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粉塵爆炸防范措施

發(fā)布時間:2014-8-4點擊數(shù):

 如采用有效的通風和除塵措施,嚴禁吸煙及明火作業(yè)。在設(shè)備外殼設(shè)泄壓活門或其他裝置,采用爆炸遏制系統(tǒng)等。對有粉塵爆炸危險的廠房,必須嚴格按照防爆技術(shù)等級進行設(shè)計,并單獨設(shè)置通風、排塵系統(tǒng)。要經(jīng)常濕式打掃車間地面和設(shè)備,防止粉塵飛揚和聚集。保證系統(tǒng)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(shè)備包括:防爆板(Explosion Panel)、防爆門(Explosion Vent)、無焰泄放系統(tǒng)(Flameless Venting)、隔離閥(Explosion Isolation Valve)以及抑爆系統(tǒng)(Explosion Suppression Systems)。在實際應(yīng)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(jīng)濟的防護目的。

遏制

就是在設(shè)計、制造粉體處理設(shè)備的時候采用增加設(shè)備厚度的方法以增大設(shè)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(jīng)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(tǒng)對所保護的設(shè)備在發(fā)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(shè)備的安全。防爆板通常用來保護戶外的粉體處理設(shè)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(shè)備產(chǎn)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(chǎn)生粉體爆炸;對于處于室內(nèi)的粉體處理設(shè)備,有時對泄放要求非常嚴格,不能產(chǎn)生火焰、物料泄放或者沒有預(yù)留泄放空間的情況下,通常會采用無焰泄放系統(tǒng),以達到保護人員以及周圍設(shè)備的安全。

抑制

爆炸抑制系統(tǒng)是在爆燃現(xiàn)象發(fā)生的初期(初始爆炸)由傳感器器及時檢測到,通過發(fā)射器快速在系統(tǒng)設(shè)備中噴射抑爆劑,從而避免危及設(shè)備乃至裝置的二次爆炸,通常情況下爆炸抑制系統(tǒng)與爆炸隔離系統(tǒng)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(jù)這個原理,爆炸需要完整的三個要素,并在適當?shù)臈l件下產(chǎn)生爆炸。所以要抑制爆炸的發(fā)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(shè)備內(nèi)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(shè)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(fā)生。這就要采用爆炸抑制系統(tǒng),最簡單的爆炸抑制系統(tǒng)是由四個單元組成:監(jiān)視器、傳感器、發(fā)射器和電源。

四個單元各自的功能分別為:監(jiān)視器可以提供可視或者可聽的警報,對整個系統(tǒng)的激活、密封故障、氣壓和電源故障進行監(jiān)視,而且發(fā)射器的發(fā)射不是由監(jiān)視器觸發(fā),而是由傳感器直接觸發(fā),從而大大縮短了抑爆系統(tǒng)的反應(yīng)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(shè)定在低壓狀態(tài),兩個設(shè)定在高壓狀態(tài),必須同時有其中兩個壓力傳感器被激活時,整個系統(tǒng)才被觸發(fā),從而避免誤操作的發(fā)生。發(fā)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(tǒng)的危險之中。電源給整個系統(tǒng)供電,可以由交流電輸入轉(zhuǎn)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(yīng)情況,一個顯示系統(tǒng)是否有故障,一個顯示系統(tǒng)是否在工作。這四個單元即可組成一個最簡單的抑爆系統(tǒng),但是有時要保護的范圍很大,就需要增加發(fā)射筒,一個傳感器最多可以連接十個發(fā)射筒。

粉體爆炸的形成和發(fā)展的過程是這樣的:在密閉的工業(yè)設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)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(chǎn)生了火花,就會由火花發(fā)展成小火球,如不抑制就會由小火球發(fā)展成大火球,并伴隨有高溫高壓的產(chǎn)生,當壓力升高到一定程度,超出了設(shè)備的抗壓強度,就會發(fā)生爆炸。在此過程中,升高的壓力會產(chǎn)生沖擊波,而且沖擊波的傳播速度遠大于火焰?zhèn)鞑サ乃俣,利用這個原理,讓抑爆系統(tǒng)的傳感器及時探測到?jīng)_擊波,在火焰還沒有時間發(fā)展成爆燃的時候,發(fā)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(shè)備,甚至危害到人身安全。

抑爆系統(tǒng)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(fā)生爆炸前期的小火球。當安裝在粉體設(shè)備上的傳感器探測到設(shè)備內(nèi)部發(fā)生火花,使得燃料燃燒,形成小火球,即將要發(fā)展成大火球產(chǎn)生爆炸的瞬間,馬上發(fā)出一個指令給發(fā)射筒,發(fā)射筒馬上會向設(shè)備內(nèi)部噴出滅火劑,把要引發(fā)爆炸的火花熄滅,從而抑制了爆炸的發(fā)生。

隔離

分為機械隔離和化學隔離兩種,往往和抑爆系統(tǒng)一起應(yīng)用。

隔離就是把有爆炸危險的設(shè)備與相連的設(shè)備隔離開,從而避免爆炸的傳播,產(chǎn)生二次爆炸。一般在設(shè)備的物料入口安裝化學隔離,在設(shè)備的物料出口安裝機械隔離閥;瘜W隔離和抑爆系統(tǒng)中的發(fā)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(xiàn)代工業(yè)中,我們給粉體設(shè)備做防爆措施,不能只單獨考慮某一個設(shè)備,要從整體出發(fā),要作為一個防爆系統(tǒng)工程來設(shè)計,所以往往需要采取多種方案組合應(yīng)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(yè)高速發(fā)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(yè)帶來了巨大的損失,甚至遠遠超出了火災(zāi)帶來的危害。根據(jù)國際標準如NFPA68、NAPA69、NFPA654規(guī)范的指導(dǎo),為了工業(yè)的安全生產(chǎn),為了人身和設(shè)備的安全,又由于爆炸的不確定性,務(wù)必提高安全防范意識,在設(shè)計、制造、使用帶危險性的粉體設(shè)備時,應(yīng)當給工業(yè)粉體設(shè)備上保險:采取合適的防護措施進行防爆。

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