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粉塵防爆技術講座 2012年3月2,2,Explosion Prevention & Protection Technology （爆炸預防與保護技術）: - Venting（泄放） - Suppression（抑制） - Isolation（隔離） - Flameless Venting（無焰泄放） - Testing（測試） - Risk Analysis（風險分析）,美國化學品安全和風險調查委員會對發(fā)生的 事故進行研究發(fā)現(xiàn) 在過去25年間， 美國工業(yè)上發(fā)生了281起粉塵火災和爆炸！ 導致119人死亡和超過718人受傷！,美國工業(yè)粉塵火災和爆炸的統(tǒng)計,China Dust Explosion Cases in 2010,Summary. Aluminum Dust 8 cases Wood Dust 3 cases Food Cornstarch / additives / Plastics / Rubber / Pharmaceutical / Silicon / Coal 2 cases each! 21 recorded Dust explosion in China (in year 2010)! Resulting in 41 death, over 144 injuries!,Latest Actual Dust Explosion Incident in China! 最近發(fā)生的粉塵爆炸！ How do we prevent this accident from happening again! 我們怎么預防這些事件的發(fā)生?,QinHuangDao Corn Starch Factory Explosion 21 Killed, 47 Injured! 2010年2月24日秦皇島市淀粉-粉塵爆炸,May 20, 2011, 3 Killed, 16 Injured at Foxconn ChengDu factory this year!,最近發(fā)生的粉塵爆炸！ 我們怎么預防這些事件的發(fā)生?,2010年2月24日秦皇島市淀粉-粉塵爆炸,歐洲發(fā)生的港口爆炸事件,爆炸發(fā)生后的現(xiàn)場圖片,There is a “Unsafe design”: Fan in dust stream Dusty plant,爆炸發(fā)生的原因,爆炸發(fā)生的起因,二次爆炸的發(fā)生!,Complete Solution to Protect Dust Collector 保護粉塵收集器的全面的解決方案,預防、保護和隔離技術在粉塵過濾器上的應用,Cannon發(fā)射筒,Sensor傳感器,Isolation Cannon 隔離閥,Intrinsically Safe Power Side 固有的安全電源旁,Elimination of any Source of Ignition from Upstream Process by Spark Detection & Extinguishing Systems Prevention Method 通過火星探測和滅火系統(tǒng)消除上游工藝的任何火源,Full Suppression & Chemical Isolation. Protection Method 完整的抑爆和化學隔離保護措施,1-Dust粉塵,2- Confinement 空間,3- Ignition 火源,4-Oxygen氧氣,5- Suspension:,The Explosion Pentagon 爆炸五角形,18,危險性物料,Grains谷物 Plastics塑料 Pesticides殺蟲劑 Inks, Dyes and Toners墨水、染料、墨粉 Pharmaceuticals醫(yī)藥品 Carbonaceous Dusts碳粉,Aerosols噴霧劑 Vapor recovery蒸汽回收 Wood木屑 Starches淀粉 Sugars食糖 Milk Powder奶粉,灰塵、粉末、顆粒、谷物、氣體、蒸汽或氣霧,Concentration 濃度 15 gm/m3,Moisture Content 濕度 50%,Particle Size 顆粒尺寸 420 microns微米 (or equivalent或等于),For Dusts（對于灰塵）:,e.g. Milk Powder 60gm/m3 is a concern 比如奶粉大于60gm/m3就應關注了,19,Dust Explosibility Data粉塵可爆炸性參數(shù),What data is required?需要什么參數(shù)？ Kst and Pmax are fundamental to the understanding of all applications. Kst 和 Pmax are是非常重要的參數(shù)來理解所有的應用.,Time,Strong Deflagration強爆燃,Rate of Pressure Rise dP/dT,dP,dT,Weak Deflagration弱爆燃,Pmax: maximum pressure of unvented deflagration test 在測試時，密閉容器中爆燃所能達到的最大壓力,Kst: factor related to rate of pressure rise dP/dt of unvented deflagration test 在爆燃測試中，密閉容器里面壓力升高率。,20,Evaluating the Hazard（危險評估）,Material （物料）,Mass Median,Diameter（尺寸）,(Microns，微米),Kst (bar- m/s),Pmax (bar ga),Wood Flour,29,205,10.5,Sugar,30,138,8.5,Bituminous Coal,24,129,9.2,Corn Starch,7,202,10.3,PVC,60,98,8.3,Data Used for Suppression, Venting, Isolation and Containment design.,Typical Material Explosibility Data（典型物料的爆炸性參數(shù)）,（煙煤）,21,Starting Point - Evaluating The Hazard,Primary test device for determining explosion characteristics; Pmax Maximum Explosion Pressure Kst Explosibility Index (Dusts),20 liter Sphere ASTM standard test apparatus (ATEX standards 1m3 *),Explosibility Index Answering the question: How quickly does it generate pressure and what is the maximum pressure created?,* Requires a lot of dust for testing!,粉塵收集器,旋風分離器,存在粉塵爆炸危險的過程設備,Dryers干燥器,Silos筒倉,Mills磨粉機,Bins箱柜,鏈式提升機,25,評估風險-火源的例子,Impact sparks碰撞火花 - Non ferrous Materials 無含鐵的物料,Static Discharges 靜電放電,Friction 摩擦,Burning Embers燃燒余燼,Self Heating Layers自熱層,預防和保護粉塵爆炸的方法,27,爆燃的三個組成包含“安全三要素” 預防策略的第一步要消除三要素中的一個或者多個組 成因素。當不能預防的時候，采取保護措施就是必需的了。,安全的三要素,Fuel Dispersion 燃料,Oxidant 氧化劑,Ignition 火源,28,過程設備的防爆選擇措施 Prevention預防 Inert Atmosphere(內部空氣惰性化) 用惰性氣體如N2、C02等替代氧氣 通常適用于筒倉，但對于旋風分離器、 干燥器、粉塵收集器等設備不適合）,爆炸的預防,29,Electrical Grounding（電接地） 必須符合當?shù)匾?guī)范 Proper Electrical Classification.-正確分類電 （通常有易燃粉塵的地方，要確保電氣設備 具有與該環(huán)境相稱的等級.）,爆炸的預防,30,House Keeping（保持工作間的整潔） 良好整潔的工作間； 保持工作區(qū)無粉塵是非常重要的； 防止粉塵的二次爆炸； 由于更大量的燃料的加入，二次爆 炸往往比初次爆炸要強很多；,爆炸的預防,31,Spark Detection & Extinguishing System （火花探測和熄滅系統(tǒng)） - 探測火花和燃燒物的存在； 在下游消除燃燒著的物料； - 允許繼續(xù)操作； - 只需要最小限度的清潔；,爆炸的預防,32,Containment（遏制） -制造高強度的設備來承受Pmax (通常為12bar或則更高)） -結構上要遵循壓力容器標準； -因為這樣會造成成本過高，所以不是很實際；,爆炸的預防,33,Protection methods保護措施 Explosion Venting;爆炸泄放 Vents, Doors,Flameless Vents, Building Vents （防爆板、無焰阻火器、建筑用防爆板） Explosion Suppression爆炸抑制 Explosion Isolation Barriers;爆炸隔離 Pinch Valve漲縮閥 Knife gate Valve閘閥 Chemical Isolation化學隔離,爆炸保護裝置,34,泄放要考慮的因素,Environment環(huán)境 Operating Conditions操作條件 Vessel Location容器的位置 Vessel Strength容器的強度 Interconnections;聯(lián)接 Isolate ducting隔離的管道 Post Explosion Fires爆炸后火焰 Reaction Forces反作用力,Can the flameball be accepted? 允許火球？,35,Video showing explosion vent under test,36,Vent explosion with High speed Camera,37,Video showing Flame Propagation after vented explosion,38,Explosion Relief Venting 防爆板,Explosion Vents防爆板 Low burst pressure低的設定壓力 Wide range of sizes尺寸范圍廣 Stainless Steel 不銹鋼 one piece clean type單片金屬型 composite type復合結構型 high temp type高溫型 Replace after use使用后更換 Low inertia / fast to open低的慣性，打開迅速 No fragmentation無碎片 Open Vent sensor option可選擇爆開傳感器 Sized in accordance with NFPA 68 or VDI 3673 or EN 14491:2006（尺寸確定遵循 NFPA68或者VDI 3673或者EN14491:2006）,39,將容器安裝在室外：泄放到安全的地方！,40,通過墻壁泄放到外面,墻壁的另一面是什么？,41,通過屋頂泄放到外面,采取什么措施來保護免受雨水、冰雹和雪的影響？ 允許火球？,42,直接泄放到屋內！,. 不推薦！,43,Silo Protection with VSP Vents,44,泄放方式的優(yōu)點和缺點,Pros（優(yōu)點） 無管道時最低的成本選擇； 安裝容易； 不需要日常維護； Cons（缺點） 允許完全爆開； 清潔很重要； 需要保護隔離相聯(lián)的設備； 不能接受產(chǎn)生火球； 在動作以后設備需要重修，除非使用很高的設計壓力（Pred MAWP）,45,Flameless Vents 無焰泄放筒,當設備在室內和不能通過管道進行安全泄放或者不允許產(chǎn)生火球的情況設計,46,無焰泄放裝置,Intercepts flame 截取火焰 Quenches flame & pressure wave 熄滅火焰和壓力波 Retains flame, dust and pressure 留住火焰、粉塵和壓力,47,用于建筑的爆炸泄放,用于建筑的防爆板 低的設定壓力；在1030mbar的范圍，符合建筑規(guī)范； 抗風和惡劣天氣； 重量輕，迅速的開啟； 半透明或者不透明涂飾劑，采用聚碳酸酯薄片材料； 無破碎； 無日常維護的需要，相對于帶鎖型裝置需要更少的檢查；,View from inlet /indoor side（從內測或者屋內看）,Dynamic Testing of Building Vents（建筑用防爆板的動態(tài)實驗）,48,爆炸保護裝置,Suppression 抑制 早期探測 快速噴射碳酸氫鈉吸熱劑進行滅火；,允許在低壓過程設備中遏制粉塵爆炸風險，可以在清洗以后快速恢復生產(chǎn),49,抑爆理論,Pressure,Flame Radius,Rf,Time 時間,目的是: 探測到燃料爆燃的最初階段； 2. 快速啟動火焰抑制系統(tǒng)； 3. 阻止完全爆炸壓力的發(fā)展；,Rf,Pressure Wave壓力波,Fuel / Air 燃料/空氣,Pressure wave moves faster than flame front in a deflagration. （在爆燃過程中壓力波要比火球傳播得快很多）,50,抑制系統(tǒng)如何保護你的設備,Time 時間,Pressure 壓力,Pmax,Ps,Pred,Ignition點火,Suppression抑制,Unsuppressed不抑制,Suppressed抑制,Detection察覺,Pmax typically over 100 psi（Pmax通常高于100psi）,Pred typically less than 3 psi (Pred通常低于3psi),通過減小爆炸的影響，余壓將低于過程設備的安全水平,51,IPD System applied to Dust Collector （應用于粉塵收集器的IPD系統(tǒng)）,Cannon滅火筒,Sensor傳感器,Isolation Cannon,Intrinsically Safe Power Side故固有的安全電源側,Power Supply 電源,Monitor監(jiān)視器,Suppression抑制,事件的進程; 探測到爆炸 啟動發(fā)射筒 3. 把滅火劑噴進容器 4.抑制爆炸和隔離燃燒的物料 5.設備停車,52,安裝的發(fā)射筒和壓力傳感器: IPD發(fā)射筒可以按任意方向安裝,53,爆炸保護,Isolation隔離 防止火焰通過管道傳播 -Mechanical Methods機械措施 Fast acting Knife gate valve.快速刀閥 Pinch Valve收縮閥 Rotary valve 回轉閥 Screw conveyors.螺旋輸送機 -Chemical Methods.化學措施 抑制滅火技術,54,IPD System applied to Dust Collector （應用于IPD系統(tǒng)的粉塵收集器 ）,Power Supply,Monitor,帶有抑制系統(tǒng)的化學隔離,Chemical Isolation （化學隔離）. 1. 探測到爆炸 2. 啟動發(fā)射筒 3. 把滅火劑噴進容器 4. 抑制爆炸和隔離燃燒物料,旋風分離器上的應用,隔離管道進出口,設備抑制,過濾器,出口物料過濾器,螺旋輸送機的隔離,化學隔離和抑爆,Chemical Isolation Prevents Spread of Burning Material Through Ducting,Suppression Protects Process Equipment,干燥原料廠房的典型設備,儲存和研磨 斗式提升機 磨碎機 筒倉 粉塵收集器 旋風分離器 過濾器 風力輸送系統(tǒng),Material Handling and Air Pollution Control,典型的物理處理系統(tǒng),Elevate Raw Material,Grind and Sift,Sort and Store,Process to End Condition: Mill, Blend, Hydrogenation, and other processes,典型的面粉加工布置圖,斗式提升機的保護:室內設備 抑爆方案,1.頂部和底部抑爆； 2.支架上部和下部隔離； 3.進口和出口的化學隔離；,為了防止爆炸傳播到其他設備， 連接管道必須隔離,頂部保護,底部保護,糖廠斗式提升機的抑爆,65,China ABS Dryer Protection Project 1,66,China ABS Dryer Protection Project 1,Sensor Electronics remotely Installed on inlet of Dryer Due To High Process Temp,Inlet isolation Cannon with Heat Isolation Assy,Spark Detector Sensor with Fiber Optic connection,Inlet isolation Cannon with Heat Isolation Assy,INLET Side of Dryer,67,Installed Pictures taken from site during commissioning Project 1.,Outlet isolation Cannons For Dryer,Inlet Isolation Cannon for DC,Outlet Side of Dryer,典型的奶粉生產(chǎn)工藝 干燥器，震動流化床，分離器等應考慮爆炸保護,69,典型的奶粉生產(chǎn)工藝 干燥器，震動流化床，分離器等應考慮爆炸保護,斗式提升機: 爆炸風險舉例,Dust Collection System,Hammer Mill: Heating Effect = Ignition Risk,Feed Chute,粉塵收集系統(tǒng): 排放到室外例子,Grain and Food Industry Often inside Dry Environment Pest Control When Outside Isolate inlet (Aaron) Isolate Recirc. Lines Note that the Air is re-circulated back into the building!,旋風分離器抑爆系統(tǒng)應用,旋風分離器上抑爆和化學隔離保護！ Chemical Isolation is also referred to as blocking = prevention of flame propagation.,粉塵收集器的保護,Murphy-Rodgers Oneida Rees-Memphis Scientific Dust Collectors Stiles Machinery Wheelabrator,Air Handling Systems Donaldson Torit DISA Systems Dustex Farr Kice Mikropul,Proper Explosion Protection is the responsibility of the owner / operator of the equipment. This is who has, or can find, the complete application information for risk assessment.,75,多種保護方案組合應用,Venting & Chemical Isolation 泄放和化學隔離 Venting & Mechanical Isolation 泄放和機械隔離 Flameless Venting & Chemical Isolation 無焰泄放和化學隔離 Flameless Venting & Mechanical Isolation 無焰泄放和機械隔離 Containment & Mechanical Isolation 遏制和機械隔離,Codes & Standards （美國相關法規(guī)和標準）,77,標準和原則-預防和保護系統(tǒng),NFPA 68 Standard for Venting Deflagrations（NFPA 68 爆燃泄放的指導） NFPA 69 Standard on Explosion Prevention Systems（NFPA 69 有關爆炸保護系統(tǒng)的標準） Oxidant Reduction（減少氧化劑） Fuel concentration reduction（減少燃料濃度） Suppression（抑制） Isolation（隔離） Pressure Containment（壓力遏制）,78,NFPA 654:2006 粉塵處理系統(tǒng)的防護要求,NFPA 654 Standard for the prevention of Fire and Dust Explosions from the Manufacturing, Processing, and Handling of Combustible Particulate Solids.（關于制造、加工、處理易燃顆粒過程中火災和粉塵爆炸之保護措施的標準） Introduces strong focus on isolation of ducting（集中介紹了管道隔離問題） Included as a reference in the 2006 International Fire Codes（在2006版國際防火法規(guī)中作為一個參考） May be adopted by US OSHA as basic protection requirement（可能被美國OSHA采納并作為基本的保護要求）,79,NFPA 654 的隔離要求,“Where an Explosion Hazard Exists, Isolation Devices Shall be Provided”-“當有爆炸危險的存在，應當提供隔離設備”,80,Isolation（隔離）: 防止爆炸火球的傳播,Propagation (