Minimum ignition energy of mixtures of combustible dusts

摘要：

大多数工业粉末工艺处理各种易燃粉末的混合物。 因此，风险评估可以减少粉尘爆炸造成的灾害损失。 确定易燃混合物的最低点燃能量（MIE）对于识别工业中意外危险的可能性至关重要。 这项工作的目的是测量不同颗粒大小的各种纯尘以及它们的混合物的临界点火能量。

结果表明，即使向易燃性较小的粉末添加适量的高度易燃粉末，也对MIE产生重大影响。 当高度易燃粉末的比例超过20％时，MIE变化很大。 对于由可燃性粉尘组成的粉尘混合物，混合物的点燃能量与各组分的最小点燃能量之间的关系遵循所谓的基于混合物中纯粉尘体积分数的谐波模型。 这种相关性提供了与实验值一致的结果。

1. 引言

颗粒状固体的混合是一个普遍的过程，广泛用于各种行业，如制药，食品工业等。混合过程也可以在燃煤和生物质混烧工厂中找到，其中混合物用于 减少二氧化碳的排放。 如果粉末易燃，混合过程可能导致火灾和/或爆炸。 粉尘云的最小点火能量被用作粉尘的点火灵敏度的量度。

爆炸的严重程度取决于最大爆炸压力和最大压力上升速度（Cashdollar，2000）。 最小点燃能量（MIE）被定义为能够点燃可燃混合物的高压电容器放电的最低能量值。

关于纯尘的最小点火能量（MIE）的许多经验和理论研究是可用的，但只有少数研究集中于尘埃混合物（Bartknecht，1989）。 巴克尼特研究了纤维素在加入不同种类的气体时的爆炸性。 他发现，由非爆炸性气体和非爆炸性粉尘组成的混合混合物可以成为可燃物。

Randeberg和Eckhoff（2007）开发了一种火花发生器，能够产生能量很低的同步火花。它还包括一个集成系统来测量可燃粉尘的火花能量和MIE。 Marmo和Cavallero（2008）研究了分散在空气中的纤维云的MIE，并特别注意纤维的直径和长度。 Janes等人（2008）使用两种不同的爆炸管MIKE3和Hartmann测量了几种粉末的MIE值。他们的研究表明，MIKE3设备提供的MIE结果等于或低于用Hartmann设备测量的结果。此外Azhagurajan等。 （2012）对纳米和微米粉体的MIE进行了实验研究。他的研究结果显示闪点粉末的MIE由于颗粒尺寸的减小而减小。 Dafaud等人（2012年）显示了将少量易燃或不易燃粉末与易燃粉尘云混合在一起，对点燃敏感性和爆炸严重性的影响。他观察到，少量高度易燃的粉尘会强烈地增加活性较差粉尘的可燃性。 Janes和Carson（2013）提出的模型表明，两种混合物成分之间的体积密度差异有时导致较重的灰尘沉降。另外Danzi等人（2014年）为不同粉尘混合物提供了最低点火温度。这些值是通过将可燃性粉尘与惰性粉尘混合而得到的。

本文主要研究测量不同类型可燃性粉尘和密度以及它们的混合物的最小点燃能量。 本次调查的结果用一个谐波模型进行分析，该模型为混合物的MIE提供了一个可靠的估计。 这项研究的目的是验证这种谐波模型的粉末混合物密度范围和最小点火能量。