粉塵防爆培訓(xùn)

1、粉塵防爆技術(shù)講座2012年3月2,2,Explosion Prevention & Protection Technology （爆炸預(yù)防與保護(hù)技術(shù)）:- Venting（泄放）- Suppression（抑制）- Isolation（隔離）- Flameless Venting（無焰泄放）- Testing（測試）- Risk Analysis（風(fēng)險(xiǎn)

2、分析）,美國化學(xué)品安全和風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查委員會對發(fā)生的事故進(jìn)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(zāi)和爆炸！導(dǎo)致119人死亡和超過718人受傷！,美國工業(yè)粉塵火災(zāi)和爆炸的統(tǒng)計(jì),China Dust Explosion Cases in 2010,Summary.Aluminum Dust8 casesWood Dust3 casesFood – Cornstarch / additives / Plast

3、ics / Rubber / Pharmaceutical / Silicon / Coal2 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 d

4、o we prevent this accident from happening again!我們怎么預(yù)防這些事件的發(fā)生?,QinHuangDao Corn Starch Factory Explosion21 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 y

5、ear!,最近發(fā)生的粉塵爆炸！我們怎么預(yù)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

6、Protect Dust Collector 保護(hù)粉塵收集器的全面的解決方案,,,,,預(yù)防、保護(hù)和隔離技術(shù)在粉塵過濾器上的應(yīng)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 So

7、urce of Ignition fromUpstream Process by Spark Detection & Extinguishing SystemsPrevention 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(xué)隔離保護(hù)措施,,1-Dust粉塵,2-Con

8、finement空間,3-Ignition火源,4-Oxygen氧氣,5-Suspension:,The Explosion Pentagon 爆炸五角形,18,危險(xiǎn)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 recover

9、y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 equivale

10、nt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(yīng)關(guān)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

11、. Kst 和 Pmax are是非常重要的參數(shù)來理解所有的應(yīng)用.,,Time,,,,Strong Deflagration強(qiáng)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(shí)，密閉容器中爆燃所能達(dá)到的最大壓力,Kst:

12、 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(xiǎn)評估）,Material（物料）,Mass Median,Diameter（尺寸）,(Microns，微米),Kst(bar- m/s),Pmax(bar ga),Wood

13、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)）

14、,（煙煤）,21,Starting Point - Evaluating The Hazard,Primary test device for determining explosion characteristics;Pmax – Maximum Explosion PressureKst – Explosibility Index (Dusts),20 liter SphereASTM standard test appara

15、tus(ATEX standards 1m3 *),Explosibility IndexAnswering 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(fēng)分離器,存在粉塵爆炸危險(xiǎn)的過程設(shè)備,Drye

16、rs干燥器,Silos筒倉,Mills磨粉機(jī),Bins箱柜,鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī),25,評估風(fēng)險(xiǎn)-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 HeatingLayers自熱層,預(yù)防和保護(hù)粉塵爆炸的方法,27,爆燃

17、的三個(gè)組成包含“安全三要素” 預(yù)防策略的第一步要消除三要素中的一個(gè)或者多個(gè)組成因素。當(dāng)不能預(yù)防的時(shí)候，采取保護(hù)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(shè)備的防爆選擇措施 Prevention預(yù)防Inert Atmosphere(內(nèi)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

18、，但對于旋風(fēng)分離器、干燥器、粉塵收集器等設(shè)備不適合）,爆炸的預(yù)防,,29,Electrical Grounding（電接地）必須符合當(dāng)?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(shè)備具有與該環(huán)境相稱的等級.）,爆炸的預(yù)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

19、更大量的燃料的加入，二次爆炸往往比初次爆炸要強(qiáng)很多；,爆炸的預(yù)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(yù)防,32,Containment（遏制）-制造高強(qiáng)度的設(shè)備來承受Pmax(通常為12bar或則更高)）-結(jié)構(gòu)上要遵循壓力容器標(biāo)準(zhǔn)；-

20、因?yàn)檫@樣會造成成本過高，所以不是很實(shí)際；,爆炸的預(yù)防,,33,Protection methods保護(hù)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

21、 Knife gate Valve閘閥 Chemical Isolation化學(xué)隔離,爆炸保護(hù)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(qiáng)度Interconnections;聯(lián)接Isolate ducting隔離的管道Post Explosion Fires爆炸后火焰Rea

22、ction 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 Vent

23、ing防爆板,Explosion Vents防爆板 Low burst pressure低的設(shè)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(fù)合結(jié)構(gòu)型 high temp type高溫型 Replace after use使用后更換 Low inertia / fast to ope

24、n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

25、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(hù)免受雨水、冰雹和雪的影響？允許火球？,42,直接泄放到屋內(nèi)！,... 不推薦！,,,,,43,Silo Protection with VSP Vents,44,泄放方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),Pros（優(yōu)點(diǎn)）無管道時(shí)最低的成本選擇；安裝容易；不需要日常維護(hù)；Cons（缺點(diǎn)）允許完全爆開；

26、 清潔很重要；需要保護(hù)隔離相聯(lián)的設(shè)備；不能接受產(chǎn)生火球；在動作以后設(shè)備需要重修，除非使用很高的設(shè)計(jì)壓力（Pred < MAWP）,45,Flameless Vents無焰泄放筒,當(dāng)設(shè)備在室內(nèi)和不能通過管道進(jìn)行安全泄放或者不允許產(chǎn)生火球的情況設(shè)計(jì),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Retai

27、ns 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(shè)定壓力；在10~30mbar的范圍，符合建筑規(guī)范；抗風(fēng)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(hù)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(nèi)測或者屋內(nèi)看）,Dynamic Testi

28、ng of Building Vents（建筑用防爆板的動態(tài)實(shí)驗(yàn)）,48,爆炸保護(hù)裝置,,Suppression 抑制早期探測 快速噴射碳酸氫鈉吸熱劑進(jìn)行滅火；,允許在低壓過程設(shè)備中遏制粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)，可以在清洗以后快速恢復(fù)生產(chǎn),49,抑爆理論,,Pressure,Flame Radius,Rf,Time 時(shí)間,目的是:

29、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,,,PressureWave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(hù)你的設(shè)備,,,Time 時(shí)間,Pressure壓力,,,,

30、,,Pmax,Ps,Pred,,Ignition點(diǎn)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(shè)備的安全水平,51,,,,,IPD System a

31、pplied to Dust Collector（應(yīng)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(cè),PowerSupply電源,Monitor監(jiān)視器,Suppression抑制,事件的進(jìn)程;探測到爆炸啟動發(fā)射筒3.把滅火劑噴進(jìn)容器

32、4.抑制爆炸和隔離燃燒的物料5.設(shè)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(hù),,Isolation隔離防止火焰通過管道傳播-Mechanical Methods機(jī)械措施 Fast acting Knife gate valve.快速刀閥 Pinch Valve收縮閥 Rotary valve 回轉(zhuǎn)閥Screw conveyors.螺旋輸送機(jī)-Chemica

33、l Methods.化學(xué)措施 抑制滅火技術(shù),,,54,,,,,IPD System applied to Dust Collector（應(yīng)用于IPD系統(tǒng)的粉塵收集器 ）,PowerSupply,Monitor,帶有抑制系統(tǒng)的化學(xué)隔離,Chemical Isolation（化學(xué)隔離）.1. 探測到爆炸2. 啟動發(fā)射筒3. 把滅火劑噴進(jìn)容器4. 抑制爆炸和隔離燃燒物料,旋風(fēng)分離器上的應(yīng)用,,隔離管道進(jìn)出口,設(shè)備抑制,

34、,,過濾器,,出口物料過濾器,,螺旋輸送機(jī)的隔離,,化學(xué)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(shè)備,儲存和研磨斗式提升機(jī)磨碎機(jī) 筒倉粉塵收集器旋風(fēng)分離器過濾器風(fēng)力輸送系統(tǒng),Material Handling

35、 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(jī)的保護(hù):室內(nèi)設(shè)備 – 抑爆方案,1.頂部和底部抑爆；2.支架上部和下部隔離；

36、3.進(jìn)口和出口的化學(xué)隔離；,為了防止爆炸傳播到其他設(shè)備，連接管道必須隔離,頂部保護(hù),,,底部保護(hù),,,糖廠斗式提升機(jī)的抑爆,65,China ABS Dryer Protection Project 1,,66,China ABS Dryer Protection Project 1,,,,,,Sensor Electronics remotelyInstalled on inlet of Dryer DueTo High P

37、rocess 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 d

38、uring commissioning Project 1.,,,,,,,Outlet isolation CannonsFor 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(yīng)考慮爆炸保護(hù),69,典型的奶粉生產(chǎn)工藝干燥器，震動流化床，分離器等應(yīng)考慮爆炸保護(hù),斗式提升機(jī): 爆炸風(fēng)險(xiǎn)舉例,,Dust Collec

39、tion 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 IndustryOften insideDry EnvironmentPest Control When OutsideIsolate inlet (Aaron)Isolate Recirc. LinesNote that

40、the Air is re-circulated back into the building!,,,,,,旋風(fēng)分離器抑爆系統(tǒng)應(yīng)用,旋風(fēng)分離器上抑爆和化學(xué)隔離保護(hù)！Chemical Isolation is also referred to as ‘blocking’ = prevention of flame propagation.,粉塵收集器的保護(hù),Murphy-RodgersOneidaRees-MemphisScien

41、tific Dust CollectorsStiles MachineryWheelabrator,Air Handling SystemsDonaldson ToritDISA SystemsDustexFarrKiceMikropul,Proper Explosion Protection is the responsibility of the owner / operator of the equipment.

42、This is who has, or can find, the complete application information for risk assessment.,75,,,,,多種保護(hù)方案組合應(yīng)用,Venting & Chemical Isolation泄放和化學(xué)隔離Venting & Mechanical Isolation泄放和機(jī)械隔離Flameless Venting & Chemi

43、cal Isolation無焰泄放和化學(xué)隔離Flameless Venting & Mechanical Isolation 無焰泄放和機(jī)械隔離Containment & Mechanical Isolation遏制和機(jī)械隔離,Codes & Standards（美國相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)）,77,標(biāo)準(zhǔn)和原則-預(yù)防和保護(hù)系統(tǒng),NFPA 68 Standard for Venting Deflagratio

44、ns（NFPA 68 爆燃泄放的指導(dǎo)）NFPA 69 Standard on Explosion Prevention Systems（NFPA 69 有關(guān)爆炸保護(hù)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)）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

45、:2006 粉塵處理系統(tǒng)的防護(hù)要求,NFPA 654 Standard for the prevention of Fire and Dust Explosions from the Manufacturing, Processing, and Handling of Combustible Particulate Solids.（關(guān)于制造、加工、處理易燃顆粒過程中火災(zāi)和粉塵爆炸之保護(hù)措施的標(biāo)準(zhǔn)）Introduces strong

46、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(gè)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(hù)要求）,79,NFPA 654 的隔

47、離要求,“Where an Explosion Hazard Exists, Isolation Devices Shall be Provided…”-“當(dāng)有爆炸危險(xiǎn)的存在，應(yīng)當(dāng)提供隔離設(shè)備”,80,Isolation（隔離）: 防止爆炸火球的傳播,Propagation (the focus of new NFPA 654: 2006 ed

48、ition)傳播（新的NFPA654:2006版的焦點(diǎn)）Transfer of flame and pressure via interconnections（火焰和壓力通過連接管道傳播）pipes and ducts（管子和輸送管）across “I” beams（通過“I”型梁）up and down stairwells（上下樓梯）through tunnels（過道）across floors（通道走廊）,Duc

49、ts 3” and larger must be considered（3”或以上的管道必須考慮）,81,公認(rèn)的隔離措施,使用隔離技術(shù)阻止傳播:Chemical化學(xué)的Mechanical 機(jī)械的,Example of Chemical Barrier Isolation on 1m diameter duct（在1m直徑大的管道上使用化學(xué)隔離的例子）,82,公認(rèn)的爆炸隔離措施,Chemical Isolation Suppres

50、sors（化學(xué)隔離）,Rotary Airlocks（回轉(zhuǎn)閥）(must be of suitable construction（必須有相配的結(jié)構(gòu)）),Isolation Valve（隔離閥）(pinch style valve shown（漲縮閥）),Screw Conveyors （螺旋輸送機(jī)）(cylindrical – must be modified with product choke（圓筒狀的-必須根據(jù)物料

51、的阻塞情況進(jìn)行改進(jìn)）),1、GB 12476.1 可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分：用外殼和限制表面溫度保護(hù)的電氣設(shè)備 第1節(jié)：電氣設(shè)備的技術(shù)要求（GB 12476.1-2000，idt IEC 61241-1-1:1999） 2、GB 12476.2-2006 可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分：用外殼和限制表面溫度保護(hù)的電氣設(shè)備 第2節(jié)：電氣設(shè)備的選擇、安裝和維護(hù)（IEC 61241-1-2:1999，IDT）