丁東梅
1.惰化和抑制
圖 1抑制劑（或惰性劑）的需求量和輸送曲線（來自Moore和Siwek，1992年）如Dastidar和Amyotte（2002）所述，圖1是抑制劑(或惰性劑)緩解爆炸的要求的配圖，以及來自高速率放電罐的抑制劑。緩解爆炸所需的抑制劑量從零時(shí)的某個(gè)初始值開始，并隨著爆炸火球尺寸的增加而迅速增加。抑制劑的初始量取決于材料特性以及點(diǎn)火源的特性。管線的向上彎曲取決于在給定的容器幾何形狀中火焰通過可爆粉塵傳播的性質(zhì)。在初始延遲后開始從放電罐開始輸送抑制劑，這取決于爆炸檢測(cè)系統(tǒng)。然后該曲線迅速增加，并隨著抑制劑推進(jìn)劑的消耗而開始趨于平穩(wěn)。為了充分抑制爆炸，抑制劑的輸送曲線必須交叉并超過抑制劑的需求曲線。抑制劑輸送曲線的性質(zhì)和曲率取決于抑制劑裝置的設(shè)計(jì)特征（例如，檢測(cè)器的數(shù)量和類型，排放罐的數(shù)量和尺寸以及排放罐的流量）。確定兩條曲線是否交叉的關(guān)鍵因素是曲線的交點(diǎn)，該交點(diǎn)表示緩解爆炸所需的抑制劑量與縱坐標(biāo)（即零時(shí)的抑制劑要求）相交。該值是惰化水平，或抑菌劑（或惰性劑）和易爆粉塵緊密混合時(shí)的抑菌劑要求。無論使用術(shù)語惰性劑還是抑制劑，它都是相同的材料-惰性（即，不可燃）粉塵。重要的區(qū)別在于材料的應(yīng)用-是惰性的還是抑制性的。 Eckhoff（2003）在有關(guān)1990-2002年期間粉塵爆炸研究與開發(fā)的章節(jié)中清楚地闡明了相同的區(qū)別，其中他介紹了不同的部分，標(biāo)題為：添加不可燃粉塵進(jìn)行惰化和自動(dòng)爆炸抑制。正如Eckhoff（2003）所指出的，在過程工業(yè)中，抑制作用比惰化作用更廣泛地應(yīng)用。這是由于在爆炸惰性應(yīng)用中需要將易爆粉塵和惰性粉塵充分預(yù)混；這種混合會(huì)導(dǎo)致不可接受的產(chǎn)品污染。惰性化在地下煤礦行業(yè)中可能是最普遍的情況，在該行業(yè)中，惰性巖石或石材粉塵（例如石灰石或白云石）與采礦過程中產(chǎn)生的煤粉混合在一起。確實(shí)存在其他應(yīng)用（例如，Mintz，Bray，Zuliani，Amyotte和Pegg，1996年，如后所述），尋找非傳統(tǒng)機(jī)會(huì)利用惰性粉末降低風(fēng)險(xiǎn)的潛力很重要。如本文后面所述，可以通過惰化將散裝粉末加工成危害較小的形式，從而利用固有的適度安全原理（Amyotte，Khan和Dastidar，2003年）。
2.影響參數(shù)
所討論的參數(shù)包括惰化劑的組成、惰化劑的粒徑、可燃?xì)怏w的共存、點(diǎn)火能以及被保護(hù)設(shè)備的規(guī)模。前兩個(gè)因素與惰性材料本身有關(guān)，后三個(gè)因素則更具體到工業(yè)情況。Chatrathi和Going（2000）還通過考慮比熱，分解溫度，分解熱，顆粒半徑和表面積的影響，研究了材料（惰性或抑制劑）因素的重要性。除了這里考慮的這些參數(shù)和其他參數(shù)外，爆炸性塵埃的一些屬性對(duì)于確定惰化水平也很重要-爆炸性塵埃的成分，粒徑和濃度（Amyotte＆Pegg，1992）。惰性化水平是惰性化可燃粉塵/空氣混合物所需的抑制劑量。該抑制劑的量可以通過多種方式表達(dá)：?添加的惰性物質(zhì)在總固體混合物中的百分比（由惰性物質(zhì)和可燃粉塵組成）；?不可燃物在全部固體混合物中的百分比；稱為總不可燃物TIC或所添加惰性材料的質(zhì)量與可爆炸粉塵的質(zhì)量之比；稱為惰性比IR。
2.1惰化劑的組成
在惰性物質(zhì)組成的框架內(nèi)，許多因素很重要：比熱，反應(yīng)熱（分解），分解溫度和分解速率。這些因素中的第一個(gè)決定了塵埃云的總熱容量，而另一個(gè)決定了涉及惰性物質(zhì)的吸熱分解反應(yīng)的可能性。在以下來自Amyotteand Pegg（1992）的討論中擴(kuò)展了這些觀點(diǎn)。如Amyotte，Mintz和Pegg（1992）所述，在26升爆炸室內(nèi)使用三種不同的巖石粉塵進(jìn)行了測(cè)試：石灰石（98wt％CaCO3），白云石（w56 wt％CaCO3和w38 wt％MgCO3）和菱鎂礦（14 wt％的CaCO3和81 wt％的MgCO3），目的是確定巖屑分解的相對(duì)重要性。惰性劑具有相似的粒度分布，質(zhì)量平均直徑分別為25、30和28 mm。測(cè)試的爆炸性粉塵是來自新斯科舍省布雷頓角開發(fā)公司王子煤層的煤粉（質(zhì)量平均直徑為22毫米，揮發(fā)物含量為w35 wt％）。如果吸熱分解反應(yīng)起作用，人們就會(huì)預(yù)期對(duì)石灰石，白云石，菱鎂礦的惰化效果的遞增順序。該排名基于分解溫度，分別為825、750和350℃。
但是結(jié)果表明，這種有效性順序不存在。三種粉塵的惰化水平相同，即粉塵為84 wt％（TIC為86 wt％或IR為5.3）。
每個(gè)巖石粉塵中CaCO3和MgCO3的相對(duì)比例不影響爆炸惰化所需的惰性物質(zhì)的量。因此，在這些測(cè)試中主要的慣性機(jī)理是由于存在巖粉而使固體熱容量增加。從w0.9 kJ / kg K起，石灰石，白云石和菱鎂礦的比熱變化不大，比重均為3.0或略低。由于巖石粉塵的分解而導(dǎo)致的熱效應(yīng)的缺乏可通過在反應(yīng)區(qū)中的短停留時(shí)間來解釋。Hertzberg，Cashdollar，Zlochower和Ng（1984）已表明，石灰石的分解誘導(dǎo)時(shí)間比煤塵的揮發(fā)分誘導(dǎo)時(shí)間要短幾十倍，而其二氧化碳的半衰期是假設(shè)煤中的白云石和菱鎂礦存在類似的分解限制，則可以得出結(jié)論：與煤的揮發(fā)作用相比，巖屑的分解速度太慢（這是煤的均勻火焰?zhèn)鞑C(jī)理中的關(guān)鍵步驟）。煤炭粉末）。這種現(xiàn)象已經(jīng)被解釋為巖粉的“不及熱”惰性化效果（Hertzberg等，1984），這意味著由于巖粉分解而產(chǎn)生的附加熱負(fù)荷并不一定發(fā)生。然而，這種反應(yīng)熱效應(yīng)的潛在幅度非常顯著。Choi，Rahimian和Essenhigh（1986）在噴射攪拌反應(yīng)器系統(tǒng)中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，在適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r(shí)間和100％的分解下，石灰石的百分含量是必需的。不發(fā)生分解時(shí)，惰性氣體幾乎是所需惰性氣體的一半。前面的討論集中在粉塵爆炸惰性物質(zhì)的熱影響上。使用某些抑制劑也可能產(chǎn)生其他化學(xué)性質(zhì)的影響。概括地說，諸如石灰石之類的惰性物質(zhì)通過“排出”燃燒所需的熱量來惰性化或抑制粉塵爆炸，從而限制了火焰在未燃燒的燃料云中的傳播。該熱效應(yīng)主要?dú)w因于惰性材料的高熱容量，但是如果條件允許的話（例如，如果火焰區(qū)域中的停留時(shí)間足夠長(zhǎng)），還可能包括惰性物質(zhì)分解的貢獻(xiàn)。在CaCO3煅燒的情況下，這些分解作用將包括吸熱反應(yīng)熱以及通過分解產(chǎn)物（例如二氧化碳）對(duì)反應(yīng)區(qū)的稀釋。有效的惰化通常需要大量的這些熱抑制劑（回憶一下Amyotte等人，1992年的86 wt％TIC；另見Sapko，Weiss，Cashdollar，＆Zlochower，2000）。關(guān)于熱抑制劑防止火焰蔓延的方式的知識(shí)可應(yīng)用于其他可能看似無關(guān)的應(yīng)用。例如，在電力工業(yè)中，不完全燃燒和隨后的廢物流污染會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重的爆炸危險(xiǎn)。這是燃料殘留的問題，如粉煤灰污染粉煤灰時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)。煤如果以足夠的量存在于混合物中，則可作為潛在爆炸的燃料來源。但是，可以通過認(rèn)識(shí)到惰性塵埃（即粉煤灰）被可燃性粉塵（即煤塵）污染，只是將爆炸惰性化為“轉(zhuǎn)身”，來確定由燃料攜帶帶來的風(fēng)險(xiǎn)。潛在的現(xiàn)象是相同的，無論是試圖用粉煤灰對(duì)煤塵進(jìn)行熱惰性處理，還是試圖確定會(huì)導(dǎo)致所述粉煤灰和粉煤灰混合物爆炸的粉煤灰百分比（Amyotte等，2004； Dastidar＆Amyotte，2002）。圖2和圖3分別來自Amyotte, Basu, and Khan(2003)和Amyotte, Mintz, Pegg, Sun, and Wilkie (1991a)，分別展示了另一個(gè)例子，其中熱惰化劑行為的知識(shí)可以幫助解釋爆炸惰化以外的應(yīng)用結(jié)果。在Amyotte等人(2003)的研究中，主要目標(biāo)是確定在化石燃料發(fā)電廠的燃燒器燃料中(全部或部分)用石油焦代替煤所能帶來的粉塵爆炸危險(xiǎn)的降低程度。
圖 2通過使用煤和石油焦的混合燃料來降低壓力上升速率（來自Amyotte等，2003）。
圖2給出了Siwek20-L容器對(duì)煤和石油焦的混合燃料進(jìn)行測(cè)試的壓力上升率數(shù)據(jù)。壓力上升率從石油焦混合物開始基本上呈現(xiàn)出總體下降的趨勢(shì)。該趨勢(shì)類似于圖3中的趨勢(shì)，圖3顯示了白云石混合物對(duì)新斯科舍省典型煤塵產(chǎn)生的壓力上升率降低。（Amyotte等，1991a）。石油焦雖然顯然不是完全惰性的，但其揮發(fā)物含量確實(shí)比煤炭低得多，因此，當(dāng)與煤粉燃料混合使用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“類似惰性”的影響。這個(gè)類比也適用于爆炸超壓的結(jié)果。如Amyotte等人所述。 （2003年），白云石或石油焦與煤塵的混合物導(dǎo)致爆炸超壓降低只有相對(duì)較高的添加劑百分比。
圖 3混合白云石（巖粉）對(duì)煤粉壓力上升速率的影響（來自Amyotte等，1991a）。如前所述，一些惰性物質(zhì)除了具有吸收熱能的物理機(jī)制外，還具有施加化學(xué)影響的能力。這些抑制劑通過自由基捕獲作用終止鏈支化反應(yīng)，從而化學(xué)參與燃燒過程，從而在火焰?zhèn)鞑ミ^程中提供動(dòng)力學(xué)干擾。Chatrathi和Going（2000）將哈隆1301（CF3Br）描述為化學(xué)上參與燃燒反應(yīng)的惰性劑的一個(gè)實(shí)例，與先前描述的巖粉相反，后者主要是物理（即熱）惰性劑。Moore（1996）和Swift（1988）的論文還提供了對(duì)各種惰性（抑制劑）劑及其功效的很好的概述。尤其值得一提的是，摩爾對(duì)化學(xué)工業(yè)在90年代中期為確保鹵代烴的替代而做出的描述，因?yàn)檫@些抑制劑由于消耗臭氧層而被替代。惰性物質(zhì)磷酸一銨（NH4H2PO4或MAP）和碳酸氫鈉（NaHCO3或SBC）被認(rèn)為通過物理和化學(xué)手段都可以作為爆炸抑制劑（Chatrathi＆Going，2000）。作者和同事在Fike 1-m3室（Chatrathi和Going，2000年；Dastidar，Amyotte，Going和Chatrathi，1998年，1999年）和Siwek 20-L室（Dastidar和Amyotte，2002年）中對(duì)這些材料進(jìn)行了廣泛的測(cè)試。）。所測(cè)試的爆炸性粉塵為鋁，蒽醌和聚乙烯棉布（玉米淀粉和匹茲堡粉煤以及惰性石灰石，程度較?。＿@些測(cè)試的主要目的是研究一種可燃性參數(shù)，即最小惰化濃度或MIC（如本文后續(xù)部分所述）。我們感興趣的是chatrathi和go(2000)以及Dastidar等人(1999)的圖4 (1-m3惰化測(cè)試)。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)代表給定的燃料/惰性混合物的爆炸極限。他們已經(jīng)通過平均測(cè)試產(chǎn)生爆炸的最高慣性濃度和測(cè)試在給定燃料濃度下不產(chǎn)生爆炸的最低慣性濃度進(jìn)行了插值。圖中每條曲線左邊的面積。4表示燃料/惰性混合物的可爆炸區(qū)域。每條曲線右邊的面積代表該曲線的可開采面積;這里有足夠的惰性物質(zhì)來防止爆炸。每條曲線的“前端”(包絡(luò)線)代表能防止爆炸的最小的慣性量，而不管燃料濃度如何。前面提到的MIC。
圖 4用碳酸氫鈉，磷酸一銨和石灰石作為惰性物質(zhì)的匹茲堡粉煤灰惰化包膜；實(shí)驗(yàn)是在球形的1-m 3室中使用兩個(gè)5 kJ點(diǎn)火器作為點(diǎn)火源進(jìn)行的（來自Chatrathi和Going，2000年； Dastidar等人，1999年）。
圖4清楚地表明，對(duì)于惰化匹茲堡粉煤（PPC），石灰石是最無效的抑制劑，而MAP是最有效的抑制劑。發(fā)生這種現(xiàn)象的原因是石灰石無法在快速推進(jìn)的火焰前壁分解（Chatrathiand Going，2000）。另外，預(yù)期MAP和SBC的化學(xué)抑制特性將增強(qiáng)其對(duì)石灰石的有效性。應(yīng)該注意的是，MAP的性能優(yōu)于SBC。燃料和惰性測(cè)試的所有組合都不適用4（Chatrathi和Going，2000； Dastidar和Amyotte，2002； Dastidar等人，1998，1999）。這意味著，正如預(yù)期的那樣，惰性劑的有效性取決于爆炸性粉塵的成分。此外，正如Amrogowicz和Kordylewski（1991）所證明的那樣，這種有效性還可能取決于應(yīng)用程序是惰化還是抑制。他們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一套可燃粉塵（三聚氰胺，木屑，小麥粉和煤粉），MAP的惰化作用比SBC更好，而SBC的抑制作用則好于MAP（取決于抑制劑的濃度）。
2.2.惰化劑的粒徑
考慮粒度是粉塵爆炸測(cè)試，研究和數(shù)據(jù)解釋的關(guān)鍵要素。減少爆炸性粉塵粒徑的作用是多種多樣的，并且是公認(rèn)的；例如，其中包括最大爆炸壓力Pmax的增加，最大壓力上升速率（dP / dt）max的潛在顯著增加以及最小爆炸濃度MEC的降低（Amyotte，Mintz， Pegg，Sun，＆Wilkie，1991b; Cashdollar，2000）。通過在整個(gè)尺寸分布中減小粒徑來減小可爆粉塵的質(zhì)量平均直徑也可以顯著提高惰化水平（Amyotteet等，1991b）。關(guān)于惰化劑的粒徑，可以做出一般性的結(jié)論，即給定惰化劑的較小粒度比較大粒度的餾分在爆炸惰性和抑制方面更有效。這種說法是有局限性的；超細(xì)惰性物質(zhì)可能會(huì)聚結(jié)，從而抵消了減小抑制劑粒徑的預(yù)期好處，而非常粗大的粒徑則幾乎沒有增量的惰性作用。但是，總的來說，可以確定的是，惰化劑直徑的減小會(huì)導(dǎo)致惰性性能的提高。Hertzberg等人已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。（1984年），由MAP撰寫，作者和同事參與了粉煤灰的研究（Dastidar等，2002b； Amyotte等，2004）。對(duì)白云石粒度對(duì)煤塵惰化要求的影響進(jìn)行了初步研究（Amyotte等，1992），促使后來進(jìn)行了更全面的研究（Amyotte，Mintz和Pegg，1995； Dastidar，Amyotte和Pegg，1997）。在Amyotte等人的后續(xù)研究中。（1995年），測(cè)試是使用26L球形腔進(jìn)行的；該測(cè)試矩陣結(jié)合了兩個(gè)大小的煤（細(xì)煤和粗煤）以及石灰石的幾種寬窄粒度分布。較寬的石灰石級(jí)分的使用確保了這項(xiàng)工作的實(shí)用性，而窄尺寸的石灰石則可以從研究結(jié)果中得出更基本的結(jié)論。
圖 5石灰石粒度對(duì)礦化水平的影響石灰?guī)r的窄尺寸(來自Amyotte等人，1995年)。
Amyotte等人(1995)的圖5顯示了石灰石質(zhì)量平均直徑對(duì)礦化水平的影響。。圖5中的數(shù)據(jù)趨勢(shì)與針對(duì)大型石灰石測(cè)試所確定的趨勢(shì)相似，因此證實(shí)了國(guó)外巖石塵埃粒度分布中的細(xì)?。?/span>20 mm）顆粒對(duì)爆炸惰化的貢獻(xiàn)最大。圖5還假設(shè)存在一個(gè)平均粒子直徑，在該直徑以上，惰化水平基本上保持不變。這種“特征直徑”對(duì)于最終煤是65毫米，對(duì)于粗煤是80毫米。前段所述的發(fā)現(xiàn)可以得出這樣的結(jié)論：粉塵的較寬粒度分布可以認(rèn)為是一系列較窄的粒度分布，每種粒度分布均對(duì)惰性化水平有所貢獻(xiàn)。這種貢獻(xiàn)將與小至一定特征直徑的粉塵顆粒大小無關(guān)（參見圖5）。小于此特征直徑的巖石粉塵顆粒會(huì)根據(jù)其相對(duì)豐度影響惰化程度。通過回想起巖石塵埃（石灰石，白云石等）抑制了熱手段傳播的塵?；鹧妫梢岳斫鈱?duì)此行為負(fù)責(zé)的潛在現(xiàn)象。減少巖粉塵的粒徑會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)增加巖粉塵的表面積，進(jìn)而導(dǎo)致更大的輻射熱吸收。還存在較小的粉塵顆粒能夠足夠快地分解的可能性，以至于惰性物質(zhì)的分解不是煤粉脫揮發(fā)分的速率限制步驟。
2.3.可燃?xì)怏w的共存
易燃?xì)怏w和易爆粉塵的混合混合物是工業(yè)中特別關(guān)注的問題，而在地下煤礦行業(yè)中，甲烷的存在通常與煤塵共存（Amyotte＆Pegg，1993）。與顆粒大小的影響類似，可燃?xì)怏w的共存對(duì)燃料粉塵的爆炸性參數(shù)的影響是公認(rèn)的（Amyotte等，1991b; Cashdollar，2000）。在惰性氣體中，易燃?xì)怏w并存會(huì)導(dǎo)致惰化水平的增加。這再次是公認(rèn)的（Amyotte等，1995，1991a）。
惰化水平增加的幅度可能很明顯。例如，在Amyotte等人進(jìn)行的一系列26-L測(cè)試中。（1991a），通過向氧化性氣氛中加入2％（體積）的甲烷，對(duì)一種被研究的粉塵的惰化水平從84％（重量）白云石提高到89％（重量）白云石。當(dāng)不存在甲烷時(shí)（即84！1.06Z89），白云石的百分比增加僅為其值的6％，而對(duì)于給定質(zhì)量的煤塵，白云石的實(shí)際質(zhì)量增加了54％。這是由于當(dāng)巖粉質(zhì)量與巖粉百分率成函數(shù)關(guān)系時(shí)觀察到的指數(shù)關(guān)系引起的。對(duì)于看似適度的百分比增加，增加的質(zhì)量可能會(huì)很大。
對(duì)于煤炭開采業(yè)，以上討論表明，應(yīng)用于甲烷的巖粉效率極低?？紤]到本質(zhì)上是氣相火焰?zhèn)鞑?，必須在煤塵爆炸過程中將其阻止，結(jié)果還有助于解釋為什么即使在沒有甲烷的情況下也需要大量的巖屑。從更一般的角度來看，這些數(shù)據(jù)表明，僅在存在爆炸性粉塵的情況下，將惰化水平應(yīng)用于固態(tài)和氣態(tài)燃料的混合混合物時(shí)，可能就完全不足。
2.4.點(diǎn)火能
點(diǎn)火能量和設(shè)備規(guī)模也是粉塵爆炸性測(cè)試中不可分割的一部分。測(cè)試設(shè)備的尺寸和幾何形狀在選擇點(diǎn)火源強(qiáng)度方面起著重要作用。不僅要確定惰化水平，還要確定其他參數(shù)，例如MEC（Chawla，Amyotte和Pegg，1996）和LOC（限制氧氣濃度）（Going，Chatrathi和Cashdollar，2000）。這些都是極限火焰條件，在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試設(shè)備中測(cè)量，這些條件在很大程度上取決于所施加的點(diǎn)火能量。當(dāng)點(diǎn)火源（以及由此點(diǎn)火源產(chǎn)生的火焰）比容器容積大時(shí)，會(huì)發(fā)生爆炸的超速擴(kuò)散。如Dastidar，Amyotte，Going和Chatrathi（2001）所述，這有兩個(gè)后果。首先，它改變了粉塵云的初始測(cè)試條件（升高了溫度），從而可能使不可爆炸的粉塵爆炸了;其次，它還可能導(dǎo)致點(diǎn)火器火焰中的粉塵燃燒，但沒有真正傳播到點(diǎn)火源之外。由于點(diǎn)火源體積是測(cè)試體積的很大一部分，因此粉塵似乎會(huì)爆炸，因此會(huì)過高估計(jì)過壓和壓力上升速率。這些考慮因素的明確含義是，惰性水平（以及MEC和LOC）不是特定材料的基本參數(shù)（至少是在標(biāo)準(zhǔn)粉塵易爆性測(cè)試設(shè)備中進(jìn)行了測(cè)量）。
圖 6點(diǎn)火能量對(duì)礦化煤塵被巖屑惰性化的影響（Dastidar等，1997）。Dastidar等人(1997)的圖6定量地說明了爆炸過量的影響。在這些Siwek 20-Lvessel試驗(yàn)中，礦用煤塵(白云石)與巖石塵(白云石)進(jìn)行惰化，點(diǎn)火能量為0.25 ~ 20 kJ，煤塵濃度為500 g/m3。如圖6所示，隨著巖粉濃度的增加，測(cè)試的所有點(diǎn)火能的爆炸超壓(Pm)減小。當(dāng)加入足夠多的巖屑后，巖心完全惰化，不可能發(fā)生爆炸(爆炸超壓降至Pm Z1 bar(g)爆炸準(zhǔn)則以下即為證明)。圖6中存在著廣泛的惰化水平，從點(diǎn)火能量為0.25 kJ、重量為50%以下的白云石到點(diǎn)火能量為20 kJ、重量為80%以上的白云石。用于工業(yè)應(yīng)用的惰化水平的選擇完全取決于被保護(hù)設(shè)備的尺寸和幾何形狀。換句話說，選擇“正確”的惰化水平需要了解在比實(shí)驗(yàn)室規(guī)模更大的艙室中測(cè)量的惰化水平(即(O20 L).
圖 7著火能(和容器容積)對(duì)SBC對(duì)玉米淀粉惰化需求的影響(Dastidar & Amyotte,2002)。
在進(jìn)行設(shè)備規(guī)模檢查之前，Dastidar和Amyotte（2002）的圖7作為點(diǎn)火能量對(duì)惰化水平影響的替代表示。如前所述，Dastidar和Amyotte（2002）的研究涉及Siwek 20-L容器測(cè)試，并與Dastidar等人的Fike 1-m3容器測(cè)試進(jìn)行了比較。（1998，1999）。這里有趣的是用SBC惰化的玉米淀粉的20室結(jié)果；數(shù)據(jù)以類似于圖4所示的惰性或易燃性包絡(luò)表示。圖7說明將20 L的燃燒室點(diǎn)火能量從5 kJ降低到1 kJ，將MIC從w1500降低到500 g / m3。（回想起MIC，即最小惰性濃度，是無論燃料濃度如何，都能防止爆炸的最小惰性量。換句話說，MIC只是表達(dá)給定可爆炸粉末惰性水平的一種替代方法。）
2.5.被保護(hù)設(shè)備的規(guī)模
在研究最大爆炸壓力和最大壓力上升速率的參數(shù)時(shí)，粉塵爆炸測(cè)試和研究領(lǐng)域中，容器尺寸和幾何形狀的重要性已得到公認(rèn)。最小體積為20L且具有球形或近球形幾何形狀（加上10kJ點(diǎn)火能量）對(duì)于測(cè)量適用于工業(yè)規(guī)模設(shè)備的Pmax和（dP/dt）max值至關(guān)重要。關(guān)于MEC和LOC的極限火焰條件，適用類似的尺寸和幾何構(gòu)想。Chawla等人的工作說明了在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的試驗(yàn)箱（20L）和中等規(guī)模的試驗(yàn)箱（1m3）之間進(jìn)行MEC和LOC比較的必要性。（1996）和Goinget等。（2000）。這些比較是必要的規(guī)格適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火能量，產(chǎn)生的數(shù)值MEC和LOC適用于工業(yè)場(chǎng)景。
確切地說，相同的考慮因素適用于確定惰性水平，而這些惰性水平的相關(guān)性超出了所測(cè)量的特定測(cè)試設(shè)備?；氐綀D7，可以看出，從1-m3腔室得到的惰性結(jié)果可以通過以下公式近似得出：僅當(dāng)20L腔室中的點(diǎn)火能量降低到1kJ時(shí)才顯示20L值。這是20腔室中的能量水平，預(yù)計(jì)不會(huì)過度驅(qū)動(dòng)燃料/惰性系統(tǒng)，就像10-kJ較高的點(diǎn)火能量不會(huì)過度驅(qū)動(dòng)較大的1-m3體積一樣。因此，得出的結(jié)論是，如果將圍墻容積設(shè)為1m3，則在5kJ點(diǎn)火能量和20L試驗(yàn)體積的條件下測(cè)得的玉米淀粉/MAP惰性水平會(huì)過高。
圖 8匹茲堡用MAP惰化的粉煤在不同點(diǎn)火能量下的1 m 3和20 L室惰化曲線的比較（來自Dastidar＆Amyotte，2002）。
Dastidar和Amyotte（2002）的圖8顯示了用1M3（10kK點(diǎn)火能）和20L（0.5、1、2.5和5kJ點(diǎn)火能）的磷酸一銨惰化的匹茲堡粉煤的惰性壁。顯然，將點(diǎn)火能量從5kJ降低會(huì)導(dǎo)致20L惰性水平接近在1m3室內(nèi)測(cè)量的水平。盡管Dastidar和Amyotte（2002）研究了碳?jí)m，但鋁粉并不需要將20L點(diǎn)火能量從5kJ降低到在兩個(gè)燃燒室中產(chǎn)生相似的結(jié)果。這種情況清楚地表明，在20L的燃燒室中產(chǎn)生類似于1m3體積的惰化結(jié)果所需的點(diǎn)火能量取決于所測(cè)試的易爆材料。在一項(xiàng)伴隨研究中，Dastidar等人（2001年）調(diào)查了煤灰粉在20-L和1-m3體積中爆炸的惰性。解釋這項(xiàng)工作的結(jié)果的關(guān)鍵是，從大規(guī)模礦山測(cè)試獲得的煤塵/石灰石混合物惰性水平數(shù)據(jù)的可用性。有大量證據(jù)表明，在Siwek20-L燃燒室（Dastidar等，2001）或NIOSH20-L燃燒室（Cashdollar，2000）中需要5kJ的點(diǎn)火能量，以匹配確定的煤塵/石灰石惰性化水平。有趣的是，Dastidar等人在NIOSHLynn湖實(shí)驗(yàn)礦中（Sapko等，2000）。（2001年）表明，Siwek20-L燃燒室（在1–10kJ的點(diǎn)火能量范圍內(nèi)）的煤塵/石灰石惰化水平始終高于在Fike1-m3燃燒室中（在5–9kJ的點(diǎn)火能量范圍內(nèi)）測(cè)量的30kJ）。如前所述，在惰化水平表示的極限火焰條件下，預(yù)計(jì)較高的點(diǎn)火能量會(huì)使20-L的燃燒室過載，但不會(huì)使1-m3的燃燒室充滿爆炸性粉塵和惰性氣體的混合物。在研究20-L，1-m3和礦級(jí)煤塵/巖石塵埃惰化水平之間的這種相似性時(shí)，似乎必須考慮能量密度以及容器的幾何形狀。為了與具有高L/D比的容器進(jìn)行比較，在這種情況下可能會(huì)由于壓力堆積而導(dǎo)致火焰加速（例如，礦井），因此在20 L腔室中需要高能量密度才能產(chǎn)生類似的慣性結(jié)果。在具有較低L/D比的燃燒室中，燃燒的塵埃云中傳播的火焰前鋒將在大約同一時(shí)間到達(dá)容器壁（考慮到浮力和湍流因素），因此需要較低的點(diǎn)火能量密度。
來源：Paul R. Amyotte. Solid inertants and their use in dust explosion prevention and mitigation[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries,2005,19(2).
