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的某個初始值開始，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，這取決于爆炸檢測系統(tǒng)。然后該曲線迅速增加，并隨著抑制劑推進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)計特征（例如，檢測器的數(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，該交點表示緩解爆炸所需的抑制劑量與縱坐標（即零時的抑制劑要求）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，標題為：添加不可燃粉塵進行惰化和自動爆炸抑制。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)機會利用惰性粉末降低風險的潛力很重要。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、可燃氣體的共存、點火能以及被保護設(shè)備的規(guī)模。前兩個因素與惰性材料本身有關(guān)，后三個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：?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決定了塵埃云的總熱容量，而另一個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）的討論中擴展了這些觀點。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行了測試：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，人們就會預(yù)期對石灰石，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）。
每個巖石粉塵中CaCO3和MgCO3的相對比例不影響爆炸惰化所需的惰性物質(zhì)的量。因此，在這些測試中主要的慣性機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)中的短停留時間來解釋。Hertzberg，Cashdollar，Zlochower和Ng（1984）已表明，石灰石的分解誘導(dǎo)時間比煤塵的揮發(fā)分誘導(dǎo)時間要短幾十倍，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)中進行的實驗表明，在適當?shù)耐Ａ魰r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，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)主要歸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)域中的停留時間足夠長），還可能包括惰性物質(zhì)分解的貢獻。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構(gòu)成嚴重的爆炸危險。這是燃料殘留的問題，如粉煤灰污染粉煤灰時可能會出現(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，可以通過認識到惰性塵埃（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險。潛在的現(xiàn)象是相同的，無論是試圖用粉煤灰對煤塵進行熱惰性處理，還是試圖確定會導(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)，分別展示了另一個例子，其中熱惰化劑行為的知識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容器對煤和石油焦的混合燃料進行測試的壓力上升率數(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。該趨勢類似于圖3中的趨勢，圖3顯示了白云石混合物對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)物含量確實比煤炭低得多，因此，當與煤粉燃料混合使用時，會產(chǎn)生“類似惰性”的影響。這個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較高的添加劑百分比。
圖 3混合白云石（巖粉）對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制外，還具有施加化學影響的能力。這些抑制劑通過自由基捕獲作用終止鏈支化反應(yīng)，從而化學參與燃燒過程，從而在火焰?zhèn)鞑ミ^程中提供動力學干擾。Chatrathi和Going（2000）將哈隆1301（CF3Br）描述為化學上參與燃燒反應(yīng)的惰性劑的一個實例，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，摩爾對化學工業(yè)在90年代中期為確保鹵代烴的替代而做出的描述，因為這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）被認為通過物理和化學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）中對這些材料進行了廣泛的測試。）。所測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?。?。這些測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惰化測試)。這些數(shù)據(jù)點代表給定的燃料/惰性混合物的爆炸極限。他們已經(jīng)通過平均測試產(chǎn)生爆炸的最高慣性濃度和測試在給定燃料濃度下不產(chǎn)生爆炸的最低慣性濃度進行了插值。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；實驗是在球形的1-m 3室中使用兩個5 kJ點火器作為點火源進行的（來自Chatrathi和Going，2000年； Dastidar等人，1999年）。
圖4清楚地表明，對于惰化匹茲堡粉煤（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的火焰前壁分解（Chatrathiand Going，2000）。另外，預(yù)期MAP和SBC的化學抑制特性將增強其對石灰石的有效性。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；超細惰性物質(zhì)可能會聚結(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導(dǎo)致惰性性能的提高。Hertzberg等人已經(jīng)證明了這一點。（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）。對白云石粒度對煤塵惰化要求的影響進行了初步研究（Amyotte等，1992），促使后來進行了更全面的研究（Amyotte，Mintz和Pegg，1995； Dastidar，Amyotte和Pegg，1997）。在Amyotte等人的后續(xù)研究中。（1995年），測試是使用26L球形腔進行的；該測試矩陣結(jié)合了兩個大小的煤（細煤和粗煤）以及石灰石的幾種寬窄粒度分布。較寬的石灰石級分的使用確保了這項工作的實用性，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)量平均直徑對礦化水平的影響。。圖5中的數(shù)據(jù)趨勢與針對大型石灰石測試所確定的趨勢相似，因此證實了國外巖石塵埃粒度分布中的細?。?/span>20 mm）顆粒對爆炸惰化的貢獻最大。圖5還假設(shè)存在一個平均粒子直徑，在該直徑以上，惰化水平基本上保持不變。這種“特征直徑”對于最終煤是65毫米，對于粗煤是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為是一系列較窄的粒度分布，每種粒度分布均對惰性化水平有所貢獻。這種貢獻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根據(jù)其相對豐度影響惰化程度。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Υ诵袨樨撠煹臐撛诂F(xiàn)象。減少巖粉塵的粒徑會導(dǎo)致相應(yīng)增加巖粉塵的表面積，進而導(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.可燃氣體的共存
易燃氣體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，可燃氣體的共存對燃料粉塵的爆炸性參數(shù)的影響是公認的（Amyotte等，1991b; Cashdollar，2000）。在惰性氣體中，易燃氣體并存會導(dǎo)致惰化水平的增加。這再次是公認的（Amyotte等，1995，1991a）。
惰化水平增加的幅度可能很明顯。例如，在Amyotte等人進行的一系列26-L測試中。（1991a），通過向氧化性氣氛中加入2％（體積）的甲烷，對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。當不存在甲烷時（即84！1.06Z89），白云石的百分比增加僅為其值的6％，而對于給定質(zhì)量的煤塵，白云石的實際質(zhì)量增加了54％。這是由于當巖粉質(zhì)量與巖粉百分率成函數(shù)關(guān)系時觀察到的指數(shù)關(guān)系引起的。對于看似適度的百分比增加，增加的質(zhì)量可能會很大。
對于煤炭開采業(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，可能就完全不足。
2.4.點火能
點火能量和設(shè)備規(guī)模也是粉塵爆炸性測試中不可分割的一部分。測試設(shè)備的尺寸和幾何形狀在選擇點火源強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，在標準測試設(shè)備中測量，這些條件在很大程度上取決于所施加的點火能量。當點火源（以及由此點火源產(chǎn)生的火焰）比容器容積大時，會發(fā)生爆炸的超速擴散。如Dastidar，Amyotte，Going和Chatrathi（2001）所述，這有兩個后果。首先，它改變了粉塵云的初始測試條件（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)致點火器火焰中的粉塵燃燒，但沒有真正傳播到點火源之外。由于點火源體積是測試體積的很大一部分，因此粉塵似乎會爆炸，因此會過高估計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)（至少是在標準粉塵易爆性測試設(shè)備中進行了測量）。
圖 6點火能量對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試驗中，礦用煤塵(白云石)與巖石塵(白云石)進行惰化，點火能量為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，測試的所有點火能的爆炸超壓(Pm)減小。當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)爆炸準則以下即為證明)。圖6中存在著廣泛的惰化水平，從點火能量為0.25 kJ、重量為50%以下的白云石到點火能量為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驗室規(guī)模更大的艙室中測量的惰化水平(即(O20 L).
圖 7著火能(和容器容積)對SBC對玉米淀粉惰化需求的影響(Dastidar & Amyotte,2002)。
在進行設(shè)備規(guī)模檢查之前，Dastidar和Amyotte（2002）的圖7作為點火能量對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容器測試，并與Dastidar等人的Fike 1-m3容器測試進行了比較。（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只是表達給定可爆炸粉末惰性水平的一種替代方法。）
2.5.被保護設(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，粉塵爆炸測試和研究領(lǐng)域中，容器尺寸和幾何形狀的重要性已得到公認。最小體積為20L且具有球形或近球形幾何形狀（加上10kJ點火能量）對于測量適用于工業(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驗室規(guī)模的試驗箱（20L）和中等規(guī)模的試驗箱（1m3）之間進行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?shù)狞c火能量，產(chǎn)生的數(shù)值MEC和LOC適用于工業(yè)場景。
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)性超出了所測量的特定測試設(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20L腔室中的點火能量降低到1kJ時才顯示20L值。這是20腔室中的能量水平，預(yù)計不會過度驅(qū)動燃料/惰性系統(tǒng)，就像10-kJ較高的點火能量不會過度驅(qū)動較大的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點火能量和20L試驗體積的條件下測得的玉米淀粉/MAP惰性水平會過高。
圖 8匹茲堡用MAP惰化的粉煤在不同點火能量下的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點火能）和20L（0.5、1、2.5和5kJ點火能）的磷酸一銨惰化的匹茲堡粉煤的惰性壁。顯然，將點火能量從5kJ降低會導(dǎo)致20L惰性水平接近在1m3室內(nèi)測量的水平。盡管Dastidar和Amyotte（2002）研究了碳塵，但鋁粉并不需要將20L點火能量從5kJ降低到在兩個燃燒室中產(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)果所需的點火能量取決于所測試的易爆材料。在一項伴隨研究中，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。解釋這項工作的結(jié)果的關(guān)鍵是，從大規(guī)模礦山測試獲得的煤塵/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湖實驗礦中（Sapko等，2000）。（2001年）表明，Siwek20-L燃燒室（在1–10kJ的點火能量范圍內(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的點火能量范圍內(nèi)）測量的30kJ）。如前所述，在惰化水平表示的極限火焰條件下，預(yù)計較高的點火能量會使20-L的燃燒室過載，但不會使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和礦級煤塵/巖石塵埃惰化水平之間的這種相似性時，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比的容器進行比較，在這種情況下可能會由于壓力堆積而導(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間到達容器壁（考慮到浮力和湍流因素），因此需要較低的點火能量密度。
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).
