粉尘防爆培训

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1、2 Explosion Prevention & Protection Technology （爆炸预防与保护技术）（爆炸预防与保护技术）:- Venting（泄放）（泄放）- Suppression（抑制）（抑制）- Isolation（隔离）（隔离）- Flameless Venting（无焰泄放）（无焰泄放）- Testing（测试）（测试）- Risk Analysis（风险分析）（风险分析）美国化学品安全和风险调查委员会对发生的事故进行研究发现 在过去25年间，美国工业上发生了281281起粉尘火灾和爆炸！导致导致119119人死亡和超过人死亡和超过718718人受伤！人受伤！美国工

2、业粉尘火灾和爆炸的统计China Dust Explosion Cases in 2010Summary.Aluminum Dust8 casesWood Dust3 casesFood Cornstarch / additives / Plastics / 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 Explos

3、ion Incident in China!最近发生的粉尘爆炸！最近发生的粉尘爆炸！How do we prevent this accident from happening again!我们怎么预防这些事件的发生我们怎么预防这些事件的发生?QinHuangDao Corn Starch Factory Explosion21 Killed, 47 Injured!2010年年2月月24日秦皇岛市淀粉日秦皇岛市淀粉-粉尘爆粉尘爆炸炸May 20, 2011, 3 Killed, 16 Injured at Foxconn ChengDu factory this year!最近发生的粉尘爆炸

4、！最近发生的粉尘爆炸！我们怎么预防这些事件的发生我们怎么预防这些事件的发生? 2010年年2月月24日秦皇岛市淀日秦皇岛市淀粉粉-粉尘爆炸粉尘爆炸欧洲发生的港口爆炸事件 爆炸发生后的现场图片 爆炸发生的原因爆炸发生的起因二次爆炸的发生二次爆炸的发生! ! Complete Solution to Protect Dust Collector 保护粉尘收集器的全面的解决方案保护粉尘收集器的全面的解决方案 预防、保护和隔离技术在粉尘过滤器上的应用Cannon发射筒Sensor传感器Isolation Cannon隔离阀Intrinsically Safe Power Side固有的安全电固有的安全

5、电源旁源旁Elimination of any Source of Ignition fromUpstream Process by Spark Detection & Extinguishing SystemsPrevention Method通过火星探测和灭火系统消除上游工艺的任何火源通过火星探测和灭火系统消除上游工艺的任何火源Full Suppression &Chemical Isolation.Protection Method完整的抑爆和化学隔离保护措施1-Dust粉粉尘尘2-Confinement空间空间3-Ignition火源火源4-Oxygen氧气氧气5-Suspension

6、:18危险性物料Grains谷物Plastics塑料Pesticides杀虫剂Inks, Dyes and Toners墨水、染料、墨粉Pharmaceuticals医药品Carbonaceous Dusts碳粉Aerosols喷雾剂Vapor recovery蒸汽回收Wood木屑Starches淀粉Sugars食糖Milk Powder奶粉灰尘、粉末、颗粒、谷物、气体、蒸汽或气雾Concentration 浓度浓度 15 gm/m3Moisture Content 湿度湿度 50%Particle Size 颗粒尺寸颗粒尺寸 60gm/m3 is a concern比如奶粉大于比如奶粉大于6

7、0gm/m3就应关注了就应关注了19Dust Explosibility Data粉尘可爆炸性参数粉尘可爆炸性参数What data is required?需要什么参数？Kst and Pmax are fundamental to the understanding of all applications. Kst 和 Pmax are是非常重要的参数来理解所有的应用.TimeStrong Deflagration强爆燃强爆燃Rate of Pressure Rise dP/dT dPdTWeak Deflagration弱爆燃弱爆燃Pmax: maximum pressure of un

8、vented deflagration test在测试时，密在测试时，密闭容器中爆燃闭容器中爆燃所能达到的最所能达到的最大压力大压力Kst: factor related to rate of pressure rise dP/dt of unvented deflagration test在爆燃测试中，密闭在爆燃测试中，密闭容器里面压力升高率。容器里面压力升高率。20Evaluating the Hazard（危险评估）Material（物料）Mass MedianDiameter（尺寸）(Microns，微米)Kst(bar- m/s)Pmax(bar ga)Wood Flour29205

9、10.5Sugar301388.5Bituminous Coal241299.2Corn Starch720210.3PVC60988.3Data Used for Suppression, Venting, Isolation and Containment design.Typical Material Explosibility Data（典型物料的爆炸性参数）（烟煤）（烟煤）21Starting Point - Evaluating The HazardPrimary test device for determining explosion characteristics;Pmax

10、Maximum Explosion PressureKst Explosibility Index (Dusts)20 liter SphereASTM standard test apparatus(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!粉尘收集器旋风分离器存在粉尘爆炸危险的过

11、程设备Dryers干燥器Silos筒仓Mills磨粉机磨粉机Bins箱柜链式提升机25评估风险-火源的例子Impact sparks碰撞火花 - Non ferrous Materials 无含铁的物料Static Discharges静电放电Friction摩擦Burning Embers燃烧余烬Self HeatingLayers自热层预防和保护粉尘爆炸的方法预防和保护粉尘爆炸的方法27爆燃的三个组成包含爆燃的三个组成包含“安全三要素安全三要素” 预防策略的第一步要消除三要素中的一个或者多个组预防策略的第一步要消除三要素中的一个或者多个组成因素。当不能预防的时候，采取保护措施就是必需的了。

12、成因素。当不能预防的时候，采取保护措施就是必需的了。安全的三要素Fuel Dispersion 燃料燃料Oxidant 氧化剂氧化剂Ignition 火源火源28 过程设备的防爆选择措施过程设备的防爆选择措施w PreventionPrevention预防预防wInert Atmosphere(Inert Atmosphere(内部空气惰性化内部空气惰性化) )用惰性气体如N2、C02等替代氧气通常适用于筒仓，但对于旋风分离器、干燥器、粉尘收集器等设备不适合）爆炸的预防 29wElectrical GroundingElectrical Grounding（电接地）（电接地）必须符合当地规范w

13、Proper Electrical Classification.-Proper Electrical Classification.-正确分类电正确分类电（通常有易燃粉尘的地方，要确保电气设备具有与该环境相称的等级.）爆炸的预防 30wHouse KeepingHouse Keeping（保持工作间的整洁）（保持工作间的整洁）良好整洁的工作间；保持工作区无粉尘是非常重要的；防止粉尘的二次爆炸；由于更大量的燃料的加入，二次爆炸往往比初次爆炸要强很多；爆炸的预防 31wSpark Detection & Extinguishing SystemSpark Detection & Extingui

14、shing System（火花探测和熄灭系统）（火花探测和熄灭系统）- - 探测火花和燃烧物的存在；探测火花和燃烧物的存在；- 在下游消除燃烧着的物料；在下游消除燃烧着的物料；- - 允许继续操作；允许继续操作；- - 只需要最小限度的清洁；只需要最小限度的清洁；爆炸的预防32wContainmentContainment（遏制）（遏制）-制造高强度的设备来承受Pmax(通常为12bar或则更高)）-结构上要遵循压力容器标准；-因为这样会造成成本过高，所以不是很实际；爆炸的预防 33w Protection methodsProtection methods保护措施保护措施wExplosion

15、 Venting;爆炸泄放 Vents, Doors,Flameless Vents, Building Vents（防爆板、无焰阻火器、建筑用防爆板）wExplosion Suppression爆炸抑制wExplosion Isolation Barriers;爆炸隔离 Pinch Valve涨缩阀 Knife gate Valve闸阀 Chemical Isolation化学隔离爆炸保护装置 34泄放要考虑的因素w Environment环境w Operating Conditions操作条件w Vessel Location容器的位置w Vessel Strength容器的强度w Int

16、erconnections;联接 Isolate ductingIsolate ducting隔离的管道隔离的管道w Post Explosion Fires爆炸后火焰w Reaction Forces反作用力Can the flameball be accepted?允许火球？允许火球？35Video showing explosion vent under test36Vent explosion with High speed Camera37Video showing Flame Propagation after vented explosion38Explosion Relief

17、Venting防爆板防爆板Explosion Vents防爆板防爆板 Low burst pressure低的设定压力 Wide range of sizes尺寸范围广 Stainless Steel 不锈钢 one piece clean type单片金属型 composite type复合结构型 high temp type高温型 Replace after use使用后更换 Low inertia / fast to open低的惯性，打开迅速 No fragmentation无碎片 Open Vent sensor option可选择爆开传感器 Sized in accordance

18、with NFPA 68 or VDI 3673 or EN 14491:2006（尺寸确定遵循 NFPA68或者VDI 3673或者EN14491:2006）39将容器安装在室外：泄放到安全的地方！40通过墙壁泄放到外面墙壁的另一面是什么？墙壁的另一面是什么？41通过屋顶泄放到外面采取什么措施来保护采取什么措施来保护免受雨水、冰雹和雪免受雨水、冰雹和雪的影响？的影响？允许火球？允许火球？42直接泄放到屋内！. . 不推荐！不推荐！43Silo Protection with VSP Vents 44泄放方式的优点和缺点Pros（优点）w 无管道时最低的成本选择；w 安装容易；w 不需要日常维

19、护；Cons（缺点）w 允许完全爆开； w 清洁很重要；w 需要保护隔离相联的设备；w 不能接受产生火球；w 在动作以后设备需要重修，除非使用很高的设计压力（Pred MAWP）45Flameless VentsFlameless Vents无焰泄放筒无焰泄放筒当设备在室内和不能通过管道当设备在室内和不能通过管道进行安全泄放或者不允许产生进行安全泄放或者不允许产生火球的情况设计火球的情况设计46无焰泄放装置Intercepts flame 截取火焰Quenches flame & pressure wave熄灭火焰和压力波Retains flame, dust and pressure留住火焰

20、、粉尘和压力47用于建筑的爆炸泄放用于建筑的防爆板用于建筑的防爆板低的设定压力；在1030mbar的范围，符合建筑规范；抗风和恶劣天气；重量轻，迅速的开启；半透明或者不透明涂饰剂，采用聚碳酸酯薄片材料；无破碎；无日常维护的需要，相对于带锁型装置需要更少的检查；View from inlet /indoor side（从内测或者屋内看）Dynamic Testing of Building Vents（建筑用防爆板的动态实验）48爆炸保护装置 wSuppression Suppression 抑制抑制w早期探测 w快速喷射碳酸氢钠吸热剂进行灭火；允许在低压过程设备中遏制粉尘爆炸风险，可以在清洗以

21、后快速恢复生产允许在低压过程设备中遏制粉尘爆炸风险，可以在清洗以后快速恢复生产49抑爆理论 PressureFlame RadiusRfTime 时间时间目的是目的是: 1.探测到燃料爆燃的最初阶段；探测到燃料爆燃的最初阶段；2. 快速启动火焰抑制系统；快速启动火焰抑制系统；3. 阻止完全爆炸压力的发展；阻止完全爆炸压力的发展；RfPressureWave压力波压力波Fuel / Air燃料燃料/空气空气Pressure wave moves faster than flame front in a deflagration.（在爆燃过程中压力波要比火球传播（在爆燃过程中压力波要比火球传播得快

22、很多）得快很多）50抑制系统如何保护你的设备Time 时间时间Pressure压力压力PmaxPsPredIgnition点火点火Suppression抑制抑制Unsuppressed不抑制不抑制Suppressed抑制抑制Detection察觉察觉Pmax typically over 100 psi（Pmax通常高于100psi） Pred typically less than 3 psi(Pred通常低于3psi)通过减小爆炸的影响，余压将低于过程设备的安全水平通过减小爆炸的影响，余压将低于过程设备的安全水平51 IPD System applied to Dust Collector

23、（应用于粉尘收集器的（应用于粉尘收集器的IPD系统）系统） Cannon灭火筒Sensor传感器Isolation CannonIntrinsically Safe Power Side故固有的安全电源侧PowerSupply电源Monitor监视器Suppression抑制事件的进程事件的进程; ;1.探测到爆炸2.启动发射筒3.把灭火剂喷进容器4.抑制爆炸和隔离燃烧的物料5.设备停车52安装的发射筒和压力传感器:IPD发射筒可以按任意方向安装53爆炸保护 wIsolation隔离隔离防止火焰通过管道传播-Mechanical Methods机械措施 Fast acting Knife ga

24、te valve.快速刀阀 Pinch Valve收缩阀 Rotary valve 回转阀Screw conveyors.螺旋输送机-Chemical Methods.化学措施 抑制灭火技术 54 IPD System applied to Dust Collector（应用于（应用于IPD系统的粉尘收集器系统的粉尘收集器 ）CannonSensorIsolation CannonIntrinsically Safe Power SidePowerSupplyMonitor带有抑制系统的化学隔离Chemical IsolationChemical Isolation（化学隔离）（化学隔离）.

25、.1. 1. 探测到爆炸探测到爆炸2. 2. 启动发射筒启动发射筒3. 3. 把灭火剂喷进容器把灭火剂喷进容器4. 4. 抑制爆炸和隔离燃烧物料抑制爆炸和隔离燃烧物料旋风分离器上的应用隔离管道进出口隔离管道进出口设备抑制设备抑制过滤器出口物料过滤器螺旋输送机的隔离化学隔离和抑爆干燥原料厂房的典型设备 储存和研磨斗式提升机磨碎机 筒仓粉尘收集器旋风分离器过滤器风力输送系统Material Handling and Air Pollution Control典型的物理处理系统Elevate Raw MaterialGrind and SiftSort and StoreProcess to End

26、 Condition:Mill, Blend,Hydrogenation,and other processesBucket ElevatorsGrinding MillsDust Collection典型的面粉加工布置图典型的面粉加工布置图斗式提升机的保护:室内设备 抑爆方案Elevator HeadElevator BootExplosion SuppressionExplosion IsolationExplosion Isolation1.1.顶部和底部抑顶部和底部抑爆；爆；2.2.支架上部和下支架上部和下部隔离；部隔离；3.3.进口和出口的进口和出口的化学隔离；化学隔离； 为了防止爆

27、炸传播到其他设备，为了防止爆炸传播到其他设备，连接管道必须隔离连接管道必须隔离顶部保护顶部保护底部保护底部保护糖厂斗式提升机的抑爆糖厂斗式提升机的抑爆65China ABS Dryer Protection Project 166China ABS Dryer Protection Project 1Sensor Electronics remotelyInstalled on inlet of Dryer DueTo High Process TempInlet isolation Cannon with Heat Isolation AssySpark Detector Sensor wi

28、th Fiber Optic connectionInlet isolation Cannon with Heat Isolation AssyINLET Side of Dryer67Installed Pictures taken from site during commissioning Project 1.Outlet isolation CannonsFor DryerInlet Isolation Cannon for DCOutlet Side of Dryer典型的奶粉生产工艺典型的奶粉生产工艺干燥器，震动流化床，分离器等应考虑爆炸干燥器，震动流化床，分离器等应考虑爆炸保护保

29、护69典型的奶粉生产工艺典型的奶粉生产工艺干燥器，震动流化床，分离器等应考虑爆炸干燥器，震动流化床，分离器等应考虑爆炸保护保护斗式提升机: 爆炸风险举例Dust Collection SystemHammer Mill:Heating Effect = Ignition RiskConvey Air - INConvey Air - OUTT=100 FT=160 FAbrasionFeed Chute粉尘收集系统: 排放到室外例子 Grain and Food IndustryOften inside Dry Environment Pest Control When OutsideIsol

30、ate inlet (Aaron)Isolate Recirc. LinesNote that the Air is re-circulated back into the building! 旋风分离器抑爆系统应用粉尘收集器的保护Murphy-RodgersOneidaRees-MemphisScientific Dust CollectorsStiles MachineryWheelabrator Air Handling Systems Donaldson Torit DISA Systems Dustex Farr Kice Mikropul?75 多种保护方案组合应用Venting

31、& Chemical Isolation泄放和化学隔离Venting & Mechanical Isolation泄放和机械隔离Flameless Venting & Chemical Isolation无焰泄放和化学隔离Flameless Venting & Mechanical Isolation 无焰泄放和机械隔离Containment & Mechanical Isolation遏制和机械隔离SuppressionIsolationIsolationIsolationSuppressionTo atmosphereFlameless VentingIsolationTo atmosph

32、ereCodes & StandardsCodes & Standards（美国相关法规和标准）（美国相关法规和标准）77标准和原则-预防和保护系统w NFPA 68 Standard for Venting Deflagrations（NFPA 68 爆燃泄放的指导）w NFPA 69 Standard on Explosion Prevention Systems（NFPA 69 有关爆炸保护系统的标准） Oxidant ReductionOxidant Reduction（减少氧化剂）（减少氧化剂） Fuel concentration reductionFuel concentrati

33、on reduction（减少燃料浓度）（减少燃料浓度） SuppressionSuppression（抑制）（抑制） IsolationIsolation（隔离）（隔离） Pressure ContainmentPressure Containment（压力遏制）（压力遏制）78NFPA 654:2006 粉尘处理系统的防护要求NFPA 654 Standard for the prevention of Fire and Dust Explosions from the Manufacturing, Processing, and Handling of Combustible Parti

34、culate Solids.（关于制造、加工、处理易燃颗粒过程中火灾和粉尘爆炸之保护措施的标准）Introduces strong focus on isolation of ducting（集中介绍了管道隔离问题）Included as a reference in the 2006 International Fire Codes（在2006版国际防火法规中作为一个参考）May be adopted by US OSHA as basic protection requirement（可能被美国OSHA采纳并作为基本的保护要求）79NFPA 654 的隔离要求“Where an Explo

35、sion Hazard Exists, Isolation Devices ShallShall be Provided”-“当有爆炸危险的存在，应当提供隔离设备”80Isolation（隔离）: 防止爆炸火球的传播Propagation (the focus of new NFPA 654: 2006 edition)传播（新的NFPA654:2006版的焦点）wTransfer of flame and pressure via interconnectionsw（火焰和压力通过连接管道传播）pipes and ductspipes and ducts（管子和输送管）（管子和输送管）acr

36、oss “I” beamsacross “I” beams（通过（通过“I I”型梁）型梁）up and down stairwellsup and down stairwells（上下楼梯）（上下楼梯）through tunnelsthrough tunnels（过道）（过道）across floorsacross floors（通道走廊）（通道走廊）Ducts 3” and larger must be consideredDucts 3” and larger must be considered（3”3”或以上的管道必须考虑）或以上的管道必须考虑）81公认的隔离措施使用隔离技术阻止使用

37、隔离技术阻止传播传播: :-ChemicalChemical化学的化学的-Mechanical Mechanical 机械机械的的Example of Chemical Barrier Isolation on 1m diameter duct（在（在1m直径大的管道上使用化学隔离的例子）直径大的管道上使用化学隔离的例子）82公认的爆炸隔离措施Chemical Isolation Suppressors（化学隔离） Rotary Airlocks（回转阀）(must be of suitable construction（必须有相配的结构）)Isolation Valve（隔离阀）(pinch

38、 style valve shown（涨缩阀）)Screw Conveyors （螺旋输送机）(cylindrical must be modified with product choke（圆筒状的-必须根据物料的阻塞情况进行改进）) 1、GB 12476.1 可燃性粉尘环境用电气设备 第1部分：用外壳和限制表面温度保护的电气设备 第1节：电气设备的技术要求（GB 12476.1-2000，idt IEC 61241-1-1:1999） 2、GB 12476.2-2006 可燃性粉尘环境用电气设备 第1部分：用外壳和限制表面温度保护的电气设备 第2节：电气设备的选择、安装和维护（IEC 61

39、241-1-2:1999，IDT） 3、GB 12476.3-2007 可燃性粉尘环境用电气设备 第1部分：用外壳和限制表面温度保护的电气设备 第3节：存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类 本部分为GB 12476的第3部分，等同采用IEC 6124110：2004可燃性粉尘环境用电气设备 第10部分：存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类（英文版）。相关标准简介 4、GB 17440 粮食加工、储运系统粉尘防爆安全规程 5、GB/T 15604 粉尘防爆术语 6、GB 50016 建筑设计防火规范 7、GB 50057 建筑物防雷设计规范 8、GB 15577-2007 粉尘防爆安全规程 9、GB

40、 15605 2008 Guide for pressure Venting of Dust Explosion10、GB 19081-2008 Safety Regulation for Dust Explosion Prevention in feed processing system11、GB 17918-2008 Safety Regulation for Dust Explosion Protection in Raw Grain loading and unloading system in Port12 、GB/T 17919-2008 Directives for dust explosion protection for dust collectors in dust explosion hazardous area