[科普中国]-最小点火能-

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。

简介最小点火能也称为引燃能、最小火花引燃能或者临界点火能，是指使可燃气体和空气的混合物起火所必需的能量临界值，是引起一定浓度可燃物质或爆炸所需要的最小能量。

混合气体的浓度对点火能量有较大的影响，通常可燃气体浓度高于化学计量浓度时，所需要的点火能量为最小。或点火源的能量小于最小能量，可燃物就不能着火。所以最小点火能量也是一个衡量可燃气体、蒸气、粉尘燃烧爆炸危险性的重要参数。对于释放能量很小的撞击摩擦火花、静电火花，其能量是否大于最小点火能量。是判定其能否作为火源引发火灾爆炸事故的重要条件。1

概念与计算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。可用电火花法测定最小点火能，即在放电电极上并联一定容量的电容，设其电容最为C（F）。当电极上的火花电压为U（V）时，放电能量E（J）可用下式计算：

E=0.5C·U2

粉尘云最小点火能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（1.2L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。2

以表是一些粉末的爆炸特性数据：

|| ||

可燃气体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）。

当混合气的温度或压力升高时，所需临界点火能减小；反之，在低温、低压条件下，混合气点燃所需临界点火能增大。不饱和烃所需临界点火能比饱和烃的临界点火能要高。1

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，其引燃界限见下表。

|| || 非导体放电的引燃界限

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。2

最小点火能的确定真正对安全生产有实际指导意义的是介质的最小点火能量，即物质的静电火花极限感度。

在某介质的最敏感状态下，进行发火试验，并计算静电火花极限感度。具体的方法是：

一、百万分之一安全限

由发火试验计算出50%发火能E50和标准偏差σ，按照正态分布求得10-8发火率对应的发火能E0。E0就是极限感度，意义为：E0达到的火花只能引起百万分之一的发火率，算为安全。

E0=E50 - 4.75σ

值的指出的是，用少量样品计算的标准偏差σ不可靠。

二、取E0发火能的1/20作为静电火花极限感度

E0=（1/20）E50

当标准偏差小于均值E0的1/5时，E0=E50/20所对应的发火率就小于百万分之一。这是目前国内外常采用一种较为可靠的方法。3

扩展粉尘危害浮在空气中的粉尘往往会给人类的生命和财产带来巨大的危害。其危害之一是污染大气，影响人类的健康。飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分，如铬，锰，镉，铅，汞，砷等。当人体吸入粉尘后，小于5μm的微粒，极易深入肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，有时还会引起肺癌。沉积在肺部的污染物一旦被溶解，就会直接侵入血液，引起血液中毒，未被溶解的污染物，也可能被细胞所吸收，导致细胞结构的破坏。此外，粉尘还会沾污建筑物，使有价值的古代建筑遭受腐蚀。降落在植物叶面的粉尘会阻碍光合作用，抑制其生长。

粉尘危害之二是爆炸。相传，早在风车水磨时代，就曾发生过一系列磨坊粮食粉尘爆炸事故。到了20世纪，随着工业的发展，粉尘爆炸事故更是屡见不鲜，爆炸粉尘的种类也越来越多。据统计，1913～1973年间美国仅工农业方面就发生过72次比较严重的粉尘爆炸事故。1919年俄亥俄州一家淀粉厂发生粉尘爆炸，厂房几乎全部被毁，有43人丧生。日本1952～1975年共发生重大粉尘爆炸事故177次，累计死亡75人，受伤410人。

1977年美国路易斯安那州一座现代化粮库发生爆炸，造成一半以上粮食简仓被毁，连办公大楼也未幸免，36人死亡，直接经济损失达3000万美元。英国和加拿大在化工和造纸等行业中也发生过多起粉尘爆炸事故，仅英国就243次，死伤204人。3

危害的避免粉尘虽然会发生爆炸，但若采取可靠的措施还是可以避免的，防范的措施应着眼于发爆的条件：控制粉尘浓度；杜绝起燃点；减低空气中氧的浓度；采取有效降尘措施；建立预报系统；设置爆炸压力泄放口等。此外，在管理上建立必要的规章制度，落实管理措施也是非常必要的。

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何星 - 副教授 - 上海交通大学