工业爆炸与安全防护学术进展

2024年1月23日发(作者：)

工业爆炸与安全防护学术进展　高　伟　（大连理工大学化工机械与安全学院，大连１１６０２４）　２０１６年７月２４～２９日，第１１届工业爆炸与安　全防护国际学术会议在大连成功召开。本届会议由　大连理工大学化工机械与安全学院主办，中国科学　技术大学火灾科学国家重点实验室、北京理工大学　对与会的国内外专家学者表示热烈的欢迎，期待此　次会议能促进国内专家与国外同领域专家的学术交　流和合作。Ｐｉｏｔｒ　Ｗｏｌａｎｓｋｉ教授代表国际组委会致辞，　肯定了地区组委会在承办过程中的积极工作，深切　缅怀于２０１６年５月病逝的粉尘爆炸领域国际知名　专家Ｂｉｌｌ　Ｋａｕｆｆｍａｎ教授，并向广大学者提出秉承老　一爆炸科学与技术国家重点实验室、清华大学航天航　空学院、中国矿业大学（ＪＢ京）资源与安全工程学院协　办，并得到大连理工大学国际化基金及王宽诚教育基　金会的资助。波兰科学院院士Ｐｉｏｔｒ　Ｗｏｌａｎｓｋｉ教授、南　辈专家的创新思维和进取精神，大力推动工业爆　炸安全防护科学的发展。　本届大会采用特邀报告和主题分组交流的模　式，设立了“粉尘爆炸”、“气体爆炸”、“蒸气云爆炸”、　“爆燃与爆轰”、“混合爆炸”、“反应失控”、“点火和熄　灭”、“爆炸防治”、“爆炸抑制与隔离”、“爆炸泄放”、　京工业大学副校长蒋军成教授、中国科学技术大学火　灾科学国家重点实验室副主任孙金华教授、北京理工　大学爆炸科学与技术国家重点实验室主任王成教授、　大连理工大学校长助理毕明树教授以及来自美国、　德国、挪威、法国、日本、澳大利亚等２１个国家的　１７０多位工业爆炸领域专家学者参加了本届会议。　本届大会开幕式由毕明树教授主持。开幕式上，　大连理工大学副校长宁桂玲教授代表学校致辞，向　“氢气安全”、“火焰传播与加速”以及“爆炸风险管　理”等１３个主题。会议共作学术报告１１５场，其中南　京工业大学副校长蒋军成教授、东北大学李刚教授、　英国利兹大学Ｇｏｒｄｏｎ　Ｅ．Ａｎｄｒｅｗｓ教授、日本东京大　学Ｄｏｂａｓｈｉ　Ｒｉｔｓｕ教授、中国科学技术大学火灾科学　与会代表介绍了大连理工大学的历史及发展概况，　专家也纷纷对新杂志的创办提出了建设性意见。　闭幕式上，与会代表从知识生产与传播、课程设　话交流。　本次会议期间，创业教育生态系统、社会创业、　女性创业、创业教育课程、教师培训问题等成为国内　外专家学者频频提及的关键词。创业教育作为促进　星　计开发、学生实践活动等维度对促进未来创业教育　＂－－ａ　年　第　发展的行动举措进行了广泛的探讨。Ｍａｒｉｅｌｚａ　期　Ｏｌｉｖｅｉｒａ女士在闭幕辞中对本次会议的成功举办给　予了高度肯定，并希望进一步加强与浙江大学在创　经济增长和社会转变的新方式成为普遍认同的观　点。本次会议对于加强国内外创业教育专家学者的　学术交流、密切与联合国教科文组织的项目合作以　及促进我国创业教育理论研究与实践探索的发展都　将具有重要的意义。　　国　业教育方面的合作。会后，与会代表还先后赴浙江大学生仪学院创　际　学　客空间和浙江润湾孵化器０２０众创空间进行参观　术　考察，与高校教师、学生以及企业家和创业者进行对　动　态　高伟：副教授。　Ｅ－ｍａｉｌ：ｇａｏｗｅｉｄｌｕｔ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｔ２ｉｉ　收稿日期：２０１６－０９—１２　

国家重点实验室副主任孙金华教授以及波兰华沙理　工大学Ａｎｄｒｚｅｊ　Ｔｅｏｄｏｒｃｚｙｋ教授受邀作大会特邀报　备、使用和处理的行业，一直构成严重威胁。　生物质能是以生物质为载体的能量，是唯一一　种可再生的碳源。英国利兹大学Ｇｏｒｄｏｎ　Ｅ．Ａｎｄｒｅｗｓ　告。由大连理工大学出版社出版论文集１册，４２篇　优秀论文被推荐发表在工业爆炸领域著名国际ＳＣＩ　期刊Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｏｓｓ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　教授介绍了生物质粉尘爆炸特性，提出利用生物质　颗粒质量转变为当量比表征生物质浓度的新方法，　准确预测了生物质释放挥发分的活化能，得到ＩＳＯ　标准ｌ　ｍ，容器中最低爆炸浓度的当量比表达式，与　传统哈特曼管道测量的生物质反应活性进行对比，　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ上，美国ＦＭ　Ｇｌｏｂａｌ的ｃ．Ｒ．Ｌ．Ｂａｕｗｅｎｓ博　士、法国Ｉｎｓｔｉｔｕｔ　ｄｅ　ｌ’ｅｎｖｉｒｏｎｎｅｍｅｎｔ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｌ　ｅｔ　ｄｅｓ　Ｒｉｓｑｕｅｓ的Ｐｒｏｕｓｔ　Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅ教授和清华大学　Ｑｉａｏｆｅｎｇ　Ｘｉｅ博士荣获会议Ｂｅｓｔ　Ｐａｐｅｒ　Ａｗａｒｄ。　（１）主题报告Ｉ：爆炸案例分析　爆炸事故案例暗藏许多重要信息。对爆炸事故　案例的剖析、总结事故的经验教训以及运用多种形　式对安全管理人员进行安全教育，是防止工业爆炸　事故发生的有效手段。　蒋军成教授介绍了天津港爆炸事故的调查与分　析隋况，并提出防范措施和建议。事故直接原因是瑞　海公司危险品仓库运抵区南侧集装箱内硝化棉由于　湿润剂散失出现局部干燥，在高温等因素的作用下　加速分解放热，积热自燃；集装箱内硝化棉局部自燃　后，引起周围硝化棉燃烧，放出大量气体，箱内温度、　压力升高，致使集装箱破损，大量硝化棉散落到箱　外，形成大面积燃烧，其他集装箱内的精萘、硫化钠、　糠醇、三氯氢硅、一甲基三氯硅烷、甲酸等多种危险　化学品相继被引燃并介入燃烧。随着温度持续升高，　硝酸铵分解速度不断加快，达到爆炸温度，最终导致　了爆炸事故的发生。　李刚教授介绍了“８．２昆山特大粉尘爆炸事故”。　该起事故是由抛光铝合金轮毂产生的粉尘爆炸引　起，事故导致１４６人死亡，直接经济损失３．５１亿元，　是人类历史上地上工厂发生的最严重的粉尘爆炸事　故。事故从室外袋式除尘器发起，沿除尘管道传播到　室内引发了二次爆炸。经过小型实验测试，证实事故　点火源为除尘器底部集尘筒内的铝粉受潮发生的自　热自燃。该起事故发生的根本原因是系统粉尘未能　及时有效清理，再次用血的事实说明，存在粉尘爆炸　危险的企业制定严格的粉尘清扫制度是控制粉尘爆　炸风险最有效、最经济的方法。　（２）主题报告Ⅱ：粉尘爆炸　粉尘爆炸是粉尘在爆炸极限范围内遇到热源　（明火或高温表面等），形成火焰并瞬间传播至易燃　粉尘散布空间，同时释放大量热，产生高温和爆燃超　压导致破坏效应的现象。其对众多涉及易燃粉体制　提出目前粉尘爆炸标准测试方法在测量生物质方面　的局限性，研究成果为保障生物质能源的安全利用　提供基础。　卑尔根大学Ｒｏｌｆ　Ｋ．Ｅｃｋｈｏｆ教授介绍了高能量　电容电极短时间放电点火条件下粉尘云的可燃特　性。通过１００组重复性实验，发现粉尘云点火的可　能性与粉尘云的理论粉尘浓度有关；建立数学模型，　证明引发点火现象的电火花与粉尘云接触最小时间　是点火能量和理论粉尘云浓度的函数，考虑到粉尘　云会受电火花放电产生的冲击波影响而驱离点火电　极位置，因而随机的因素是考虑电极开始放电与点　火通道同粉尘云重新接触的时间间隔的统计分布。　德国马格德堡大学Ｕｌｉｒｃｈ　Ｋｒａｕｓｅ教授介绍了基　于热化学特性的可燃粉尘及复合粉尘（粉尘一甲烷　一氧气）爆炸极限氧浓度，建立了基于热化学准则的　数学模型。通过分析在最低爆炸浓度及极限氧浓度　下完全转化的粉尘成分，定义了爆炸特性指数，并得　出特定粉尘极限氧浓度与最低爆炸浓度的关系曲　线。法国贡比涅技术大学Ｐｒｏｕｓｔ　Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅ教授介绍　了大尺度粉尘云湍流火焰传播过程，通过测量火焰　的传播速度和湍流特性，提出用于混合气体爆炸的　Ｇ　ｎ　ｌｄｅｒ模型同样适用于粉尘爆炸。铝粒子的热辐射　作用很小，在火焰传播过程中发挥着散热的作用，而　ＳｉＣ粒子强烈促进热辐射作用。　（３）主题报告Ⅲ：气体爆炸　可燃气体燃烧会引起爆炸，在特定条件下还会　引起爆轰，对建筑设施、工业设备等会造成严重破　坏，研究可燃气体的爆炸特性及规律，对于预防此类　事故以及事故发生后的救灾工作都具有重要意义。　日本东京大学Ｄｏｂａｓｈｉ　Ｒｉｔｓｕ教授介绍了气体爆　炸超压与火焰不稳定性的动力学耦合关系。在开敞　空间气体爆炸中，火焰在流体动力学不稳定性及热　扩散不稳定性的作用下会加速传播。当尺度较大时，　流体动力学不稳定性起主导作用，且火焰传播表现　２７　星　、Ｊ　年　第　▲　期　国　际　学　术　动　态　

出具有分形结构的自相似传播规律，火焰的加速传　播大大增强了爆炸冲击波的强度。密闭空间气体爆　炸强度的计算依据火焰层流传播理论，然而预测结　果常常远低于测试结果。通过确定临界火焰半径，利　用分形理论获得起皱火焰的表面积，可对密闭空间　气体爆炸强度进行准确预测。　ＦＭ　Ｇｌｏｂａｌ　Ｂａｕｗｅｎｓ博士介绍了６４　１１３　容器中不　同浓度丙烷和氢气在高湍流条件下的火焰传播特　性。基于光学追踪和图像分析系统，获取火焰传播　速度和火焰半径随时间变化规律，将实验结果与已　有的湍流火焰传播速度关系式进行对比，分析了其　对大尺度条件下湍流火焰的适用性。　台湾高雄第一科技大学陈政任教授介绍了硅烷　气体在非受限空间内的爆炸特征。采用乙烯膜作为　弱受限壁面，通过高速摄影技术和压力采集系统，准　确捕捉爆炸过程中的压力波和火焰传播特征。　美国ＧｅｘＣｏｎ　Ｄａｖｉｓ博士介绍了几种新型制冷剂　的燃爆特性，即爆炸极限、自燃温度、最小点火能量、　爆炸压力、爆炸指数以及层流火焰速度等多个特性　参数，分析并评估了几种新型制冷剂的火灾危险Ｉ生；　同时，基于大尺度实验装置，模拟并分析了工业规模　条件下几种制冷剂的燃爆特性。实验结果对于指导　新型制冷剂在工业中的安全应用具有重要意义。　（４）主题报告Ⅳ：氢气安全　氢能源具有来源广泛、清洁高效等优点，得到了　世界各国政府、科研机构的高度关注，是应用前景广　阔的新能源。氢气相比于其他典型气体燃料，具有极　低的点火能、很宽的燃烧范围、高的层流燃烧速度以　及很高的火焰传播不稳定性（极易从燃烧转变成爆　燃和爆轰）等特殊性质。这些特性已成为制约氢能安　全利用的瓶颈之一。　中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室副　里　－．ｄ　主任孙金华教授介绍了氢气在受限管道内传播的动　证　第　力学过程，提出了变形Ｔｕｌｉｐ火焰的新概念及其５　期　个动力学阶段；分析给出了这种火焰不稳定现象的　物理机制、临界条件和影响因素，揭示了其周期律与　国　压力波和气体流动之间的相互关系；发展和完善了　际　氢一空气预混燃烧和爆燃的湍流燃烧速度模型，建　学　立了预测经典Ｔｕｌｉｐ和变形Ｔｕｌｉｐ这两种特殊火焰　术　各动力学阶段的形成时刻和位置的预测模型；通过　动　态　实验、数值模拟和理论分析，阐释了经典Ｔｕｌｉｐ和变　形Ｔｕｌｉｐ这两种特殊火焰的形成机制。　２８　挪威Ｇｅｘｃｏｎ　Ｈｅｌｅｎｅ　Ｈｉｓｋｅｎ博士详细介绍了　ＦＬＡＣＳ—Ｈｙｄｒｏｇｅｎ模块的整体框架及优化后模块的　适用性，通过对ＦＭ　Ｇｌｏｂ￣６４　ｍ。氢气爆炸泄放实验　的数值计算，验证了目前模块的准确性。法国液化空　气研究中心Ｅｌｅｎａ　Ｖｙａｚｍｉｎａ博士利用ＦＬＡＣＳ计算　不同点火位置对高压氢气泄漏延迟点火爆炸超压的　影响，得到泄漏速度为１００　ｓ～８　ｋｇ／ｓ时，泄漏量在　６５％时破坏效应最大，并据此提出了预测氢气泄漏　延迟点火爆炸强度的工程模型。中国科学技术大学　火灾科学国家重点实验室段强领博士介绍了高压氢　气通过局部扩张管道泄漏后的自燃及其诱发的爆燃　行为特性，发现管道内自燃发生所需的最小泄放压　力明显低于同等情况下通过等截面管道内的自燃临　界压力。该研究成果可为促进氢气经济的安全、高效　和可持续发展提供坚实的理论支撑。　（５）主题报告Ｖ：爆炸抑制与隔离　爆炸抑制是在爆燃现象发生的初期（初始爆炸）　由传感器及时检测到，通过发射器快速在系统设备　中喷射抑爆剂，从而避免危及设备乃至装置的二次　爆炸；爆炸隔离是把有爆炸危险的设备与相连的设　备隔离开，从而避免爆炸的传播，产生二次爆炸。通　常情况下，爆炸抑制系统与爆炸隔离系统组合使用，　可有效降低工业爆炸灾害后果。　波兰华沙理工大学Ａｎｄｒｚｅｊ　Ｔｅｏｄｏｒｃｚｙｋ教授通过　实验及数值计算方法介绍了气相爆轰形成、传播、衰　减机理及抑制技术。气体爆轰的有效抑制技术主要　是基于火焰淬熄原理，在工业设备人口或出口处设　置阻火器，包括激波和动量衰减器；气体爆轰的有效　抑制技术包括惰性气体的惰化技术（降低反应活　性）、壁面声波吸收技术（爆轰波衰减）以及超细水雾　的抑制技术。河南理工大学余明高教授介绍了采用　气液两相超细水雾对甲烷爆炸的抑制特性，分析表　明气液两相介质少量的存在可显著降低甲烷气体爆　炸的最大火焰传播速度和最大爆炸超压。武汉理工　大学陈先锋教授介绍了惰性介质对铝粉尘燃烧火焰　的抑制行为，指出具有特定粒度组成的惰性粉尘对　工业粉尘爆炸具有最佳的抑制作用，主要因为粉尘　爆炸产生不同湍流度火焰及预热区在大范围内被不　同粒径的粉尘干扰。德国物理技术研究院Ｔｉｍ　Ｋｒａｕｓｅ　教授基于可燃气体的最大爆炸压力，开展了宏观静　止及动态超压两种测试，评估防爆外壳的机械强度，　并且对两种不同的试验方法进行了比较和评价。