摘 要

粉体工业近年来处于高速发展状态，由于可燃性粉尘种类较多，物理性质、化学性质以及爆炸危险性存在较大的差异，而且国内粉尘爆炸事故高发趋势比较明显，因此对可燃性粉尘进行分级研究对于粉尘爆炸的预防和控制有着重要的作用。本文综合了目前国内外提出的可燃性粉尘分级方法以及相关的研究，考虑了粉尘爆炸的六个关键参数：粉尘颗粒直径（PD）、最低着火温度（MIT）、极限氧气浓度（LOC）、最小点燃能量（MIE）、最小爆炸浓度（MEC）以及最大爆炸压力（P_max），尝试提出了一种基于爆炸参数的粉尘爆炸危险性分级评估方法。本文研究内容主要如下：

1）从标准文献或相关的数据库中收集的相关数据，粉尘类型有粮食类粉尘、煤炭产品、塑料、金属、棉花、木屑等。

2）结合爆炸指数Kst值，将P_max作为主要参考指标对粉尘爆炸的危险等级进行分级。

3）建立粉尘爆炸影响性参数与严重性参数之间的关系，利用条件概率法评估粉尘爆炸产生特定严重程度的可能性，联合概率求取不同危险等级下粉尘爆炸发生的总概率。

4）获取一种粉尘爆炸危险性分级评估模型，实现对本文所研究粉尘类型的危险程度的分级。

关键词：粉尘爆炸；爆炸参数；粉尘危险性分级；特定严重程度；危险等级

Abstract

The powder industry is in a state of rapid development in recent years. Because there are many kinds of flammable dust, there are great differences in physical properties, chemical properties, and explosion risks, and the high incidence of dust explosion accidents in the country is relatively obvious. Therefore, grading research on flammable dust plays an important role in the prevention and control of dust explosions. In this paper, the flammable dust classification methods and related researches proposed at home and abroad are integrated, and six key parameters of dust explosion are considered：dust particle diameter (PD), minimum The ignition temperature (MIT), the limiting oxygen concentration (LOC), minimum ignition energy (MIE), minimum explosion concentration (MEC)and the maximum explosion pressure (P_max) were tried to propose a method for assessing the dust explosion hazard rating based on explosion parameters. The main content of this article is as follows：

1) The relevant data collected from the standard literature or related database, dust types include grain dust, coal products, plastics, metals, cotton, sawdust and so on.
2) Combining the explosion index Kst with P_max as the main reference to classify the dust explosion hazard rating.
3) Establishing the relationship between the dust explosion impact parameters and the severity parameters, using the conditional probability method to assess the probability of a dust explosion producing a specific severity, and the joint probability to determine the total probability of dust explosions occurring under different hazard levels.

4) Obtain a dust explosion hazard grading assessment model to achieve a grading of the hazard levels of the dust types studied in this paper.

Key Words：dust explosion；explosion parameters；dust hazard classification； specific severity；danger classes

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1粉尘爆炸 1

1.1.1粉尘爆炸定义 1

1.1.2粉尘爆炸条件及过程 1

1.1.3粉尘爆炸特点与危害 1

1.2分级目的以及意义 2

1.3粉尘爆炸危险性分级研究现状 3

1.3.1粉尘爆炸危险性分级研究方向 3

1.3.2国外研究现状 3

1.3.3国内研究现状 4

1.4粉尘爆炸关键参数 5

1.5本章小结 5

第2章 粉尘爆炸危险性分级评估方法 7

2.1 识别危险 7

2.2 收集数据 7

2.3 分析数据 7

2.4 粉尘危险性分级标准 9

2.5粉尘爆炸产生特定严重程度的概率 12

2.6本章小结 12

第3章 粉尘爆炸危险性分级评估模型 13

3.1 联合概率方程 13

3.2 粉尘爆炸参数分布函数 14

3.3 危险性分级评估方法建模 19

3.4本章小结 25

第4章 粉尘爆炸危险性分级评估模型检验 26

4.1模型的使用与检验 26

4.2本章小结 28

第5章 讨论 29

第6章 结论 30

参考文献 31

附录 33

附A1粉尘爆炸关键参数概率密度源代码 33

附A2粉尘爆炸关键参数在四个危险等级下的概率累积分布源代码 35

致谢 42

第1章 绪论

1.1粉尘爆炸

粉尘爆炸定义

粉体工业的发展，即有益于人类，同时也给人类社会造成危害。粉尘爆炸存在于各种涉粉工业场所中，在可燃性粉尘的加工或者处理过程中，以产品或者伴生粉尘的形式出现。

粉尘爆炸指可燃性粉尘在空气中悬浮形成粉尘云的浓度在爆炸极限范围内，当接触明火、电火花等点火源时，火焰会瞬间传播于整个混合粉尘空间，反应速率极快，同时释放大量的热，形成很高的温度和显著的压力^[1]。爆炸过程中压力迅速升高产生冲击波，因此爆炸会产生很大的破坏力。

粉尘爆炸条件及过程

可燃性粉尘以及所处环境需达到一定的标准才会发生爆炸，满足五个必要条件，即“粉尘爆炸五边形”^[2]，包括：合适的粉尘浓度；合适的含氧量；存在足够能量的点火源；粉尘处于粉尘云或粉尘层状态；粉尘云或者粉尘层存在于一个相对封闭的空间，温度以及压力才能急剧上升，继而形成爆炸。排除五个条件中的一个或者多个，就能达到预防粉尘爆炸发生或者降低粉尘爆炸发生可能性的效果。

粉尘爆炸的过程：