究不同惰性环境下镁粉尘
云最低着火温度，起初，RyZhik 研究了两种环境下用激波诱导镁粉着火的延迟

时间，得出空气条件下为 1.1ms，氧氩混合气体下为 1.3ms。Ryzhik 研究了氮气
对镁合金粉尘最低着火环境温度的影响，结果表明：氧浓度较低、镁含量较高时，
氮化反应才明显发挥作用。不同惰性气体惰化效应间的比较仍然是惰化防护的热
点，如钟英鹏使用氮气、氩气 Ar 和二氧化碳 CO 2 在 Siwek 20L 爆炸球中对镁粉

爆炸惰化后的爆炸特性做了系统的试验，试验结果表明：氮气、氩气和二氧化碳
均对镁粉具有一定的惰化能力，通过综合比较 3 种惰性气体对极限氧浓度的影响，
发现镁粉的 D50 为 104μm 时，采用二氧化碳惰化效果最佳，氮气其次，氩气最差；
而镁粉的 D50 为 47μm 时，氮气的惰化效果最佳，二氧化碳次之，氩气最差。

在惰性条件下氧浓度对爆炸猛度参数的影响方面，其试验结果与苑春苗的试
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验结果基本相同，即氧的体积分数为 15.3% 时，镁粉体积质量大于 500m ，氮气、
氩气惰化时的最大爆炸压力及最大爆炸压力上升速率均低于空气条件下的数值；
随着氧浓度的降低，两者的惰化效果均在增加，但氩气惰化效果的增加较氮气显

著。有关氮气、氩气气氛下对镁粉尘的最低着火温度的影响进行的试验研究表明：
氮气对镁粉尘层的惰化性能略弱于氩气，虽然两者惰性性能相近，惰化机理却不
同，前者是通过增加氮气，降低氧含量的化学反应速率，减弱总体的化学放热速
率；而后者是通过降低氧气和氮气的化学反应速率，减弱总体的化学反应速率。

所以，在有镁粉参与的行业中，采用氩气作为保护气更为合适。目前，国内
外气相惰化对粉尘爆炸抑爆方面，主要集中在惰化条件下对粉尘爆炸烈度参数的
影响，而在气相惰化对粉尘爆炸火焰过程特性参数影响方面的研究较少，需要加
强这方面的研究，可以借助试验和数值模拟相结合的方法研究惰化气体对粉尘爆

炸火焰传播过程的影响。因其在工程应用中较少，单一的惰化技术无法满足当前
粉尘爆炸防护需求，局部惰化与其他防护措施科学经济的组合是研究粉尘爆炸气

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