粉尘爆炸危险性分级预警方法与流程

1.本发明属于粉尘预警领域，涉及粉尘爆炸危险性分级预警方法。


背景技术：

2.目前常用的粉尘爆炸危险性分级预警方法包括nfpa(美国国家消防协会)标准、atex(欧洲爆炸防护)标准、iec(国际电工委员会)标准等。这些标准主要依据粉尘的爆炸指数(k值、pmax值等)和防爆等级(如zone0、zone1、zone2等)等指标对危险性进行评估和分类。然而，这些方法在实际应用中仍存在一些缺陷，他们通常都值考虑了粉尘在特定实验室条件下的爆炸特性，而忽略了在现实工业生产中复杂的操作条件和环境因素对粉尘爆炸危险性的影响，从而缺乏实际应用的可操作性。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种粉尘爆炸危险性分级预警方法。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.粉尘爆炸危险性分级预警方法，该方法为：
6.针对不同粒径分布、粉尘本身的爆炸性、粉尘的沉积厚度、扬起的粉尘浓度及空气中浮游粉尘的浓度；
7.根据经验，将影响粉尘爆炸的关键因素如监测点的时间跨度内沉积厚度t、粉尘爆炸性b、浮游粉尘浓度c、粉尘爆炸下限值c
lel
、粒径分布r进行归纳分类，计算得到包括厚度风险，浮游总粉尘浓度风险及粒径分布风险在内的三类风险值，随后对其进行加权计算，得到粉尘爆炸性危险分级结果rg：
8.rg＝k1×rt
+k2×
rc+k3×
rd9.其中，r
t
为厚度风险值，rc为浮游总粉尘浓度风险值，rd为粒径分布风险值，k1为厚度风险系数，k2为浮游总粉尘浓度风险系数，k3为粒径分布风险系数，且满足k1+k2+k3＝1。
10.可选的，所述厚度风险值是根据沉积厚度在特定空间中扬起，形成的浮游粉尘浓度的值，并与爆炸下限值进行比较，获得的风险数值；
11.厚度风险值：
12.其中，t为沉积粉尘厚度值，单位为mm；c
lel
为粉尘爆炸下限值，单位为g/m3；c
trans
为根据沉积粉尘厚度t换算得到的等效浮游粉尘浓度值，单位为g/m3，换算公式为c
trans
＝γ
×
t，γ为等效系数，取γ＝0.1；沉积粉尘厚度t单位为mm；粉尘是否具有爆炸性将直接影响粉尘爆炸风险，设定爆炸敏感度参数β，其计算公式为β＝b
1-b
，其中b取1.5，b为粉尘爆炸性参数，当粉尘具有爆炸性时，b＝1，当粉尘不具有爆炸性时，b＝0；min()表示取最小值函数。
13.可选的，所述浮游总粉尘浓度风险值是根据实际监控得到的浮游粉尘浓度值，与特定比例的爆炸下限的值相比较，获得的风险数值：
14.浮游总粉尘浓度风险值为：
15.其中，c为浮游粉尘浓度值，单位为mg/m3；c
lel
为粉尘爆炸下限值，单位为g/m3；α为爆炸下限系数，取α＝0.06。
16.可选的，所述粒径分布风险值是根据50μm以下粉尘数占比进行风险判定，计算方法为：
17.粒径分布风险值：
18.可选的，按照所述粉尘爆炸性危险分级结果rg将粉尘爆炸性危险等级分为低、中、高三级，其中：
19.风险等级高：rg∈(6,10]；
20.风险等级中：rg∈(3,6]；
21.风险等级低：rg∈[0,3]。
[0022]
本发明的有益效果在于：考虑了现实工业生产中复杂的操作条件和环境因素对粉尘爆炸危险性的影响，并针对不同的行业和应用场合，根据具体应用场景对计算方法参数进行定制优化，综合考虑多种因素，包括监测点的时间跨度内沉积厚度t、粉尘爆炸性b、浮游粉尘浓度c、粉尘爆炸下限值c
lel
、粒径分布r等，进行全面的危险性评估和控制措施设计，以确保安全生产。
[0023]
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0024]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
[0025]
图1为本发明流程图。
具体实施方式
[0026]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0027]
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0028]
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0029]
请参阅图1，以某煤矿为例，假设此煤矿某工作面在监测点的时间跨度内沉积粉尘厚度为5mm、粉尘具有爆炸性、浮游粉尘浓度监测值为100mg/m3、50μm以下粒径占比50％，则可以通过本发明计算得到其粉尘爆炸危险等级为低，具体计算过程如下：
[0030]
首先，由给出的参数可知，t＝5，c＝100，r＝50。
[0031]
其次，因为粉尘具有爆炸性，故b＝1；且因已知为煤矿粉尘，故通过标准查询知，c
lel
＝35。
[0032]
由上述公式计算得：
[0033][0034][0035][0036]
根据对本煤矿历史数据进行分析比较，认为本煤矿沉积粉尘厚度、浮游总粉尘浓度及粒径分布对粉尘爆炸的影响程度比值为2:2:1，故风险系数
[0037]
故
[0038]
显然，rg∈[0,3]，故本煤矿工作面粉尘爆炸危险等级为低。
[0039]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.粉尘爆炸危险性分级预警方法，其特征在于：该方法为：针对不同粒径分布、粉尘本身的爆炸性、粉尘的沉积厚度、扬起的粉尘浓度及空气中浮游粉尘的浓度；根据经验，将影响粉尘爆炸的关键因素如监测点的时间跨度内沉积厚度t、粉尘爆炸性b、浮游粉尘浓度c、粉尘爆炸下限值c
lel
、粒径分布r进行归纳分类，计算得到包括厚度风险，浮游总粉尘浓度风险及粒径分布风险在内的三类风险值，随后对其进行加权计算，得到粉尘爆炸性危险分级结果r
g
：r
g
＝k1×
r
t
+k2×
r
c
+k3×
r
d
其中，r
t
为厚度风险值，r
c
为浮游总粉尘浓度风险值，r
d
为粒径分布风险值，k1为厚度风险系数，k2为浮游总粉尘浓度风险系数，k3为粒径分布风险系数，且满足k1+k2+k3＝1。2.根据权利要求1所述的粉尘爆炸危险性分级预警方法，其特征在于：所述厚度风险值是根据沉积厚度在特定空间中扬起，形成的浮游粉尘浓度的值，并与爆炸下限值进行比较，获得的风险数值；厚度风险值：其中，t为沉积粉尘厚度值，单位为mm；c
lel
为粉尘爆炸下限值，单位为g/m3；c
trans
为根据沉积粉尘厚度t换算得到的等效浮游粉尘浓度值，单位为g/m3，换算公式为c
trans
＝γ
×
t，γ为等效系数，取γ＝0.1；沉积粉尘厚度t单位为mm；粉尘是否具有爆炸性将直接影响粉尘爆炸风险，设定爆炸敏感度参数β，其计算公式为β＝b
1-b
，其中b取1.5，b为粉尘爆炸性参数，当粉尘具有爆炸性时，b＝1，当粉尘不具有爆炸性时，b＝0；min()表示取最小值函数。3.根据权利要求2所述的粉尘爆炸危险性分级预警方法，其特征在于：所述浮游总粉尘浓度风险值是根据实际监控得到的浮游粉尘浓度值，与特定比例的爆炸下限的值相比较，获得的风险数值：浮游总粉尘浓度风险值为：其中，c为浮游粉尘浓度值，单位为mg/m3；c
lel
为粉尘爆炸下限值，单位为g/m3；α为爆炸下限系数，取α＝0.06。4.根据权利要求3所述的粉尘爆炸危险性分级预警方法，其特征在于：所述粒径分布风险值是根据50μm以下粉尘数占比进行风险判定，计算方法为：粒径分布风险值：5.根据权利要求4所述的粉尘爆炸危险性分级预警方法，其特征在于：根据所述粉尘爆炸性危险分级结果r
g
将粉尘爆炸性危险等级分为低、中、高三级，其中：风险等级高：r
g
∈(6,10]；风险等级中：r
g
∈(3,6]；风险等级低：r
g
∈[0,3]。

技术总结
本发明涉及一种粉尘爆炸危险性分级预警方法，属于粉尘预警领域。针对不同粒径分布、粉尘本身的爆炸性、粉尘的沉积厚度、扬起的粉尘浓度及空气中浮游粉尘的浓度；考虑了现实工业生产中复杂的操作条件和环境因素对粉尘爆炸危险性的影响，并针对不同的行业和应用场合，根据具体应用场景对计算方法参数进行定制优化，综合考虑多种因素，包括监测点的时间跨度内沉积厚度T、粉尘爆炸性b、浮游粉尘浓度c、粉尘爆炸下限值C


技术研发人员：吴付祥 邓勤 张强 惠立锋 刘国庆 赵政 罗小博 李岳 陈建阁 李征真 焦敏 李彦筑 王宇廷 邓有凡 黄金星 陈涛
受保护的技术使用者：中煤科工集团重庆研究院有限公司
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/7/11