最小點火能

最小點火能（Minimum Ignition Energy）是指能夠引起粉塵雲（或可燃氣體與空氣混合物）燃燒（或爆炸）的最小火花能量。亦稱為最小火花引燃能或者臨界點火能。

基本介紹

• 中文名：最小點火能
• 外文名：Minimum Ignition Energy
• 所指物：可燃氣體和空氣的混合物
• 別稱：最小火花引燃能
• 作用：判定引發火災爆炸事故的條件
• 測定方法：電火花法

簡介

最小點火能也稱為引燃能、最小火花引燃能或者臨界點火能，是指使可燃氣體和空氣的混合物起火所必需的能量臨界值，是引起一定濃度可燃物質或爆炸所需要的最小能量。

混合氣體的濃度對點火能量有較大的影響，通常可燃氣體濃度高於化學計量濃度時，所需要的點火能量為最小。或點火源的能量小於最小能量，可燃物就不能著火。所以最小點火能量也是一個衡量可燃氣體、蒸氣、粉塵燃燒爆炸危險性的重要參數。對於釋放能量很小的撞擊摩擦火花、靜電火花，其能量是否大於最小點火能量。是判定其能否作為火源引發火災爆炸事故的重要條件。

概念與計算

引燃源的能量低於這個臨界值時，可燃混合系一般不會被點燃。可用電火花法測定最小點火能，即在放電電極上並聯一定容量的電容，設其電容最為C（F）。當電極上的火花電壓為U（V）時，放電能量E（J）可用下式計算：

E=0.5C·U²

粉塵雲最小點火能

判定粉塵和空氣混合物（粉塵雲）爆炸危險性的重要標準就是它的點火敏感性，而點火敏感性通常由最小點火能來描述。最小點火能是在最敏感粉塵濃度下，剛好能點燃粉塵引起爆炸的最小能量，最小點火能的大小受很多因素的影響，特別是湍流度、粉塵濃度和粉塵分散狀態（粉塵分散質量）對最小點火能影響很大。由於同一粉塵其湍流度、粉塵濃度和粉塵分散質量會隨不同測試裝置而不同，因此最小點火能測量值的大小與測試裝置有關。最小點火能的理想測試條件是在最敏感粉塵濃度、低湍流度和粉塵以單個粒子均勻分布的條件下進行測量。最小點火能是在受上述諸因素綜合影響下的測量結果。

粉塵雲最小點火能測試儀

（1）粉塵分散方法以及粉塵初始湍流度的大小對粉塵分散質量影響很大，而粉塵分散質量對最小點火能測量的影響起著主導作用。

（2）在粉塵分散方法中，氣流攜帶法（20L球）分散的最好，堆積法（1.2L哈特曼管）次之，自由下降法（振動篩落管）最差。

因此，振動篩落管不適宜作為最小點火能測試裝置。

（3）20L 球上較高的湍流度正好通過其好的粉塵分散質量與1.2 L 哈特曼管上較低湍流度和相對較差的分散質量相平衡，也就是說，在兩種裝置上得到的最小點火能基本相同。

以表是一些粉末的爆炸特性數據：

名稱	雲狀粉塵; 自燃點（℃）	粉塵雲最小點火能量; （毫焦）	爆炸下限; （毫克/升）	最大爆炸壓力; （公斤/平方厘米）
醋酸纖維	320	10	25	5.58
鎂（噴霧）	600	240	30	3.87
碳酸樹脂	460	10	25	4.15
硫磺	190	15	35	2.79
聚苯乙烯	470	120	20	2.99

可燃氣體最小點火能

電火花點燃混合氣時，點火能量過低將影響燃燒極限，使其值縮小。當混合系溫度或壓力升高時，所需臨界點火能減小。乙炔在燃燒下限附近時需要很大的點火能，在稍大於化學計算濃度7.8%的附近（約9%）則只需最低的點火能（約0.02mJ）。10%的乙炔只要給足點火能（約100J）就能被點燃。壓力上升時。乙炔分解爆炸的最小點火能減小。當兩導體內的電位低於15kV時，將不會因靜電放電使最小點燃能量大於或等於25mJ的烷烴類石油蒸氣引燃；在接地針尖等局部空間發生的感應電暈放電不會引燃最小點燃能量大於0.2mJ的可燃氣體（富氧環境除外）。

當混合氣的溫度或壓力升高時，所需臨界點火能減小；反之，在低溫、低壓條件下，混合氣點燃所需臨界點火能增大。不飽和烴所需臨界點火能比飽和烴的臨界點火能要高。

非導體放電通常只釋放出其貯存能量的一部分或一小部分，其引燃界限見下表。

非導體放電的引燃界限

最小點燃能量/mJ	產生放電的帶電電位/kV
<0.01（H2和O2混合物）	1
0.01～0.1（H2，C2H2等）	8～10
0.1～1（烴類氣體蒸氣）	20～30
>1（一般為粉塵）	40～60

空間電荷雲產生電暈放電可引燃最小點火能為0.1mJ以下的可燃氣體。

最小點火能的確定

真正對安全生產有實際指導意義的是介質的最小點火能量，即物質的靜電火花極限感度。

在某介質的最敏感狀態下，進行發火試驗，並計算靜電火花極限感度。具體的方法是：

一、百萬分之一安全限

由發火試驗計算出50%發火能E₅₀和標準偏差σ，按照常態分配求得10^-8發火率對應的發火能E₀。E₀就是極限感度，意義為：E₀達到的火花只能引起百萬分之一的發火率，算為安全。

E₀=E₅₀ - 4.75σ

值的指出的是，用少量樣品計算的標準偏差σ不可靠。

二、取E₀發火能的1/20作為靜電火花極限感度

E₀=（1/20）E₅₀

當標準偏差小於均值E₀的1/5時，E₀=E₅₀/20所對應的發火率就小於百萬分之一。這是目前國內外常採用一種較為可靠的方法。

擴展

粉塵危害

浮在空氣中的粉塵往往會給人類的生命和財產帶來巨大的危害。其危害之一是污染大氣，影響人類的健康。飄逸在大氣中的粉塵往往含有許多有毒成分，如鉻，錳，鎘，鉛，汞，砷等。當人體吸入粉塵後，小於5μm的微粒，極易深入肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，有時還會引起肺癌。沉積在肺部的污染物一旦被溶解，就會直接侵入血液，引起血液中毒，未被溶解的污染物，也可能被細胞所吸收，導致細胞結構的破壞。此外，粉塵還會沾污建築物，使有價值的古代建築遭受腐蝕。降落在植物葉面的粉塵會阻礙光合作用，抑制其生長。

粉塵危害之二是爆炸。相傳，早在風車水磨時代，就曾發生過一系列磨坊糧食粉塵爆炸事故。到了20世紀，隨著工業的發展，粉塵爆炸事故更是屢見不鮮，爆炸粉塵的種類也越來越多。據統計，1913～1973年間美國僅工農業方面就發生過72次比較嚴重的粉塵爆炸事故。1919年俄亥俄州一家澱粉廠發生粉塵爆炸，廠房幾乎全部被毀，有43人喪生。日本1952～1975年共發生重大粉塵爆炸事故177次，累計死亡75人，受傷410人。

1977年美國路易斯安那州一座現代化糧庫發生爆炸，造成一半以上糧食簡倉被毀，連辦公大樓也未倖免，36人死亡，直接經濟損失達3000萬美元。英國和加拿大在化工和造紙等行業中也發生過多起粉塵爆炸事故，僅英國就243次，死傷204人。

危害的避免

粉塵雖然會發生爆炸，但若採取可靠的措施還是可以避免的，防範的措施應著眼於發爆的條件：控制粉塵濃度；杜絕起燃點；減低空氣中氧的濃度；採取有效降塵措施；建立預報系統；設定爆炸壓力泄放口等。此外，在管理上建立必要的規章制度，落實管理措施也是非常必要的。