1、2 Explosion Prevention & Protection Technology （爆炸預(yù)防與保護(hù)技術(shù)）（爆炸預(yù)防與保護(hù)技術(shù)）:- Venting（泄放）（泄放）- Suppression（抑制）（抑制）- Isolation（隔離）（隔離）- Flameless Venting（無(wú)焰泄放）（無(wú)焰泄放）- Testing（測(cè)試）（測(cè)試）- Risk Analysis（風(fēng)險(xiǎn)分析）（風(fēng)險(xiǎn)分析）美國(guó)化學(xué)品安全和風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查委員會(huì)對(duì)發(fā)生的事故進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn) 在過(guò)去25年間，美國(guó)工業(yè)上發(fā)生了281281起粉塵火災(zāi)和爆炸！導(dǎo)致導(dǎo)致119119人死亡和超過(guò)人死亡和超過(guò)718718人受傷！人受傷！美國(guó)工

2、業(yè)粉塵火災(zāi)和爆炸的統(tǒng)計(jì)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!最近發(fā)生的粉塵爆炸！最近發(fā)生的粉塵爆炸！How do we prevent this accident from happening again!我們?cè)趺搭A(yù)防這些事件的發(fā)生我們?cè)趺搭A(yù)防這些事件的發(fā)生?QinHuangDao Corn Starch Factory Explosion21 Killed, 47 Injured!2010年年2月月24日秦皇島市淀粉日秦皇島市淀粉-粉塵爆粉塵爆炸炸May 20, 2011, 3 Killed, 16 Injured at Foxconn ChengDu factory this year!最近發(fā)生的粉塵爆炸

4、！最近發(fā)生的粉塵爆炸！我們?cè)趺搭A(yù)防這些事件的發(fā)生我們?cè)趺搭A(yù)防這些事件的發(fā)生? 2010年年2月月24日秦皇島市淀日秦皇島市淀粉粉-粉塵爆炸粉塵爆炸歐洲發(fā)生的港口爆炸事件 爆炸發(fā)生后的現(xiàn)場(chǎng)圖片 爆炸發(fā)生的原因爆炸發(fā)生的起因二次爆炸的發(fā)生二次爆炸的發(fā)生! ! Complete Solution to Protect Dust Collector 保護(hù)粉塵收集器的全面的解決方案保護(hù)粉塵收集器的全面的解決方案 預(yù)防、保護(hù)和隔離技術(shù)在粉塵過(guò)濾器上的應(yīng)用Cannon發(fā)射筒Sensor傳感器Isolation Cannon隔離閥Intrinsically Safe Power Side固有的安全電固有的安全

5、電源旁源旁Elimination of any Source of Ignition fromUpstream Process by Spark Detection & Extinguishing SystemsPrevention Method通過(guò)火星探測(cè)和滅火系統(tǒng)消除上游工藝的任何火源通過(guò)火星探測(cè)和滅火系統(tǒng)消除上游工藝的任何火源Full Suppression &Chemical Isolation.Protection Method完整的抑爆和化學(xué)隔離保護(hù)措施1-Dust粉粉塵塵2-Confinement空間空間3-Ignition火源火源4-Oxygen氧氣氧氣5-Suspension

6、:18危險(xiǎn)性物料Grains谷物Plastics塑料Pesticides殺蟲(chóng)劑Inks, Dyes and Toners墨水、染料、墨粉Pharmaceuticals醫(yī)藥品Carbonaceous Dusts碳粉Aerosols噴霧劑Vapor recovery蒸汽回收Wood木屑Starches淀粉Sugars食糖Milk Powder奶粉灰塵、粉末、顆粒、谷物、氣體、蒸汽或氣霧Concentration 濃度濃度 15 gm/m3Moisture Content 濕度濕度 50%Particle Size 顆粒尺寸顆粒尺寸 60gm/m3 is a concern比如奶粉大于比如奶粉大于6

7、0gm/m3就應(yīng)關(guān)注了就應(yīng)關(guān)注了19Dust Explosibility Data粉塵可爆炸性參數(shù)粉塵可爆炸性參數(shù)What data is required?需要什么參數(shù)？Kst and Pmax are fundamental to the understanding of all applications. Kst 和 Pmax are是非常重要的參數(shù)來(lái)理解所有的應(yīng)用.TimeStrong Deflagration強(qiáng)爆燃強(qiáng)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在測(cè)試時(shí)，密在測(cè)試時(shí)，密閉容器中爆燃閉容器中爆燃所能達(dá)到的最所能達(dá)到的最大壓力大壓力Kst: factor related to rate of pressure rise dP/dt of unvented deflagration test在爆燃測(cè)試中，密閉在爆燃測(cè)試中，密閉容器里面壓力升高率。容器里面壓力升高率。20Evaluating the Hazard（危險(xiǎn)評(píng)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（典型物料的爆炸性參數(shù)）（煙煤）（煙煤）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!粉塵收集器旋風(fēng)分離器存在粉塵爆炸危險(xiǎn)的過(guò)

11、程設(shè)備Dryers干燥器Silos筒倉(cāng)Mills磨粉機(jī)磨粉機(jī)Bins箱柜鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī)25評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)-火源的例子Impact sparks碰撞火花 - Non ferrous Materials 無(wú)含鐵的物料Static Discharges靜電放電Friction摩擦Burning Embers燃燒余燼Self HeatingLayers自熱層預(yù)防和保護(hù)粉塵爆炸的方法預(yù)防和保護(hù)粉塵爆炸的方法27爆燃的三個(gè)組成包含爆燃的三個(gè)組成包含“安全三要素安全三要素” 預(yù)防策略的第一步要消除三要素中的一個(gè)或者多個(gè)組預(yù)防策略的第一步要消除三要素中的一個(gè)或者多個(gè)組成因素。當(dāng)不能預(yù)防的時(shí)候，采取保護(hù)措施就是必需的了。

12、成因素。當(dāng)不能預(yù)防的時(shí)候，采取保護(hù)措施就是必需的了。安全的三要素Fuel Dispersion 燃料燃料Oxidant 氧化劑氧化劑Ignition 火源火源28 過(guò)程設(shè)備的防爆選擇措施過(guò)程設(shè)備的防爆選擇措施w PreventionPrevention預(yù)防預(yù)防wInert Atmosphere(Inert Atmosphere(內(nèi)部空氣惰性化內(nèi)部空氣惰性化) )用惰性氣體如N2、C02等替代氧氣通常適用于筒倉(cāng)，但對(duì)于旋風(fēng)分離器、干燥器、粉塵收集器等設(shè)備不適合）爆炸的預(yù)防 29wElectrical GroundingElectrical Grounding（電接地）（電接地）必須符合當(dāng)?shù)匾?guī)范w

13、Proper Electrical Classification.-Proper Electrical Classification.-正確分類電正確分類電（通常有易燃粉塵的地方，要確保電氣設(shè)備具有與該環(huán)境相稱的等級(jí).）爆炸的預(yù)防 30wHouse KeepingHouse Keeping（保持工作間的整潔）（保持工作間的整潔）良好整潔的工作間；保持工作區(qū)無(wú)粉塵是非常重要的；防止粉塵的二次爆炸；由于更大量的燃料的加入，二次爆炸往往比初次爆炸要強(qiáng)很多；爆炸的預(yù)防 31wSpark Detection & Extinguishing SystemSpark Detection & Extingui

14、shing System（火花探測(cè)和熄滅系統(tǒng)）（火花探測(cè)和熄滅系統(tǒng)）- - 探測(cè)火花和燃燒物的存在；探測(cè)火花和燃燒物的存在；- 在下游消除燃燒著的物料；在下游消除燃燒著的物料；- - 允許繼續(xù)操作；允許繼續(xù)操作；- - 只需要最小限度的清潔；只需要最小限度的清潔；爆炸的預(yù)防32wContainmentContainment（遏制）（遏制）-制造高強(qiáng)度的設(shè)備來(lái)承受Pmax(通常為12bar或則更高)）-結(jié)構(gòu)上要遵循壓力容器標(biāo)準(zhǔn)；-因?yàn)檫@樣會(huì)造成成本過(guò)高，所以不是很實(shí)際；爆炸的預(yù)防 33w Protection methodsProtection methods保護(hù)措施保護(hù)措施wExplosion

15、 Venting;爆炸泄放 Vents, Doors,Flameless Vents, Building Vents（防爆板、無(wú)焰阻火器、建筑用防爆板）wExplosion Suppression爆炸抑制wExplosion Isolation Barriers;爆炸隔離 Pinch Valve漲縮閥 Knife gate Valve閘閥 Chemical Isolation化學(xué)隔離爆炸保護(hù)裝置 34泄放要考慮的因素w Environment環(huán)境w Operating Conditions操作條件w Vessel Location容器的位置w Vessel Strength容器的強(qiáng)度w Int

16、erconnections;聯(lián)接 Isolate ductingIsolate ducting隔離的管道隔離的管道w Post Explosion Fires爆炸后火焰w Reaction Forces反作用力Can the flameball be accepted?允許火球？允許火球？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低的設(shè)定壓力 Wide range of sizes尺寸范圍廣 Stainless Steel 不銹鋼 one piece clean type單片金屬型 composite type復(fù)合結(jié)構(gòu)型 high temp type高溫型 Replace after use使用后更換 Low inertia / fast to open低的慣性，打開(kāi)迅速 No fragmentation無(wú)碎片 Open Vent sensor option可選擇爆開(kāi)傳感器 Sized in accordance

18、with NFPA 68 or VDI 3673 or EN 14491:2006（尺寸確定遵循 NFPA68或者VDI 3673或者EN14491:2006）39將容器安裝在室外：泄放到安全的地方！40通過(guò)墻壁泄放到外面墻壁的另一面是什么？墻壁的另一面是什么？41通過(guò)屋頂泄放到外面采取什么措施來(lái)保護(hù)采取什么措施來(lái)保護(hù)免受雨水、冰雹和雪免受雨水、冰雹和雪的影響？的影響？允許火球？允許火球？42直接泄放到屋內(nèi)！. . 不推薦！不推薦！43Silo Protection with VSP Vents 44泄放方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)Pros（優(yōu)點(diǎn)）w 無(wú)管道時(shí)最低的成本選擇；w 安裝容易；w 不需要日常維

19、護(hù)；Cons（缺點(diǎn)）w 允許完全爆開(kāi)； w 清潔很重要；w 需要保護(hù)隔離相聯(lián)的設(shè)備；w 不能接受產(chǎn)生火球；w 在動(dòng)作以后設(shè)備需要重修，除非使用很高的設(shè)計(jì)壓力（Pred MAWP）45Flameless VentsFlameless Vents無(wú)焰泄放筒無(wú)焰泄放筒當(dāng)設(shè)備在室內(nèi)和不能通過(guò)管道當(dāng)設(shè)備在室內(nèi)和不能通過(guò)管道進(jìn)行安全泄放或者不允許產(chǎn)生進(jìn)行安全泄放或者不允許產(chǎn)生火球的情況設(shè)計(jì)火球的情況設(shè)計(jì)46無(wú)焰泄放裝置Intercepts flame 截取火焰Quenches flame & pressure wave熄滅火焰和壓力波Retains flame, dust and pressure留住火焰

20、、粉塵和壓力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設(shè)定壓力；在1030mbar的范圍，符合建筑規(guī)范；抗風(fēng)和惡劣天氣；重量輕，迅速的開(kāi)啟；半透明或者不透明涂飾劑，采用聚碳酸酯薄片材料；無(wú)破碎；無(wú)日常維護(hù)的需要，相對(duì)于帶鎖型裝置需要更少的檢查；View from inlet /indoor side（從內(nèi)測(cè)或者屋內(nèi)看）Dynamic Testing of Building Vents（建筑用防爆板的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)）48爆炸保護(hù)裝置 wSuppression Suppression 抑制抑制w早期探測(cè) w快速噴射碳酸氫鈉吸熱劑進(jìn)行滅火；允許在低壓過(guò)程設(shè)備中遏制粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)，可以在清洗以

21、后快速恢復(fù)生產(chǎn)允許在低壓過(guò)程設(shè)備中遏制粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)，可以在清洗以后快速恢復(fù)生產(chǎn)49抑爆理論 PressureFlame RadiusRfTime 時(shí)間時(shí)間目的是目的是: 探測(cè)到燃料爆燃的最初階段；探測(cè)到燃料爆燃的最初階段；2. 快速啟動(dòng)火焰抑制系統(tǒng)；快速啟動(dòng)火焰抑制系統(tǒng)；3. 阻止完全爆炸壓力的發(fā)展；阻止完全爆炸壓力的發(fā)展；RfPressureWave壓力波壓力波Fuel / Air燃料燃料/空氣空氣Pressure wave moves faster than flame front in a deflagration.（在爆燃過(guò)程中壓力波要比火球傳播（在爆燃過(guò)程中壓力波要比火球傳播得快很多

22、）得快很多）50抑制系統(tǒng)如何保護(hù)你的設(shè)備Time 時(shí)間時(shí)間Pressure壓力壓力PmaxPsPredIgnition點(diǎn)火點(diǎn)火Suppression抑制抑制Unsuppressed不抑制不抑制Suppressed抑制抑制Detection察覺(jué)察覺(jué)Pmax typically over 100 psi（Pmax通常高于100psi） Pred typically less than 3 psi(Pred通常低于3psi)通過(guò)減小爆炸的影響，余壓將低于過(guò)程設(shè)備的安全水平通過(guò)減小爆炸的影響，余壓將低于過(guò)程設(shè)備的安全水平51 IPD System applied to Dust Collector（應(yīng)

23、用于粉塵收集器的（應(yīng)用于粉塵收集器的IPD系統(tǒng)）系統(tǒng)） Cannon滅火筒Sensor傳感器Isolation CannonIntrinsically Safe Power Side故固有的安全電源側(cè)PowerSupply電源Monitor監(jiān)視器Suppression抑制事件的進(jìn)程事件的進(jìn)程; ; 探測(cè)到爆炸 啟動(dòng)發(fā)射筒3.把滅火劑噴進(jìn)容器4.抑制爆炸和隔離燃燒的物料5.設(shè)備停車52安裝的發(fā)射筒和壓力傳感器:IPD發(fā)射筒可以按任意方向安裝53爆炸保護(hù) wIsolation隔離隔離防止火焰通過(guò)管道傳播-Mechanical Methods機(jī)械措施 Fast acting Knife gate v

24、alve.快速刀閥 Pinch Valve收縮閥 Rotary valve 回轉(zhuǎn)閥Screw conveyors.螺旋輸送機(jī)-Chemical Methods.化學(xué)措施 抑制滅火技術(shù) 54 IPD System applied to Dust Collector（應(yīng)用于（應(yīng)用于IPD系統(tǒng)的粉塵收集器系統(tǒng)的粉塵收集器 ）CannonSensorIsolation CannonIntrinsically Safe Power SidePowerSupplyMonitor帶有抑制系統(tǒng)的化學(xué)隔離Chemical IsolationChemical Isolation（化學(xué)隔離）（化學(xué)隔離）. .1.

25、1. 探測(cè)到爆炸探測(cè)到爆炸2. 2. 啟動(dòng)發(fā)射筒啟動(dòng)發(fā)射筒3. 3. 把滅火劑噴進(jìn)容器把滅火劑噴進(jìn)容器4. 4. 抑制爆炸和隔離燃燒物料抑制爆炸和隔離燃燒物料旋風(fēng)分離器上的應(yīng)用隔離管道進(jìn)出口隔離管道進(jìn)出口設(shè)備抑制設(shè)備抑制過(guò)濾器出口物料過(guò)濾器螺旋輸送機(jī)的隔離化學(xué)隔離和抑爆干燥原料廠房的典型設(shè)備 儲(chǔ)存和研磨斗式提升機(jī)磨碎機(jī) 筒倉(cāng)粉塵收集器旋風(fēng)分離器過(guò)濾器風(fēng)力輸送系統(tǒng)Material Handling and Air Pollution Control典型的物理處理系統(tǒng)Elevate Raw MaterialGrind and SiftSort and StoreProcess to End Con

26、dition:Mill, Blend,Hydrogenation,and other processesBucket ElevatorsGrinding MillsDust Collection典型的面粉加工布置圖典型的面粉加工布置圖斗式提升機(jī)的保護(hù):室內(nèi)設(shè)備 抑爆方案Elevator HeadElevator BootExplosion SuppressionExplosion IsolationExplosion Isolation1.1.頂部和底部抑頂部和底部抑爆；爆；2.2.支架上部和下支架上部和下部隔離；部隔離；3.3.進(jìn)口和出口的進(jìn)口和出口的化學(xué)隔離；化學(xué)隔離； 為了防止爆炸傳播到

27、其他設(shè)備，為了防止爆炸傳播到其他設(shè)備，連接管道必須隔離連接管道必須隔離頂部保護(hù)頂部保護(hù)底部保護(hù)底部保護(hù)糖廠斗式提升機(jī)的抑爆糖廠斗式提升機(jī)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 with F

28、iber 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典型的奶粉生產(chǎn)工藝典型的奶粉生產(chǎn)工藝干燥器，震動(dòng)流化床，分離器等應(yīng)考慮爆炸干燥器，震動(dòng)流化床，分離器等應(yīng)考慮爆炸保護(hù)保護(hù)69典

29、型的奶粉生產(chǎn)工藝典型的奶粉生產(chǎn)工藝干燥器，震動(dòng)流化床，分離器等應(yīng)考慮爆炸干燥器，震動(dòng)流化床，分離器等應(yīng)考慮爆炸保護(hù)保護(hù)斗式提升機(jī): 爆炸風(fēng)險(xiǎn)舉例Dust Collection SystemHammer Mill:Heating Effect = Ignition RiskConvey Air - INConvey Air - OUTT=100 FT=160 FAbrasionFeed Chute粉塵收集系統(tǒng): 排放到室外例子 Grain and Food IndustryOften inside Dry Environment Pest Control When OutsideIsolate

30、inlet (Aaron)Isolate Recirc. LinesNote that the Air is re-circulated back into the building! 旋風(fēng)分離器抑爆系統(tǒng)應(yīng)用粉塵收集器的保護(hù)Murphy-RodgersOneidaRees-MemphisScientific Dust CollectorsStiles MachineryWheelabrator Air Handling Systems Donaldson Torit DISA Systems Dustex Farr Kice Mikropul?75 多種保護(hù)方案組合應(yīng)用Venting & Ch

31、emical Isolation泄放和化學(xué)隔離Venting & Mechanical Isolation泄放和機(jī)械隔離Flameless Venting & Chemical Isolation無(wú)焰泄放和化學(xué)隔離Flameless Venting & Mechanical Isolation 無(wú)焰泄放和機(jī)械隔離Containment & Mechanical Isolation遏制和機(jī)械隔離SuppressionIsolationIsolationIsolationSuppressionTo atmosphereFlameless VentingIsolationTo atmosphereC

32、odes & StandardsCodes & Standards（美國(guó)相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)）（美國(guó)相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)）77標(biāo)準(zhǔn)和原則-預(yù)防和保護(hù)系統(tǒng)w NFPA 68 Standard for Venting Deflagrations（NFPA 68 爆燃泄放的指導(dǎo)）w NFPA 69 Standard on Explosion Prevention Systems（NFPA 69 有關(guān)爆炸保護(hù)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)） Oxidant ReductionOxidant Reduction（減少氧化劑）（減少氧化劑） Fuel concentration reductionFuel concentration r

33、eduction（減少燃料濃度）（減少燃料濃度） SuppressionSuppression（抑制）（抑制） IsolationIsolation（隔離）（隔離） Pressure ContainmentPressure Containment（壓力遏制）（壓力遏制）78NFPA 654:2006 粉塵處理系統(tǒng)的防護(hù)要求NFPA 654 Standard for the prevention of Fire and Dust Explosions from the Manufacturing, Processing, and Handling of Combustible Particula

34、te Solids.（關(guān)于制造、加工、處理易燃顆粒過(guò)程中火災(zāi)和粉塵爆炸之保護(hù)措施的標(biāo)準(zhǔn)）Introduces strong focus on isolation of ducting（集中介紹了管道隔離問(wèn)題）Included as a reference in the 2006 International Fire Codes（在2006版國(guó)際防火法規(guī)中作為一個(gè)參考）May be adopted by US OSHA as basic protection requirement（可能被美國(guó)OSHA采納并作為基本的保護(hù)要求）79NFPA 654 的隔離要求“Where an Explosion

35、 Hazard Exists, Isolation Devices ShallShall be Provided”-“當(dāng)有爆炸危險(xiǎn)的存在，應(yīng)當(dāng)提供隔離設(shè)備”80Isolation（隔離）: 防止爆炸火球的傳播Propagation (the focus of new NFPA 654: 2006 edition)傳播（新的NFPA654:2006版的焦點(diǎn)）wTransfer of flame and pressure via interconnectionsw（火焰和壓力通過(guò)連接管道傳播）pipes and ductspipes and ducts（管子和輸送管）（管子和輸送管）across

36、“I” beamsacross “I” beams（通過(guò)（通過(guò)“I I”型梁）型梁）up and down stairwellsup and down stairwells（上下樓梯）（上下樓梯）through tunnelsthrough tunnels（過(guò)道）（過(guò)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”或以上的管道必須考慮）或以上的管道必須考慮）81公認(rèn)的隔離措施使用隔離技術(shù)阻止使用隔離技術(shù)阻止傳播傳播: :-ChemicalChemical化學(xué)的化學(xué)的-Mechanical Mechanical 機(jī)械機(jī)械的的Ex