风险识别及表征可燃粉尘的物理化学性质

主要 爆破性参数 从可燃尘埃中可以突出以下内容：

• 颗粒尺寸/颗粒大小;

• 含水量;

• 电阻率：IIIB组（非导电粉尘）和IIIC组（导电粉尘）;

• 尘埃云的最低点火温度;

• 尘埃层的最低点火温度;

• 可燃尘埃的最小点火能量（MIE）;

• 最大爆破压力（最大压力）;

• 爆炸严重度指数（Kst staub）（staub = 尘埃）：St 1、St 2、St 3;

• 最低爆炸浓度（CME）;

晶粒尺寸

它表征了研磨产品的颗粒尺寸，由样品中颗粒的平均几何直径给出。给定物质的爆炸风险取决于颗粒大小等因素。在非常细微的尘埃中，爆炸风险更高。一般来说，粉尘爆炸率数据通常使用颗粒尺寸小于63微米的样品进行评估。这在某些应用中可能非常保守，但它考虑了粉尘处理过程中细粒的形成，以及这些细粒可能在例如过滤器中积累的情况。在缺乏更详细信息的情况下，这就是测试中应采用的颗粒尺寸值。

爆炸严重度指数（Kst staub）

ISO 6184-1标准（爆炸防护系统第一部分：空气中可燃粉尘爆炸速率的确定）规定了该性质应考虑的数值范围。

表9.1 - 可燃粉尘爆炸严重程度等级的参考值。来源：ABNT

爆炸严重度指数为St 1的可燃粉尘，在存在点火源的情况下，能够产生足够的能量引发初级爆炸，进而引发次级爆炸，并对人员、工作场所和环境造成一系列灾难性破坏。拥有公司必须了解并制定有效的可燃粉尘风险缓解策略，以防止此类事故发生。这可以通过测试可燃粉尘来确定Pmax和Kst的值，从而对加工后的可燃粉尘的风险进行表征。

最大压力上升率（Kst）

它是针对所考虑的可燃粉尘和测试方法的参数，该方法根据立方定律计算。数值上等于20升球体或1立方米容器中，在ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准中规定的测试条件下，最大爆炸压力增量速率。

图9.4 - 用于确定爆炸性筛查特性的20升球体示例，最低点火能量和最小爆炸浓度——ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准。来源：作者合集

下图展示了通过在20升球体或1立方米容器中进行测试，测定其Kst，得出可燃尘埃爆炸导致压力变化的图表。

图9.5 - 通过在20升球体或1立方米容器中进行测试，测定其Kst，显示可燃粉尘爆炸导致压力变化的图表。来源：作者合集

可燃粉尘的这种物理化学特性对防爆防护措施的设计具有重要意义。

下图展示了一个桶式电梯的例子，该电梯内含有可燃粉尘的爆炸性大气层，其中安装了防爆板，这些面板的规格和尺寸根据设备特性及可燃粉尘（包括其Kst）进行了规格设计。

图9.6 - 桶式升降机示例，内含爆炸大气层，安装了防爆板，这些面板根据设备和粉尘的特性进行规格和尺寸。来源：作者合集

图9.7 - 桶式电梯示例，内含可燃粉尘爆炸性气氛，运输大豆、玉米和谷物，安装了防爆板。来源：作者合集

可燃粉尘的点火温度

以下是一些可燃粉尘实验室测量的参考值。显示的尘埃点火温度数值（云层和层）仅供参考。在特定应用中，点火温度值取决于每个应用中粉尘的颗粒大小和含水量。

表9.3 - 可燃尘埃以云或层形式出现的点火温度示例。来源：作者合集

最小点火能量（EMI）

基于ISO/IEC 80079-20-2标准测试程序的可燃粉尘灵敏度解读参考量表

• EMI<10 mJ：极其敏感。静电火花甚至低能量机械火花引燃的风险极高;

• 电磁干扰范围从10到100 mJ：对敏感非常敏感。高点火风险。严格防止静电火花（接地、防静电设备）是强制措施;

• EMI 100到1000 mJ：中等敏感。存在风险，但常见的静电火花仍可能是点火源;

• EMI>1000 mJ：灵敏度不高。火花引发的风险较低，但火焰或高温表面仍可能引发。

最小点火能量对多种因素极为敏感。列出的数值为典型值或参考值，但实际操作中可能有显著差异，原因包括：

• 颗粒大小与分布：颗粒越细越小，点燃所需的能量越低;

• 湿度：干燥的粉尘更容易燃烧;

• 空气中可燃粉尘的浓度：有一种最佳点火浓度（许多尘埃通常在100到500 g/m3之间）。值高于或低于需要更多能量;

• 惰性含量：灰烬或其他不可燃材料的存在会增加电磁干扰;

• 颗粒形状：不规则或纤维颗粒的行为可能与球形颗粒不同;

• 火花能量和持续时间：测试设备和方法影响结果。

ISO/IEC 80079-20-2（爆炸性大气 - 第20-2部分：材料特性 - 可燃粉尘测试方法）定义了在特定测试室（如改良的HARTMANN管或MIKE 3）中，在受控的温度、湿度和湍流条件下测定EMI的标准程序，以获得可重复且可比的结果。

作为“一般规则”，农工设施中大多数可燃粉尘属于“非常敏感”到“中度敏感”范围，EMI通常低于100 mJ。这意味着火花预防措施至关重要。

为了正确的安全设计和区域分类，建议不仅仅使用表格数值。根据ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准，对代表性可燃粉尘进行具体测试非常重要，考虑其颗粒测量、湿度和实际成分。

在ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准中规定的主要要求中，可以重点说明以下几点：

• 粉尘样本的要求;

• 测试样品食谱;

• 样本表征;

• 样品准备;

• 测试条件;

• 确定可燃粉尘和可燃颗粒物的特性;

• 测试顺序;

• 确定材料是可燃尘埃还是可燃颗粒物的测试方法;

• 体积为20升的球体;

• 可燃粉尘测定方法;

• 尘埃云的最低点火温度（MIT）;

• Forno do tipo BAM（联邦材料研究与测试研究所）及GG（戈德伯特-格林沃尔德）;

• 尘埃层的最小点火温度（MIT）测试;

• 可燃粉尘特性数据;

• 容器容量为1立方米。

下表列出了ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准中规定的测试设备及其确定的特性。

表9.5 - ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准中所用测试设备及相关特性。来源：ABNT表格

以下是一些 测试设备 该标准载于ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准，用于确定可燃粉尘的物理化学特性。

图9.8 - 改良型Hartmann管（Mike 3）示例，用于根据ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准，确定可燃粉尘的爆炸性筛查特性（可行/不行）和最小点火能量（MIE）。来源：作者个人收藏

图9.9 - 20升球体示例，用于根据ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准，确定可燃粉尘的爆炸性筛查特性（Go/No Go）、最小点火能量（MIE）和最小爆炸浓度（MEC）。来源：作者个人收藏

图9.10 - 加热板（5毫米热板）示例，用于根据ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准要求确定可燃粉埃（LIT层）的最低点火温度。来源：作者个人收藏

图9.11 - 可燃粉尘分析实验室示例，内含加热板，用于确定最小层点火温度（LIT）及一个20升球体，用于确定可燃粉尘的爆炸性（Go/No Go）、最小点火能量（MIE）和最小爆炸浓度（MEC）的筛查特性， 符合ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准的要求。来源：作者个人收藏

图9.12 - 用于确定可燃粉尘爆炸性（Go/No Go）、最小点火能量（MIE）和最小爆炸浓度（MEC）筛查特性的20升球体示例——标准ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2。来源：作者个人收藏

图9.13 - BAM型炉子示例，用于确定可燃粉尘的最小点火温度（MIT），采用CLOUD – ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准。来源：作者个人收藏

图9.14 - 改良型Hartmann管（Mike 3）示例，用于根据ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2标准，用于确定可燃粉尘的爆炸性筛查特性（可行/不行）和最小点火能（MIE）。来源：作者个人收藏

图9.15 - 可燃粉尘分析实验室示例，内含一个20升球体，用于根据巴西技术标准ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-2的要求，确定可燃粉尘的爆炸性筛查特性（Go/No Go）、最小点火能量（MIE）和最小爆炸浓度（MEC）。来源：作者个人收藏

图9.16 - 用于确定可燃粉尘爆炸性（Go/No Go）、最小点火能量（MIE）和最低爆炸浓度（MEC）筛查特性的1.0立方米容器示例，符合技术标准ABNT NBR ISO/IEC 80079-20-20-2的要求。来源：作者个人收藏

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