2.2　粉尘爆炸特性参数

粉尘爆炸特性参数通常用于评估粉尘爆炸的危险性，也是工业设备防爆设计参考的主要依据。粉尘爆炸特性参数主要分为两种：一种是敏感度参数，主要用于衡量粉尘爆炸发生的可能性，如最小点火能（MIE）、最低着火温度（MIT）等；另一种是强度参数，主要用于衡量粉尘爆炸的猛烈程度，如最大爆炸压力（p_max）、爆燃指数（K_St）等。

图2.1　粉尘燃烧及爆炸的基本条件Fig.2.1 Basicconditionsfordustcombustionandexplosion

（1）最小点火能（MIE）

最小点火能是常温常压下能够点燃可燃粉尘云并维持燃烧的最小火花能量，是表征粉尘发生爆炸难易程度的能量参数。爆炸性粉尘云可以由开关和电机中发生的电火花和电弧点燃，也可以由损坏的电缆引起的短路点燃。此外，静电放电也可能会在工业生产中引发粉尘爆炸。一般微米粉尘的MIE从几十毫焦到几百毫焦（如图2.2），且随着粒径的减小，MIE减小，危险性增加。特别是对于纳米级粉尘，其MIE极低，只有几毫焦[1，2]，发生爆炸的危险性更高。

（2）最低着火温度（MIT）

最低着火温度是指能够引燃粉尘云并维持火焰传播的热表面的最低温度。能够点燃粉尘云的热表面在许多工业情况下存在，例如在炉子、燃烧器和各种烘干机中。此外，过热轴承和其他机械部件也会意外地产生热表面。如果爆炸性粉尘云以某种不受控制的方式在温度高于实际最低点火温度的热表面附近产生，则可能发生粉尘爆炸。

（3）最小爆炸浓度（MEC）

最小爆炸浓度也称为爆炸下限，是可燃粉尘和空气的混合物在有限空间内能够发生爆炸的最低浓度。爆炸的发生需要粉尘云浓度维持在一定范围内。如果粉尘浓度太低，则热产生不足以支持火焰传播；同样，如果粉尘浓度太高，颗粒的猝灭效应将阻止爆炸传播。通常工业可燃性粉尘的MEC一般介于20～60g/m3。

（4）极限氧浓度（LOC）

降低空间内氧含量，使其低于支持粉尘燃烧的氧气浓度值，即为极限氧浓度。

（5）最大爆炸压力（p_max）

最大爆炸压力是在粉尘可爆浓度范围内，通过一系列实验测得的各浓度爆炸压力p_m的最大值，其中，p_m是某一粉尘浓度c下，爆炸过程容器内压力达到的最大值。p_max是一个强度指标，与粉尘浓度无关，是工业防爆设计中减缓爆炸危害的重要指标。

图2.2　粉尘最小点火能量与粉尘中值粒径的关系[1]Fig.2.2 TheMIEasfunctionofdustmedianparticlesize[1]

（6）最大爆炸压力上升速率[（dp/dt）_max]

最大爆炸压力上升速率是在粉尘可爆浓度范围内，通过一系列实验测得的各浓度压力上升速率（dp/dt）_m的最大值，其中（dp/dt）_m是某一粉尘浓度c下，爆炸过程容器内压力上升速率达到的最大值。该参数是粉尘爆炸发展快慢的重要指标。

（7）粉尘爆燃指数（K_St）

粉尘爆燃指数是粉尘爆炸结果最重要的评价分级指标，是由（dp/dt）_max及容器体积V计算出的爆炸强度评级参数，其值与粉尘浓度和容器体积无关。