最小点火能(Minimum Ignition Energy)是指能够引起粉尘云(或可燃气体与空气混合物)燃烧(或爆炸)的最小火花能量。亦称为最小火花引燃能或者临界点火能。
引燃源的能量低于这个临界值时,可燃混合系一般不会被点燃。最小点火能的测定可用电火花法,其放电能量可通过计算求得:式中 E——放电能量,J;V——导体间的电位差,V;
C——导体间等效电容,F。
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判定粉尘和空气混合物(粉尘云)爆炸危险性的重要标准就是它的点火敏感性,而点火敏感性通常由最小点火能来描述。最小点火能是在最敏感粉尘浓度下,刚好能点燃粉尘引起爆炸的最小能量,最小点火能的大小受很多因素的影响,特别是湍流度、粉尘浓度和粉尘分散状态(粉尘分散质量)对最小点火能影响很大。由于同一粉尘其湍流度、粉尘浓度和粉尘分散质量会随不同测试装置而不同,因此最小点火能测量值的大小与测试装置有关。最小点火能的理想测试条件是在最敏感粉尘浓度、低湍流度和粉尘以单个粒子均匀分布的条件下进行测量。最小点火能是在受上述诸因素综合影响下的测量结果。
(1) 粉尘分散方法以及粉尘初始湍流度的大小对粉尘分散质量影响很大,而粉尘分散质量对最小点火能测量的影响起着主导作用。
(2) 在粉尘分散方法中,气流携带法(20L球) 分散的最好,堆积法(1.2 L哈特曼管)次之,自由下降法(振动筛落管)最差。
因此,振动筛落管不适宜作为最小点火能测试装置。
(3) 20L 球上较高的湍流度正好通过其好的粉尘分散质量与1.2 L 哈特曼管上较低湍流度和相对较差的分散质量相平衡,也就是说,在两种装置上得到的最小点火能基本相同。
以表是一些粉末的爆炸特性数据:
名称 | 云状粉尘 自燃点(℃) | 粉尘云最小点火能量 (毫焦) | 爆炸下限 (毫克/升) | 最大爆炸压力 (公斤/平方厘米) |
醋酸纤维 | 320 | 10 | 25 | 5.58 |
镁(喷雾) | 600 | 240 | 30 | 3.87 |
碳酸树脂 | 460 | 10 | 25 | 4.15 |
硫磺 | 190 | 15 | 35 | 2.79 |
聚苯乙烯 | 470 | 120 | 20 | 2.99 |
名称 | 云状粉尘 自燃点(℃) | 粉尘云最小点火能量 (毫焦) | 爆炸下限 (毫克/升) | 最大爆炸压力 (公斤/平方厘米) |
醋酸纤维 | 320 | 10 | 25 | 5.58 |
镁(喷雾) | 600 | 240 | 30 | 3.87 |
碳酸树脂 | 460 | 10 | 25 | 4.15 |
硫磺 | 190 | 15 | 35 | 2.79 |
聚苯乙烯 | 470 | 120 | 20 | 2.99 |
最小点火能电火花点燃混合气时,点火能量过低将影响燃烧极限,使其值缩小。当混合系温度或压力升高时,所需临界点火能减小。乙炔在燃烧下限附近时需要很大的点火能,在稍大于化学计算浓度7.8%的附近(约9%)则只需最低的点火能(约0.02mJ)。10%的乙炔只要给足点火能(约100J)就能被点燃。压力上升时。乙炔分解爆炸的最小点火能减小。当两导体内的电位低于15kV时,将不会因静电放电使最小点燃能量大于或等于25mJ的烷烃类石油蒸气引燃;在接地针尖等局部空间发生的感应电晕放电不会引燃最小点燃能量大于0.2mJ的可燃气体(富氧环境除外)。非导体放电通常只释放出其贮存能量的一部分或一小部分,其引燃界限见表3—24。
表3—24 非导体放电的引燃界限
最小点燃能量,mJ | 产生放电的带电电位,kV |
<0.01(H2和O2混合物) 0.01~0.1(H2,C2H2等) 0.1~1(烃类气体蒸气) >1(一般为粉尘) | 1 8~10 20~30 40~60 |
空间电荷云产生电晕放电可引燃最小点火能为0.1mJ以下的可燃气体。
《安全工程大辞典》(化学工业出版社)