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一定要知道的粉尘防爆知识

来源:世鼎检测 | 关注:55

  在过去25年中发生了280多起与尘埃有关的爆炸或火灾,导致119人死亡,700多人受伤,这一事实给监管机构或组织提供旨在消除或减少爆炸或火灾风险提供了指导方针。本系列的第1部分讨论了与粉尘有关的爆炸和火灾的原因以及降低风险的内务管理方法。

  OSHA和化学品安全与危害审查委员会(CSB)都依靠国家消防协会(NFPA)及其规范、标准和指南来降低粉尘爆炸的风险。NFPA出版了大量指南,标准和相关文件,旨在为参与处理火灾危险的人员提供最新的科学知识和理解。其中一些文件直接涉及化学加工工业和涉及处理可燃材料(包括粉尘和粉末)的公司。

  这些文件定期更新,2006年至2009年,结合新的OSHA可燃粉尘国家重点计划(NEP),NFPA修订了其关于火灾和爆燃风险管理和缓解的若干指南。一些指南和标准适用于特定行业,但两种出版物本质上是通用的,并且经常与OSHA、NEP一起讨论。这些是NFPA-69(处理爆炸/爆燃预防)和NFPA-68(涉及爆发爆炸以迫使“危险”到安全区域)。这两份出版物都旨在保护生命,而不是保护设备。因此,可能导致对工艺设备的后续损坏。关于除尘设备,NFPA-68更适用。

  NFPA-68-2007和粉尘收集

  NFPA爆燃防爆标准(NFPA-68)提供了设计标准,用于向外壳施加减压通风口,以减轻伴随细粉尘材料快速氧化过程中产生热量和火焰的压力。该文件首次作为临时标准于1945年出版,是对几种粮食和工业爆炸的研究成果。

  1954年对其进行了修订,指定了一份指南,并将当时可用的粉尘爆炸通风所积累的知识和信息合并为一份文件。该指南使用一系列“排气比”来确定排气区域,基于在测试许多粉尘和粉末以及外壳或建筑物的体积中所见的压力上升的预计速率。自1954年以来,该文件已多次修订,从强调通风口比例调整救济通风口,转向经验性地从欧洲和美国进行的爆炸试验得出的公式系统。这些公式包含与外壳,工艺设备,强度和尺寸相关的因素(它能够抵抗爆燃的压力升高而不发泄及其体积),

  该文件的2007版本带来了与之前版本相关的几个重要变化,其中许多与OSHA强调减少粉尘危害和NEP有关。

  通风口设计公式已完全修改,包括修改外壳几何形状的通风面积,通风板质量,初始操作压力,通风管道的使用等的公式和方法。修订的公式更接近测试结果。

  但是,当数据输入可靠时,公式才可靠。虽然NFPA-68包含的表格中包含许多典型粉尘的“爆炸”数据(Kst,或压力上升速率,Pmax,未通风外壳中产生的最大压力),但建议不要使用此数据,因为它也是如此一般性质和鼓励用户使用特定粉尘的样品测试其爆炸特性。在无法获得或测试实际粉尘样本的情况下,可以使用来自相似材料或表格数据的数据,只要考虑材料之间的差异并调整通风口设计即可。

  泄爆通风口

  NFPA-68-2007是用于设计任何尺寸或类型的可燃粉尘处理或加工的外壳或建筑物的爆炸(爆燃)通风口的标准。但是,该标准还包括一些与除尘器上爆燃通风口的设计和安装有关的特殊要求。这些特殊要求考虑了输送气体和粉尘分离到设备的“清洁侧”和“脏侧”以及内部过滤袋及其支撑笼造成的排气障碍。在没有深入了解标准的细节的情况下,下面给出了这些考虑因素的摘要。

一定要知道的粉尘防爆知识

  工厂的除尘器位置

  要考虑的第一个项目是除尘器本身的位置。NFPA标准建议将袋式除尘器放置在室外,在那里它可以通风到安全区域,而不会给工厂或人员带来额外的风险。如果袋式除尘器必须位于室内,则应尽可能靠近外墙。然后,可以将爆燃通风口放置在靠近外壁的壳体侧面上,并且可以提供通风管道以将燃烧产物移动到外部位置。如果袋滤室不能位于外壁附近,或者压力释放口可以导管到安全区域的其他位置,则可以考虑使用阻燃装置。这些装置允许将原始爆燃产生的压力波排放到设备所在的房间,但是抑制与该压力波相关的火焰前锋,从而防止原始火焰点燃可能在建筑物中移动的任何积聚的粉尘。如果除尘器通过管道或从外部位置在室外排气,则应确定通风口,使其不允许排出的材料通过窗户,通风设备,门口等被吸入工厂。此外,火焰和压力波应远离人员可能工作的地方。这可以通过使用偏转板,护罩或其他装置来完成,只要通风口本身不受阻碍即可。

  除尘器上的通风口位置

  下一个要考虑的项目是放置除尘器外壳上的通风口。在过去的NFPA-68版本中,可以将通风口放置在外壳的干净侧和脏侧,以便在脏侧提供大部分通风口。2002年版本被归类为指南,开始解决通风口位置问题,有两套通风口尺寸公式:一套用于完全位于过滤袋下方的通风口,另一套用于通风口,通风口只有一部分位于通风口下方过滤器。

  在2007年新版本中,现在被指定为标准,考虑了三种可能性。第一种是用于位于膨胀多尘空气室中完全位于过滤袋下方的通风口。对于这种情况,要使用的外壳的容积是过滤袋下方的脏容积,除非袋间隔得更远,在这种情况下使用整个外壳的脏容积(滤袋下方的容积加上过滤袋之间的容积)。第二种情况是通风口位于过滤袋底部上方的通风口的全部或部分位置。在这种情况下,使用的体积是袋滤室管板下方的整个脏体积(管板下方的总体积减去过滤袋的内部体积)。但是,必须拆除通风口旁边的滤袋,缩短或限制,以便在发生爆燃时过滤器根本不会阻塞通风口。最后一种情况是,通风口的至少一部分位于过滤袋底部的下方,但是滤袋位于通风口的旁边。必须使用管板下方的总体积(脏容量加上过滤袋的内部容积),并且必须在通风口处安装足够的隔板以防止过滤袋和保持架进入通风口。

  除尘器的物理几何形状

  开放式外壳中的爆燃通常以球形方式膨胀。当被限制在一个或两个方向上时,产生的能量导致火焰前锋和压力波在打开方向上加速。如果外壳(除尘器)长而窄,则火焰前锋和压力波可以加速到速度超过声速的点。在这种情况下,爆燃过渡到爆炸,类似于高爆炸物所见,并且不可能充分地发泄爆炸。因此,评估壳体的长度与直径之比,在非圆柱形外壳的情况下的真实直径或水平直径,并确定通风口尺寸和位置以防止爆燃的任何可能的转变。

  此外,当使用管道系统将室内袋式除尘器排放到室外安全位置时,由于壳体中的压力/火焰膨胀而在燃烧产物试图通过管道排出时,在壳体中产生背压。计算出的背压可能非常高。因此,在大多数情况下,可能需要使室内袋式圆筒形筒体承受这种增加的压力。

  2007 NFPA-68附加

  新标准的两个重要补充反映了CSB研究和OSHA、NEP和检查程序中强调的问题。

  第一个解决了火焰前沿从其初始源迁移到点燃工厂其他部分的可燃材料的问题。除了OSHA强调管理以消除工厂内的粉尘积聚外,NFPA还要求防止爆燃将管道系统向下移动到其他工艺或未受保护的设备和机器。必须安装快速作用阻尼器以关闭火焰前沿以隔离袋式除尘器或其他容器,或者必须安装化学抑制系统以熄灭管道系统内的火焰,以防止点燃其他上游或下游设备中的尘云。对于小型袋式除尘器系统,这并不太难。但是,对于较大的系统,管道系统的直径可能很容易超过3到4英尺,

  尽管初始燃烧的趋势是在进入的管道系统中“供给”粉尘并向后“爬”通过工厂,但在滤袋可能的情况下,必须在清洁侧管道中提供隔离。如果排出的空气再循环到工厂中以节省热量和能量,燃烧和粉尘可以通过清洁侧压力通风系统逸出到风扇和排放烟囱,到达其他下游处理设备,或者返回到工厂。

  第二个重要的补充是强调检查,维护和培训。在过去,压力释放门和破裂板被视为必要的组件,需要保护袋式除尘器并降低工厂其他地方爆炸的风险。但是,由于被忽视的通风口无法有效运行,NFPA-68现在要求定期检查和维护计划,包括书面指示,带有签核要求的检查表和维护这些表格,供工厂和公共安全人员审查至少3年。

  第三个关键要求是要求设备或泄压口供应商提供通风口封闭信息表,以记录通风口的设计和尺寸基础。该表格应与检查和维护记录表一起保存。上述表格的例子可以在NFPA-68的附录A中找到。

  供应商和客户关系

  客户和供应商必须紧密合作,以确保爆燃通风口的设计,尺寸和安装得当。这要求通风口供应商可获得某些关键设计信息,通风口供应商必须向客户提供适当的文件,包括尺寸标准,设计依据和安全操作和维护说明。正确的设计始于对工艺设备中处理的材料或粉尘的充分理解。

  客户必须提供有关工艺设计和操作的准确信息,以便除尘器可以与其他设备正确集成。此外,客户必须向除尘器供应商提供有关粉尘爆炸特性的完整信息。这很可能需要通过可接受的测试设施测试所有粉尘以确定其Kst和Pmax值。除尘器供应商必须使用这些确定的值来确定适当的通风口区域,以充分保护除尘器,工厂和员工。

 

  同样,袋式除尘器供应商必须与客户合作,为安全人员提供所需的设计信息,正确的维护和检查程序以及上游和下游隔离设备的建议或供应。

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