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推文專欄2023.04.13
我們都知道“安全高于一切”是所有產(chǎn)業(yè)的共識(shí),粉塵爆炸更是有著如同原子彈爆發(fā)般的威力,了解粉塵爆炸的原理、落實(shí)安全的粉體處理流程顯得至關(guān)重要。
本期,由特友為您帶來“粉體處理設(shè)備的安全設(shè)計(jì):實(shí)務(wù)篇”,從安全設(shè)計(jì)、工廠重建實(shí)例兩個(gè)維度為大家展開介紹。
→ 查看上期,復(fù)習(xí)粉塵爆炸的基礎(chǔ)原理
01 安全設(shè)計(jì)要點(diǎn)提到粉塵爆炸處理措施中的安全要點(diǎn),首先要在各流程工序前、中期測試評(píng)估粉體“爆炸特性值”以把控危險(xiǎn)性質(zhì)。為此,特友建立了一套安全性評(píng)估&設(shè)計(jì)體系(詳見下表)
14項(xiàng)評(píng)判基準(zhǔn)
NO. | 項(xiàng)目 | 評(píng)判基準(zhǔn) |
---|---|---|
1 | 對(duì)原料性質(zhì)的危險(xiǎn)評(píng)估 | 每個(gè)工序流程的評(píng)估實(shí)驗(yàn) |
2 | 流程加工的安全性設(shè)計(jì) | 選擇帶電少、揚(yáng)塵少的工序 |
3 | 設(shè)備選型的安全性設(shè)計(jì) | 選擇和設(shè)計(jì)殘粉和抗燃、發(fā)熱少的機(jī)器 |
4 | 部署計(jì)劃的安全性設(shè)計(jì) | 具有爆炸危險(xiǎn)性的設(shè)備:配備集塵設(shè)備 |
5 | 現(xiàn)場施工的安全性設(shè)計(jì) | 防止在結(jié)構(gòu)·機(jī)體、梁·設(shè)備邊緣、地板上殘留粉體 |
6 | 粉塵云產(chǎn)生抑制方法 | 局部集塵設(shè)備、漏粉、起塵、防堆積設(shè)計(jì) |
7 | 惰性氣體的使用方案 | 氧氣濃度降低,測定氧氣濃度下限 |
8 | 同伴氣體濕度的增加 | 相對(duì)濕度:70%以上、了解粉體特性 |
9 | 防止設(shè)備配件部分帶電 | 設(shè)置電阻率:10·3*Ω以下,規(guī)定濕度溫度 |
10 | 防止作業(yè)人員和環(huán)境帶電 | 工作服、鞋、除電棒、除電墊的使用、加濕 |
11 | 絕緣體的使用限制 | 材料的電阻率:10·6*Ω以下,測定記錄 |
12 | 遠(yuǎn)離沖擊和蓄熱著火點(diǎn) | 旋轉(zhuǎn)部、金屬接觸部、粉碎、混合機(jī) |
13 | 定期維護(hù)時(shí)防火消防限制 | 作業(yè)人員的教育、導(dǎo)電工具、火源監(jiān)察員 |
14 | 定期維護(hù)的檢查和記錄 | 安全檢查記錄可視化、帶電量、電阻值測定 |
施工前的安全評(píng)估雖以“安全第一 ”為大前提,但也需要考慮投資成本和預(yù)期效果,并結(jié)合設(shè)備防爆能力、法律法規(guī)合規(guī)性、設(shè)備的安全維護(hù)成本以及運(yùn)行成本等實(shí)際情況綜合才是現(xiàn)實(shí)可行的方案。 關(guān)于安全設(shè)計(jì),總結(jié)了以下3大要點(diǎn):
Point 1:采用相對(duì)應(yīng)的工程安全設(shè)計(jì)
特別是粉碎、分級(jí)、干燥、混合、造粒等不同程度的操作過程中粉塵爆炸特性隨之發(fā)生顯著變化。僅根據(jù)一個(gè)工序中的粉塵爆炸數(shù)據(jù)來評(píng)估所有工序的安全性是非常危險(xiǎn)的,因此必須采用每個(gè)工序相對(duì)應(yīng)的粉塵爆炸特性的數(shù)據(jù)來保障工程安全設(shè)計(jì)。
Point 2:提前驗(yàn)證實(shí)際過程可能出現(xiàn)的變化
雖然能從單機(jī)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)中獲得“帶電性,可充填性,軸部升溫”等數(shù)據(jù)已經(jīng)可以用于安全設(shè)計(jì),但各連接各設(shè)備,例如氣動(dòng)輸送機(jī)、喂料器、管道和滑道連接后,實(shí)際的調(diào)試驗(yàn)證帶電量變化,溫度上升變化——提前驗(yàn)證,隨時(shí)觀察變化是更重要的。
Point 3:掌握實(shí)際的相關(guān)數(shù)據(jù)
如下圖所示,使用空氣輸送設(shè)備和集塵器組合的粉體處理理論上會(huì)產(chǎn)生較多的靜電,進(jìn)行實(shí)粉運(yùn)送調(diào)試后粉體的帶電量數(shù)據(jù)是重要把控對(duì)象。
粉體處理單機(jī)設(shè)備所含靜電量
在上述“粉體處理設(shè)計(jì)”中,將供給、貯藏、排出、輸送、計(jì)量和集塵等設(shè)備高效結(jié)合成【粉體工程產(chǎn)線】,通過模擬實(shí)際工廠的試驗(yàn),預(yù)測和判斷危險(xiǎn)發(fā)生環(huán)節(jié),能有效減少和防止因“實(shí)際操作中的爆炸事故”而導(dǎo)致人力物力的損失。
02 粉塵爆炸后的工廠修復(fù)實(shí)例設(shè)備的安全管理,必須包含運(yùn)行前的安全評(píng)估和實(shí)際運(yùn)行后的維護(hù)及檢查。日本曾發(fā)生過兩起不幸的粉塵爆炸事故,他們加工的分別是:(1)金屬粉體和(2)樹脂粉體,由特友進(jìn)行產(chǎn)線修復(fù)與重建,在此與大家分享實(shí)際案例。
為了定量每種粉體的爆炸危險(xiǎn),我們與日本消防法規(guī)定的危險(xiǎn)粉體做了相關(guān)的危險(xiǎn)性比較。
日本消防法規(guī)定的危險(xiǎn)粉體和日常粉體的危險(xiǎn)性比較
粉體名 | 濃度下限g/m3 | 著火能mJ | 最大壓力×100kpa | 壓力上升速度×100kpa·m/s |
---|---|---|---|---|
鋁粉 | 110 | 3以下 | 12.4 | 444 |
金屬粉B | 55 | 1以下 | 14.3 | 796 |
鐵粉 | 550 | 300以上 | 6.0 | 58 |
小麥粉 | 85 | 10以下 | 8.8 | 114 |
樹脂粉末 | 30 | 1以下 | 8.7 | 137 |
*鋁粉、金屬粉B、鐵粉為日本規(guī)定的危險(xiǎn)粉體
*日本消防法(昭和二十三年法律第百八十六號(hào))
https://elaws.e-gov.go.jp/document?lawid=323AC1000000186
樹脂粉體的爆炸狀態(tài)
Case 1:金屬粉事故案例
本案例是屬于日本消防法下涉及重大危險(xiǎn)粉末原料粉碎作業(yè)的工廠。所以基于日本消防法的各項(xiàng)規(guī)定,就修復(fù)計(jì)劃和再預(yù)防此類事故悲劇重演進(jìn)行了優(yōu)化立案。尤其是在我們重新審查了各道研磨工序下的粉塵爆炸數(shù)據(jù),并進(jìn)行多次驗(yàn)證后,根據(jù)各項(xiàng)情況擬定了具體的安全措施,并在有限的經(jīng)濟(jì)條件和施工期限內(nèi)完成項(xiàng)目,并制定了預(yù)防爆炸事件建議書,此案獲得政府主管部門的許可和批準(zhǔn)。
案件概要
NO. | 項(xiàng)目 | 具體對(duì)策 |
---|---|---|
1.爆炸性粉體 | 1.危險(xiǎn)性的確定 2.粉體殘余 3.粉體云的產(chǎn)生 4.防止飛散泄露 |
1.按粒度采集爆炸 2.機(jī)器負(fù)壓管理,可清掃設(shè)計(jì) ·建筑物/墻面、地面的平滑化 ·集塵配管的速度和風(fēng)量的調(diào)整 3.結(jié)構(gòu)密閉化:使用高濃度運(yùn)輸機(jī) 4.滑道自身摩擦材料 |
2.著火源 ·著火能 ·著火溫度 |
1.煙火、明火 2.去除靜電 3.發(fā)熱、蓄熱場所 |
1.改造、定期維護(hù)時(shí)指導(dǎo) 2.使用防靜電材料、除電設(shè)備(材質(zhì)、靜電接地、加濕、無點(diǎn)火性用具、防電服、厚墊) 3.機(jī)器旋轉(zhuǎn)部、粉體發(fā)熱部:冷卻裝置 |
3.氧氣 | 1.各粒度爆炸極限氧氣濃度數(shù)據(jù)采集 | ·注入6%濃度管理基準(zhǔn)N2氣體 ·針對(duì)細(xì)微粉塵,在有氧氣濃度計(jì)的15個(gè)地方,會(huì)進(jìn)行警報(bào)、阻斷 ·防止缺氧對(duì)策·禁止入內(nèi) ·確認(rèn)基于氮化膜形成的品質(zhì) |
4.損毀的局部化、最小化 | 1.防止人禍 2.防止連鎖爆炸的二次災(zāi)害 |
1.全自動(dòng)無人化、自動(dòng)采樣細(xì)微粉塵顆粒:監(jiān)控管理 2.集塵系統(tǒng):各工序室外獨(dú)立配置 3.爆炸疏散口:細(xì)微粉塵全部設(shè)備設(shè)置、爆炸最大升壓速度測定、減震器、旋轉(zhuǎn)閥 |
另外,重新審視消防法安全規(guī)范下所適用的各項(xiàng)設(shè)備,從耐磨損式樣,惰性氣體使用對(duì)策等特征實(shí)現(xiàn)各受損單機(jī)設(shè)備的修復(fù)。
(1)確定設(shè)備的氧氣管理濃度
為了確定防爆的氧氣濃度,我們請(qǐng)了日本三家計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),對(duì)收集到的數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行了核查,確定了設(shè)備的管理濃度。
金屬粉爆炸的最低氧氣管理濃度
(2)氧濃度儀的使用注意事項(xiàng)
雖然有精密的測量儀器,但除了濃度計(jì)的檢測精度FS和重現(xiàn)性外,防止粉塵進(jìn)入檢測部分也很重要。實(shí)驗(yàn)初步證實(shí):粉塵吸進(jìn)檢測裝置會(huì)導(dǎo)致檢測精度下降,無法進(jìn)行檢測,因此安裝了與各工序粉塵顆粒大小相對(duì)應(yīng)的專門設(shè)計(jì)的吸塵過濾器。而且為了防止過濾器堵塞,在非測定時(shí)段,還采用了基于氮?dú)膺^濾器的逆洗脈沖清洗方法。
(3)爆炸損毀局部化--關(guān)閉裝置
由于金屬粉的高磨損性,用于爆炸損害定位的關(guān)閉裝置/旋轉(zhuǎn)閥需要高密封性和耐磨性。根據(jù)每個(gè)過程中的顆粒大小,進(jìn)行了磨損試驗(yàn),以確定設(shè)備材料和結(jié)構(gòu)的耐磨性。
粉塵爆炸局部化耐磨陶瓷旋轉(zhuǎn)閥的開發(fā)
Case 2:樹脂制造設(shè)備
雖然本案例的有關(guān)粉體不屬于日本《消防法》規(guī)定的危險(xiǎn)粉體,但它具有很高的爆炸危險(xiǎn),并發(fā)生過許多事故,如上述“危險(xiǎn)性比較”圖中的舉例。在本項(xiàng)目中的設(shè)備修復(fù)時(shí),重點(diǎn)進(jìn)行了下圖概要中的“易產(chǎn)生靜電的集塵器和鼓風(fēng)機(jī)的靜電消除措施和發(fā)生爆炸時(shí)的局部化和最小化措施”。
案件概要
NO. | 項(xiàng)目 | 具體對(duì)策 |
---|---|---|
1.爆炸性粉體 | 1.危險(xiǎn)性的確定 2.粉體殘余 |
1.安全教育、實(shí)際粉塵爆炸體驗(yàn) ·作業(yè)人員的教育和火源監(jiān)察員 ·定期清掃、記錄 2.集塵線各速度調(diào)整 3.密閉化、可清理設(shè)計(jì) |
2.著火源 ·著火能 ·著火溫度 |
1.煙火、明火 2.去除靜電 3.發(fā)熱、蓄熱場所 |
1.定期維護(hù)教育、火事監(jiān)測專員 2.采用高溫低速塞式運(yùn)輸 ·接地、開發(fā)防靜電品、軟管、柔性基板、溶解劑 ·作業(yè)用具·服裝·除塵機(jī) 3.設(shè)備、粉體發(fā)熱部冷卻方式 |
3.氧氣 | 研究對(duì)象以外 | —— |
4.損毀的局部化、最小化 | 1.自動(dòng)化、無人化 2.防止連鎖爆炸的 二次災(zāi)害 3.發(fā)熱、蓄熱場所 |
1.全自動(dòng)化運(yùn)行、自動(dòng)清洗線 ·自動(dòng)取樣、粒度分析 2.集塵系統(tǒng)(集塵器、鼓風(fēng)機(jī))和其他設(shè)備分隔、獨(dú)立配置 ·流程配管線采用PIG自動(dòng)清洗系統(tǒng) ·大量使用減震器、旋轉(zhuǎn)閥 |
消除靜電的措施包括改進(jìn)和開發(fā)材料以提高所使用材料的導(dǎo)電性,還通過規(guī)劃和建造放置設(shè)備的隔離裝置來實(shí)施安全措施。
樹脂粉體是一種粘性強(qiáng)、熔點(diǎn)低的粉體,除了混合過程,需要特別注意對(duì)這種爆炸性粉體的隔離。這些都是需要密封和低速處理的粉體,各環(huán)節(jié)需要采用下圖的“高濃度低速空氣輸送系統(tǒng)”。
活用高濃度低速空氣輸送系統(tǒng)
(1)使用高濃度、低速的塞式輸送系統(tǒng)
當(dāng)使用惰性氣體來防止爆炸時(shí),使用如上圖中塞式輸送系統(tǒng)是很有效的,因?yàn)樗性S多優(yōu)點(diǎn),如減少氣體消耗、降低運(yùn)行成本、較小的維修設(shè)備以及減少磨損、粘附、偏析和細(xì)微粉塵。
高速低濃度運(yùn)輸裝置有效應(yīng)對(duì)粉塵爆炸
此外,高濃度低速的運(yùn)輸可以使運(yùn)輸過程中即使粉塵濃度(固氣混合比)大大超過了爆炸極限濃度的上限值,也能保證不爆炸,而且低速大大減少了帶電量,從而降低了運(yùn)輸?shù)墓摅w和集塵器的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
本期總結(jié)通過本期案例,我們了解了粉體產(chǎn)線中不僅要保障生產(chǎn)過程的安全,安全設(shè)備建成后的管理制度和維護(hù)方法也很重要。
特友將日本品質(zhì)深耕中國市場,在粉體行業(yè)積累50多年經(jīng)驗(yàn),與中國企業(yè)有達(dá)到500+深度合作案例,專注有關(guān)粉體的一切,為粉體工程事業(yè)安全提供可靠、高性價(jià)比的解決方案。
后續(xù),我們會(huì)在本公眾號(hào)與您分享,針對(duì)中國粉塵防爆相關(guān)法規(guī),為客戶規(guī)劃的相應(yīng)的措施及應(yīng)用案例介紹。