[發明專利]一種基于最小點火能預測的木質粉塵實時監測裝置及其監測方法

在審

• 申請號: 201910095408.4
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109856333A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 喻孜;胡濤平;徐長妍;郭露;逄智宏;李萬兆;朱南峰;陳心怡
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 馬曉輝

一種基于最小點火能預測的木質粉塵實時監測裝置及其方法，其特征在于，包括粉塵粒徑和濃度采集裝置、溫度采集裝置、上位機以及預警裝置；采用的檢測裝置以及檢測方法，能夠根據實時測量的濃度、溫度和粒徑條件，得出粉塵最小點火能，可用于木材加工企業除塵管道的實時監測，準確率高，誤報幾率小，避免頻繁報警，提高生產效率。另外可以額外配置火花探測裝置，能夠有效的對除塵管道實施監控和預警，降低誤報幾率，節省企業的防爆成本。

技術領域

本發明涉及木材學領域，特別是一種基于最小點火能預測的木質粉塵實時監測方法及裝置。

背景技術

粉塵爆炸極限包括爆炸下限和爆炸上限。粉塵爆炸下限是指在空氣中，遇火源能發生爆炸的粉塵最低濃度。一般用單位體積內所含粉塵質量表示，其單位為g/m3。爆炸下限越低，粉塵爆炸危險性越大。不同種類粉塵其爆炸下限不同，同種物質粉塵其爆炸下限也隨條件變化而改變。

木質粉塵一般產生于木材加工場所。在鋸切、銑削、刨削、涂飾、磨削等生產工序中會產生大量木質粉塵。木粉在一定條件下，極易發生燃燒和爆炸事故。據統計，在1785—2012年期間，在全世界所發生的粉塵爆炸事故中，木質粉塵爆炸事故的比例為17％，僅次于食品加工類粉塵。我國每年發生的木質粉塵爆炸事故多達數十起，甚至上百起。因此，研制木質粉塵實時監測裝置具有重要意義。

一般而言，在木材加工場所中，木質粉塵濃度最高的地方集中在除塵管道的內部，這里也是最容易發生爆炸的地方。目前，針對粉塵燃爆防控的措施有兩種；第一種是設置爆炸危險濃度，一旦超過危險濃度即立刻報警。第二種是在易燃易爆區域設置火花探測裝置，如中國發明專利201810585659.6提供了一種木質粉塵高效除塵控爆安全工程集成系統，該系統的粉塵防爆監控報警智能安全控制系統內設置火花探測裝置，一旦探測到火花便啟動應急措施。防爆的應急措施一般包括噴淋水和通過輸氣管道釋放惰性氣體等。但實際上粉塵只有在超過最小點火能的條件下才會點燃或者爆炸。檢測到火花便啟動應急措施或者超過危險濃度即立刻啟動應急措施，產生誤報幾率很高。這不僅嚴重影響企業的正常生產，而且提高了企業的防爆成本。改進的做法應該是根據粉塵最小點火能設置好閾值。當檢測到火花能量超過或者接近閾值時，才啟動防爆應急措施。

因此，粉塵的最小點火能是設計粉塵爆炸防控裝置中的重要參考指標。但是，國內在木質粉塵燃爆的實驗研究較晚，可用于研發其燃爆預警與控制系統的指標實測數據很少，沒有專門針對木質粉塵爆炸數據作為參考，在市場上現存的木質粉塵防爆裝置很多都是在參考其他粉塵燃爆數據的基礎上研發的，預警裝置誤報幾率較高；也有極少的裝置設計時考慮了木粉的最小點火能，在裝置內設置好固定的最小點火能作為閾值，當檢測到接近或者超過閾值現象時啟動報警。然而，在使用過程中，這類裝置依然會出現較多誤報的情況。

誤報的原因之一就是木質粉塵可供參考的實驗數據不足。而且，很多早期實驗也沒有遵循相應的標準或者規范。近年來，由于木材加工企業爆炸事故增多，很多學者開始研究木質粉塵的爆炸特性。這些研究表明，木質粉塵的最小點火能并非一個固定值，而是與粉塵濃度、粉塵粒徑和實時溫度等參數均存在密切關系。在木材加工企業中，粉塵的濃度和粒徑均處于實時變化的狀態，企業所處的環境溫度也會變化。基于固定的最小點火能而設計的裝置出現誤報不可避免。

為了能夠提高木質粉塵防爆預警的準確性，需要實時的檢測環境中的粉塵濃度、粒徑和溫度，通過實驗研究得出的最小點火能與粉塵濃度、粒徑和溫度的關系，實時預測得到木質粉塵的最小點火能，再根據最小點火能的數值進行監測，并采用相應的預警措施。目前市場上已有的實時濃度測量儀多數是根據光的散射原理研制而成，測量上限一般為(1000mg/m3)。然而，在木材加工企業的除塵管道中粉塵濃度遠高于這個上限值，因此現有的濃度測量裝置尚不足以用于木材加工企業除塵管道的測量。木質粉塵的粒徑測量方法，一般采用化學方法或者粒度儀進行測量。無論哪種方法，都還難以做到實時測量。因此，目前，基于最小點火能預測的木質粉塵實時監測裝置還不存在。

發明內容