含能材料粉尘弱点火条件研究(4)
（1）粉尘爆炸的下限浓度。粉尘爆炸的下限浓度尽管受到粉尘本身的物理、化学特性以及尘粒大小、形状等影响，但通常下限浓度是指最小粒度条件下粉尘不爆炸的浓度，不同的粉尘爆炸下限浓度是不同的，多数粉尘的爆炸下限浓度为20g/m3~60g/m3。
（2）粉尘爆炸的最小点火能量。粉尘爆炸是外界能量作用下的一种物理化学过程，根据各种粉尘的物理化学特性不同，测试条件不同，所获得的最小引爆能量也不同。
（3）氧气浓度和可燃气体存在的影响。当空气中的氧气浓度减少时，粉尘爆炸下限浓度向高端移动，而爆炸上限浓度向低端移动。因而使爆炸范围变小，调节氧气浓度的最终结果，是使爆炸上下限浓度达到一致，此时所达到的氧气浓度称为爆炸浓度，多数粉尘与可燃性气体共存的地方，往往有可燃气体爆炸而引起粉尘爆炸，增加粉尘爆炸的不安全因素。一般情况下，当可燃气体含量较低时粉尘的爆炸上下限浓度无较大变化，但随着可燃气体的增加，粉尘的爆炸下限浓度向低端移动，而爆炸上限浓度向高端移动，增大了粉尘爆炸的范围，从而增加了粉尘爆炸的危险性。
2.4 粉尘爆炸强度分级方法
在工业生产中，各种可燃性粉末或以粉末产品的形式出现，或以伴生粉尘的形式出现，目前，全世界每年产出大量的可燃粉末。可燃性粉末既有益于人类，同时也给人类社会造成危害。当它们以适当的比例同空气混合，遇有较强点火源时，就会发生局部爆炸，甚至发展为整个生产线的系统爆炸，造成重大伤亡和损失。各种可燃性粉尘有不同的物理、化学特性，因此发生爆炸所需点火能量和爆炸强度有较大差异，即各种粉尘的爆炸危险程度是不同的。为了预防爆炸的发生以及减小爆炸所造成的损失，就必须采取爆炸预防和爆炸抑制措施，要使爆炸预防和爆炸抑制既做到安全可靠又经济合理，就应根据不同的危险程度采取相应的防爆水平。可见，粉尘爆炸强度分级是爆炸控制技术和安全管理的基础，具有重要意义。目前，国际上最有影响的粉尘爆炸强度分级方法是德国分级方法，该分级方法已被国际标准IS06184和NFPA68所采纳。具体分级方法如下：
式1
式中(dp/dt)max为最大爆炸压力上升速率，MPa•m/s-1；
V为容器体积，m3。
作为判据，将可燃粉尘爆炸强度划分为3个等级，如表2.2所示。
表2.2Kst值与粉尘爆炸强度等级关系
爆炸等级 Kst/ MPa•m/s-1 爆炸特征
St1 0<Kst<20 弱
St2 20<Kst<30 强
St3 Kst>30 严重
2.5 粉尘爆炸泄放面积计算
所谓爆炸泄放，是指在密闭容器内一旦发生粉尘爆炸，容器规定部位就会自动敞开，为容器内的介质形成一个泄放通道。这一功能通常是由设置在容器上的泄放装置（如爆破片、爆炸泄放阀等）来完成。爆炸泄放的有效性不仅取决于泄放装置动作的及时性，更主要地取决于它是否有足够的泄放面积。因此，确定爆炸泄放面积，是爆炸泄放设计的一个重要内容。目前国内外计算粉尘爆炸泄放面积的常用计算方法主要有比例计算法、立方根法、图算法、公式法等。
若已知某一容器的泄放特性，推算另一容器在相同爆炸条件下的泄放面积时，泄放面积的立方根定律是一种值得推荐的方法。图算法基于大量的实验数据，同时基本上考虑了目前所认识到的所有影响粉尘爆炸的因素，尽管对于部分因素的考虑尚有些保守和粗糙，但由此引起的误差往往不超出粉尘爆炸实验误差范围，因此并不失去其工程实用价值。
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