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粉塵爆炸防范措施

發布時間:2014-8-4點擊數:

 如采用有效的通風和除塵措施,嚴禁吸煙及明火作業。在設備外殼設泄壓活門或其他裝置,采用爆炸遏制系統等。對有粉塵爆炸危險的廠房,必須嚴格按照防爆技術等級進行設計,并單獨設置通風、排塵系統。要經常濕式打掃車間地面和設備,防止粉塵飛揚和聚集。保證系統要有很好的密閉性,必要時對密閉容器或管道中的可燃性粉塵充入氮氣、二氧化碳等氣體,以減少氧氣的含量,抑制粉塵的爆炸。

常用的防護措施或方案主要有四種:遏制、泄放、抑制、隔離。其中泄放分為正常情況下的壓力泄放和無火焰泄放;隔離分為機械隔離和化學隔離。主要防護設備包括:防爆板(Explosion Panel)、防爆門(Explosion Vent)、無焰泄放系統(Flameless Venting)、隔離閥(Explosion Isolation Valve)以及抑爆系統(Explosion Suppression Systems)。在實際應用中,并不是每一種防護措施單獨使用,往往采用多種防護措施進行組合運用,以達到更可靠更經濟的防護目的。

遏制

就是在設計、制造粉體處理設備的時候采用增加設備厚度的方法以增大設備的抗壓強度,但是這種措施往往以高成本為代價,在金屬材料價格日益昂貴的今天,采用這種措施顯然是非常不經濟的。

泄放

包括正常泄放和無焰泄放,是利用防爆板、防爆門、無焰泄放系統對所保護的設備在發生爆炸的時候采取的主動爆破,泄放爆炸壓力的辦法進行泄壓,以達到保護粉體處理設備的安全。防爆板通常用來保護戶外的粉體處理設備,如粉塵收集器、旋風收集器等,壓力泄放的時候并隨有火焰以及粉體的泄放,可能對人員和附近設備產生傷害和破壞;防爆門通常用來保護處理粉體的車間建筑,以達到整個車間避免產生粉體爆炸;對于處于室內的粉體處理設備,有時對泄放要求非常嚴格,不能產生火焰、物料泄放或者沒有預留泄放空間的情況下,通常會采用無焰泄放系統,以達到保護人員以及周圍設備的安全。

抑制

爆炸抑制系統是在爆燃現象發生的初期(初始爆炸)由傳感器器及時檢測到,通過發射器快速在系統設備中噴射抑爆劑,從而避免危及設備乃至裝置的二次爆炸,通常情況下爆炸抑制系統與爆炸隔離系統一起組合使用。抑制就是利用了爆炸需要的三要素以及原理。根據這個原理,爆炸需要完整的三個要素,并在適當的條件下產生爆炸。所以要抑制爆炸的發生,必須取消三要素中的一個要素。一種措施是往粉體處理設備內部注入惰性氣體如N2、CO2等代替空氣,從而降低氧化劑:氧氣O2的含量,以達到抑制爆炸的目的;另一種措施是取消易燃易爆物料,但是這是不可能的,因為設備本身就是用來處理該物料的。所以以上兩種措施都是不可能或者很難做到的,所以我們一般采用最簡單的措施,就是取消其中的一個重要要素:火源,從而抑制爆炸的發生。這就要采用爆炸抑制系統,最簡單的爆炸抑制系統是由四個單元組成:監視器、傳感器、發射器和電源。

四個單元各自的功能分別為:監視器可以提供可視或者可聽的警報,對整個系統的激活、密封故障、氣壓和電源故障進行監視,而且發射器的發射不是由監視器觸發,而是由傳感器直接觸發,從而大大縮短了抑爆系統的反應時間。傳感器由三個朝向不同方向的壓力傳感器組成,其中一個設定在低壓狀態,兩個設定在高壓狀態,必須同時有其中兩個壓力傳感器被激活時,整個系統才被觸發,從而避免誤操作的發生。發射器由抑爆劑筒、氣體罐(充滿低壓氮氣200Psi-300Psi)、電子控制器組成,而且抑爆劑(碳酸氫鈉粉末)和壓力氣體分開儲存,這樣避免使用者在檢查和維護的時候不處于受壓系統的危險之中。電源給整個系統供電,可以由交流電輸入轉換成24V直流電,也可以直接使用電池,另外還有三個繼電輸出端,一個顯示交流電的供應情況,一個顯示系統是否有故障,一個顯示系統是否在工作。這四個單元即可組成一個最簡單的抑爆系統,但是有時要保護的范圍很大,就需要增加發射筒,一個傳感器最多可以連接十個發射筒。

粉體爆炸的形成和發展的過程是這樣的:在密閉的工業設備內部產生的許多粉末和灰塵與空氣中的氧氣混合,假如達到適當 的濃度,萬一產生了火花,就會由火花發展成小火球,如不抑制就會由小火球發展成大火球,并伴隨有高溫高壓的產生,當壓力升高到一定程度,超出了設備的抗壓強度,就會發生爆炸。在此過程中,升高的壓力會產生沖擊波,而且沖擊波的傳播速度遠大于火焰傳播的速度,利用這個原理,讓抑爆系統的傳感器及時探測到沖擊波,在火焰還沒有時間發展成爆燃的時候,發射器噴射出抑爆劑(碳酸氫鈉),將火焰噴滅,從而避免小火球演變成大火球,甚至形成爆炸,從而破壞設備,甚至危害到人身安全。

抑爆系統通俗來說相當于一個自動滅火器,但是在這里要滅的不是熊熊烈火而是發生爆炸前期的小火球。當安裝在粉體設備上的傳感器探測到設備內部發生火花,使得燃料燃燒,形成小火球,即將要發展成大火球產生爆炸的瞬間,馬上發出一個指令給發射筒,發射筒馬上會向設備內部噴出滅火劑,把要引發爆炸的火花熄滅,從而抑制了爆炸的發生。

隔離

分為機械隔離和化學隔離兩種,往往和抑爆系統一起應用。

隔離就是把有爆炸危險的設備與相連的設備隔離開,從而避免爆炸的傳播,產生二次爆炸。一般在設備的物料入口安裝化學隔離,在設備的物料出口安裝機械隔離閥;瘜W隔離和抑爆系統中的發射筒相同,只是一般為45°安裝;機械隔離閥類似于常見的閘閥。

在現代工業中,我們給粉體設備做防爆措施,不能只單獨考慮某一個設備,要從整體出發,要作為一個防爆系統工程來設計,所以往往需要采取多種方案組合應用。如泄放和機械隔離方案、泄放和化學隔離方案、無焰泄放和機械隔離方案、無焰泄放和化學隔離方案、抑制和機械隔離方案等等,也可能需要所有方案的集合體。

綜上所述,在工業高速發展的今天,伴隨的粉體爆炸事故日益增加,非常普遍,并且給工業帶來了巨大的損失,甚至遠遠超出了火災帶來的危害。根據國際標準如NFPA68、NAPA69、NFPA654規范的指導,為了工業的安全生產,為了人身和設備的安全,又由于爆炸的不確定性,務必提高安全防范意識,在設計、制造、使用帶危險性的粉體設備時,應當給工業粉體設備上保險:采取合適的防護措施進行防爆。

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