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防爆除尘器系统的消防及防爆措施

点击次数:3993次  更新时间:2016-06-01

对可燃性粉尘爆炸的防爆设备历来都有法律法规严格规范。美国国家消防协会(NFPA)在爆炸的保护和预防上制定了一系列的标准;ATEX防爆指令是欧洲普遍采用的相应标准,规定了在有爆炸性环境的设备需要做到的技术要求,只有获得ATEX认证后,方可在这些国家销售和使用防爆设备。我国亦有健全的国家标准和规范,例如粉尘防爆安全规程(GB15577-2007)、粉尘爆炸泄压指南(GB15605-2008)、粉尘爆炸危险场所用收尘器防爆导则(GB/T17919-2008)等等。特别在8月2日,昆山金属厂发生爆炸后,国家安荃生产监督管理总局发布了第68号令《严防企业粉尘爆炸五条规定》,进一步挑明工业粉尘除尘防爆燃安全的重要性和对规范标准的执行要求。希望通过经验教训,我国工业除尘领域得到应有的重视,监督部门和企业管理执行力有所加强,技术水平获得不断提高。

要强调的是,在正确设计选型和安装通风除尘系统的防爆抑爆设施后,生产运营管理的水平也要随之提高,保持工作现场环境清洁,随时*清除加工中所产生的易燃易爆粉尘,力争从源头上降低爆燃几率。

易燃易爆粉尘的收集处理历来是工业通风除尘工作的难点,也应该是一个非常值得关注的重点,这不单要求从业人员具有较为全面扎实的业务知识,还要有高度严谨的负责态度,两者缺一不可。什么是易燃易爆的粉尘,现场工作人员必须对自己处理的物料有清楚的认识,有很多资料可以查询,也有很多文献可以参考,关键要对实际产尘的工艺流程做深入了解,对扬尘尘体的物化性质给出定义,才能够准确无误地行使除尘系统的设计、设备的选型以及制造应用的责任。

  金属加工中产生的粉尘可能引起燃烧甚至爆炸。燃烧与爆炸的概念有所不同,首先谈谈燃烧,它是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光、发烟的现象。物质燃烧需要同时具备三个要素,即可燃物质、助燃物质和起火源,三缺一均不可能造成燃烧现象。比如在等离子切割和激光切割一些合金板材过程中,所产生的烟尘具有可燃性,无处不在的氧气是助燃物质,这时环境中一旦出现明火、电火花、甚至摩擦、撞击产生的火花及发热,以及造成自燃起火的氧化热等物理化学因素都能成为起火源。采取措施使三要素不同时存在,比如应用除尘器装置收集和控制可燃物、减少或隔绝空气进入除尘工艺系统、防止和消除起火源,即可阻止燃烧发生,从而实现防火救灾的目的。

空气中易爆炸粉尘种类可以包括:1)金属类,如钼、锑、硅、锆、铁、硅铁合金,镁、铝镁合金等;2)合成材料类,如塑料、合成树脂、合成纤维素、有机化工原料、纤维素絮凝物;3)粮食产品类,如面粉、淀粉、砂糖等;4)工业原材料类,如煤粉、木材、干纸浆等。粉尘的爆炸性指数(Kst)值是通风除尘工程设计的主要依据之一,同时要明确能够引起爆炸的zui低浓度,即爆炸下限(以g/m3表示)。一般来讲,粉尘粒径越小,爆炸下限越低;氧浓度越高,爆炸下限越低;可燃挥发份含量越高,粉尘爆炸下限越低。通风除尘设备及管内的此类物质浓度应该控制在其爆炸下限值的50%以下。通过减小爆炸的影响,使余压低于过程设备的承压安全水平,zui大爆炸压力(Pmax)通常高于100psi,设定余压值(Pred)通常低于3psi。

  粉尘燃爆炸指数(Kst)是指在1m3密闭容器内,粉尘爆炸试验中zui大爆炸压力上升速率与容器容积的立方根的乘积一常数,用来表明粉尘爆燃的剧烈程度和危险性,Kst值越大危险性越高。

针对除尘器或通风管道内可能出现的粉尘爆炸,采取爆炸抑制和化学隔离系统是目前一种较为行之有效的措施。爆炸抑制的设计原理:检测到爆炸起始的早期症兆,通过迅速喷射化学灭火剂至正在发展的火球中,以*结束燃烧的苗头而达到预防燃爆的作用。抑制过程完成后,可以进行快速清理,允许生产再次进行。 爆炸抑制系统包括一个的传感器,将检测到爆炸初始阶段的压力波(它总是比火球的速度快)传导。传感器的设计应该预防由于震动或其他非爆炸压力波事件而引起的误启动。传感器形成的一个电气信号启动安装在设备表面的"灭火炮",直接喷射食品级的NaHCO2 灭火剂到设备中。灭火剂通过喷嘴进行有效喷撒,熄灭还没有形成爆燃的火源。根据除尘器的使用条件,该系统通常限制压力在0.2bar以内。研究表明,一个没有保护的粉尘爆炸通常可以在1/4秒内达到zui低8bar的压力(不同的易燃粉尘的压力值有所不同)。

除尘器防爆燃的zui简便常见的方法之一是采用泄爆膜片,设计考虑因素包括设备安装的环境,泄爆口的方向,除尘器壳体及其管道的耐压强度等。它的优势是成本较低,安装容易,不需要日常维护和监测;缺点是泄爆膜片将会*爆开并损毁,需要更换新的配件和修复,局部爆炸后的设备内部及周边环境要做清扫,并且不能够应对已形成火球的消防熄灭。泄爆膜片的强度和尺寸与不同类型的除尘器相匹配的设计计算很关键,不然可能会造成频繁泄爆动作,或者泄爆动作滞后而延误施救。

有些防爆要求特别严格的工况,比如在合金部件打磨和金属件热喷涂工艺生产中,还会采取机械隔爆和化学抑爆结合应用,在化学抑爆的同时机械隔爆阀分段及时关闭,切断火势外延的可能。除尘器或管道内聚集的粉尘,往往被初次爆炸充分扬起,引发新的"二次爆炸",由于这时的悬浮扬尘浓度更高,二次爆炸比一次爆炸更具有破坏性和杀伤力,许多事故中发生的伤亡事件几乎是由二次爆炸造成的,因此对二次爆炸的预防尤为重要,措施和手段更应迅速可靠。

在考虑通风除尘系统消防抑爆的时候,还有其他方面应加以探究,比如风机电机和电气控制的防爆要求,滤料的阻燃能力、防静电性能,除尘器接地导通问题,入风口火花扑集器的形式等等,必要的话一定要增加到位不得疏漏。构成通风除尘系统的吸罩和管道等周边设备也要科学合理,正确设计、制作和安装,调试运行达标后才可投入生产。