密闭空间油页岩粉尘爆炸特性研究

摘要

为探究油页岩粉尘的爆炸特性,以龙口(Longkou,LK)、茂名(Maoming,MM)、桦甸(Huadian,HD)和抚顺(Fushun,FS)4种油页岩粉尘为研究对象,采用20 L球形爆炸装置,对这4种油页岩粉尘样品开展系统的爆炸实验,探讨油页岩粉尘的粉尘云质量浓度、粒径、挥发分、灰分、氧含量等对其爆炸特性的影响。结果表明:挥发分含量越高,油页岩粉尘的最大爆炸压力p_(max)、最大压力上升速率(dp/dt)_(max)越高,爆炸下限越低;挥发分和灰分对油页岩粉尘云爆炸分别有显著的促进和抑制作用。在37.52~106.43μm粒径范围内,这4种油页岩粉尘样品的p_(max)和(dp/dt)_(max)均随其粉尘粒径的增大而降低,且到达最大爆炸压力的时间逐步缩短,说明小粒径油页岩粉尘较高的脱挥发速率能提高爆炸的反应程度。当粉尘质量浓度在400~2500 g/m^(3)范围内时,p_(max)和(dp/dt)_(max)均随粉尘云质量浓度的升高呈现先升高后降低的变化趋势,高于最佳粉尘云质量浓度(1000 g/m^(3))时略有下降,但维持在较高水平,表明超过最佳质量浓度的粉尘云引燃后仍有较强的破坏力;LK样品的p_(max)和(dp/dt)_(max)均最高,分别为0.61 MPa和29.32 MPa/s,与挥发分含量相当的褐煤在同一水平,其爆炸下限为200 g/m^(3),在4种样品中最低,高于挥发分含量相当的褐煤;在N_(2)惰化条件下,LK样品的p_(max)和(dp/dt)_(max)均随环境氧含量的降低而降低,当氧含量降至15%时,系统不再发生爆炸,极限氧含量为16%。