崩溃侠对《Industrial Dust Explosions》的笔记(13)

以往解释粉尘爆炸时，都会介绍“爆炸五边形”，即形成粉尘爆炸的5个必要条件：燃料、氧化剂、有限空间、混合、点火源。其中“有限空间”这一处，需要更明确的解释。

文中 “confinement” 就是 “有限空间” 的实指，可译为 粉尘云爆炸发展的 “体积局限” 。

P9

推导过程从 抬升压力与火焰团的体积 之间关系开始，结合 火焰速度Sb 与 基础燃烧速率Su 之间的关系，经过一定简化得到。

三次方定律可以在容器内的层流环境应用，爆炸在管道内传播时转变为湍流后，变为符合“声学近似”（acoustic approximation）:

P12

粉尘的爆炸，首先是在粉尘受热后，由于裂解、分解、挥发作用，在颗粒表面附近形成可燃的挥发分或蒸气，这些挥发分或蒸气发生反应。

气体的爆炸上限是由于助燃剂的比例下降，以至于阻碍了反应的发生；而粉尘的爆炸上限不存在这个问题，在粉尘浓度增加的情况下，表面反应不会因为反应物的减少而停止，最终导致爆炸上限出现的，是粉尘负载的吸热效应（heat sink），导致火焰被扑熄（quenced）。

根据 P268 R.K.Eckhoff 的提法，St分级源自1979年的VDI 3673。该标准使用算图法计算泄压面积，由于分级覆盖的范围较大，对于低Kst数值的粉尘，算得的泄压面积会过大（5倍）。

参考：https://book.douban.com/annotation/102430821/

在《爆炸过程和防护措施》中，看到的泄压面积线算表，就是使用St等级作为一个检索参数。而现在由于计算方法的细致化，这个等级在定量计算中的应用几乎没有了。

根据P119-P121，中位径50微米的研磨煤粉，纯粉惰化需要CaCO3达到 70~80%；中位径80微米的粗煤粉需要65~70%。

20升测试与煤矿实验场数据在爆炸下限上有较好一致性。

当粉尘环境有可燃气体时，气体浓度每增加 1%，惰化粉尘的百分比量增加 (100 - I ) / 5，其中 I 为没有可燃气体时的惰化粉尘百分比量。

P138

煤矿巷道中可采用被动式、主动式两种爆炸抑制方式。

被动式为盛有抑制剂的框或兜，在爆炸压力波作用下破坏容器结构，并赶在火焰前端到达时释放抑制剂。压力波与火焰的时间间隔约0.4s。用水作为抑制剂可在20~100ms内释放；而粉剂因阻尼效应缓冲了结构破坏，释放时长达400ms。故被动式采用水抑制剂较好。断面水量可用80L*2兜。

主动式利用温度探头启动抑爆瓶，抑爆瓶中为氮气推动的抑制剂，在推动力作用下，粉剂比水分散要好。断面粉量可用40kg。

P167 W.Bartknecht 'Preventive and design measures for protection against dust explosions'

不同类型金属在机械摩擦中产生的火花，对粉尘的点燃能力有所不同。一般来讲，粉尘点燃有效性按此顺序递减：

1. 打火石 摩擦、打磨火花

2. 锌打磨火花

3. 钛打磨、撞击火花

4. 铁打磨火花

5. 铝/锈撞击火花

对于拥有不同 MITC-BAM（使用BAM炉测试的粉尘云点燃温度）的粉尘，打磨机械火花的点燃能力相当于特定的电容放电量，其关系如下：

P170 W.Bartknecht 'Preventive and design measures for protection against dust explosions'

4种对于粉尘爆炸较为重要的放电类型为：

1. 刷形放电

绝缘体之间，能量 4mJ 左右。

2. 传播型刷形放电

与导体相连的绝缘体之间，能量 1J 左右。

3. 锥形放电

料仓内进料，在堆面形成，从载荷粉料向金属仓壁放电，能量 10mJ 左右。

4. 闪电放电

载荷粉尘对地（接地体）放电，少见，直径3m以下容器无此类放电。

P191 R.G.Zalosh Review of Coal Pulverizer Fire ang Explosion Incidents

粉碎机事故常发生在停机和重启阶段。

粉碎机由于设计固有缺陷，常产生内部积尘，在长时间作业的情况下，持续受热风作用，能够发生阴燃。

由于排风系统一直在工作，粉尘热量持续被带走，有机气体无法聚集，运行时不会发生事故。

停机时，有机气体发生聚集，可被阴燃粉尘点燃形成气体爆炸，进而引发扬尘和二次爆炸。

或重启时直接产生扬尘，被阴燃粉尘点燃爆炸。

P243 C.W.Kauffman Recent Dust Explosion Experiences in the U.S. Grain Industry

粮食工艺的初始爆炸多发生在提升机中，因此对其产生热表面的防护尤其重要；

积尘导致的二次爆炸是造成人员伤亡的主要原因，因此有效清理是必须；

另外，除铁和建筑物泄压也是重要的防护措施。