關(guān)于除塵器的防爆存在一些誤解。德國VDI 2263建議僅在小點火能量MIE<3 mie="">10 mJ,預(yù)防性測量足夠,在1到10 mJ之間“應(yīng)尋求專家建議”。但是,根據(jù)其他消息來源,總是需要除塵器的防爆保護。
在本文中,ATEX指令要求提供指導(dǎo)以回答這個問題:在哪些條件下可以僅依靠防爆。此外,還將提供一些實用指南,包括根據(jù)修訂的粉塵爆炸標準的新要求:EN 14491。
易爆環(huán)境
盡管灰塵過濾器用于灰塵濃度較高的應(yīng)用中,但在提取系統(tǒng)中使用了許多過濾器:提取空氣中的平均灰塵濃度通常很低,遠低于爆炸下限(LEL)。因此,很容易指出在這種過濾器中不太可能出現(xiàn)爆炸性氣氛。在定義區(qū)域中:這樣的過濾器可以是區(qū)域22或甚至可能是區(qū)域21的情況,但肯定沒有區(qū)域20的情況。然而,在許多關(guān)于分區(qū)過濾器的出版物中提到了典型的20區(qū)情況。這種差異來自哪里?線索是過濾器清潔。當(dāng)空氣(具有低灰塵負荷)進入過濾器時,由于過濾器殼體中的空氣速度低并且?guī)缀鯖]有湍流,大多數(shù)顆粒將沉降下來。對于某些應(yīng)用,甚至使用“灰塵室”而沒有任何過濾元件,這實際上只是大房間,帶有多塵的空氣入口和“干凈”的出風(fēng)口:由于房間內(nèi)的低速度,灰塵會沉淀下來。只有極細的灰塵顆粒留在懸浮液中。在這樣的“灰塵室”中,它們使空氣與空氣一起離開,在過濾器中,細粒將沉積在過濾器元件上。為了防止過濾元件的堵塞,在過濾元件上不時產(chǎn)生空氣脈沖,這將釋放細粒。因此,對于每個清潔脈沖,通常在被清潔的過濾器元件周圍產(chǎn)生致密的非常細的灰塵云。而且由于在平均濾波器中經(jīng)常產(chǎn)生這樣的脈沖,所以經(jīng)常產(chǎn)生塵云并且預(yù)期會產(chǎn)生爆炸性氣體,至少在過濾器殼體的一部分中。根據(jù)ATEX指令1999/92 / EC中的區(qū)域定義,這意味著區(qū)域20的情況:爆炸性混合物在較長時間內(nèi)或頻繁地連續(xù)出現(xiàn)。
因此:“平均”灰塵過濾器需要被視為區(qū)域20。當(dāng)然,這個一般規(guī)則也有例外。在某些情況下,抽取空氣中的粉塵濃度低,每天一次手動清潔就足夠了。
根據(jù)ATEX可接受的風(fēng)險
根據(jù)ATEX指令1999/92 / EC,區(qū)域20中的設(shè)備應(yīng)被認證為1D類,參考ATEX指令94/9 / EC。根據(jù)94/9 / EC,對cat 1D(或1G)設(shè)備的要求是在正常操作期間不應(yīng)出現(xiàn)點火源,但即使在兩個獨立故障情況下也不會出現(xiàn)。
當(dāng)判斷防止點火源是否足以達到可接受的安全基礎(chǔ)時,也應(yīng)該在過程風(fēng)險分析中使用此要求:對于防止除塵器內(nèi)的區(qū)域20情況,如果沒有預(yù)期的點火源就足夠了即使在兩個獨立故障情況下(“罕見”故障情況)。
例如:如果(導(dǎo)電)濾波器元件沒有接地,它可能會充電并產(chǎn)生火花放電朝向濾波器外殼。為了防止這種放電,元件應(yīng)該接地。但即使這樣,仍然需要考慮這樣的放電:假設(shè)在接地所有濾波器元件中忘記了一個元件,或者濾波器元件脫落并掉落并形成與地隔離的導(dǎo)電元件。在充分安裝過濾器元件的情況下,這當(dāng)然不應(yīng)被視為正常情況,但在故障情況下幾乎不能排除:分離的過濾器元件應(yīng)被視為正常故障情況(或者可能是“罕見故障”情況,如果安裝的可靠性非常高。但即使是罕見的故障情況在20區(qū)也是不可接受的!
另一方面,這種隔離的濾波器元件的火花能量是有限的。這取決于濾波器元件的類型和尺寸,但這種火花放電不太可能超過10 mJ。因此,VDI限制為10 mJ確實有意義。
對于機械火花也有類似的方法:如果快速移動的機械裝置朝向過濾器提取,則很難證明即使在罕見的故障情況下也不會有火花進入過濾器。但附帶的機械火花只會點燃相當(dāng)“敏感”的灰塵(MIE<10 mJ,塵埃云MIT <400°c的點火溫度)。然而,需要謹慎解釋:即使mie>10 mJ,MIT火花非常低的灰塵也能夠點燃。因此,除了MIE之外,MIT對于驗證是否需要保護也很重要。
經(jīng)常被忽視的事件是單個火花(即使它不能點燃塵云,如果所涉及的塵埃的MIE是> 10 mJ)可能會沉淀在過濾器元件上并開始冒煙。對于火花來說,塵埃過濾元件與連續(xù)平滑的氣流相結(jié)合,是生存和發(fā)展成真正的陰燃火焰的理想環(huán)境。這種陰燃火災(zāi)的表面溫度遠高于幾乎所有塵埃云的MIT。一旦爆炸性混合物出現(xiàn)(即下一次脈沖清潔),陰燃火就是粉塵爆炸的保證。因此,在可以得出結(jié)論可以排除特定過濾器的防爆之前,需要證明可以排除由于火花(或由于沉積物的自燃引起)引起的陰燃火災(zāi)事件,即使是罕見的故障情況。請記住,即使是燃燒數(shù)BZ為1或2的灰塵(意味著它不支持灰塵層中的陰燃火焰)也可以很好地支持悶燒的火焰,當(dāng)涉及的灰塵層位于帶有連續(xù)空氣的濾芯上時流!
如果在提取管線中預(yù)期有許多火花(例如在機器上提?。瑒t火花檢測和熄滅可能有助于防止火花進入過濾器。雖然這肯定有幫助,但它不能免于失敗:火花探測器因沉積物而失明,水壓可能下降,水閥可能意外關(guān)閉等...... 因此,通常不可能將火花排除在罕見的故障狀態(tài)之外。
總之:ATEX要求的應(yīng)用意味著幾乎在所有情況下都需要對除塵器進行防爆保護,除非進行特定的風(fēng)險分析,可以得出結(jié)論,爆炸性塵埃云極不可能或幾乎所有潛在的點火源都被排除在外。
除塵器的爆炸通風(fēng)
如果為除塵器設(shè)計了防爆裝置,通常會使用EN 14491中的標準配方來計算所需的排氣區(qū)域,并且該區(qū)域安裝在除塵器外殼的某處。但是,應(yīng)始終牢記過濾元件確實會影響粉塵爆炸的過程并干擾排氣過程!
首先,一個常見的錯誤是通風(fēng)口的位置使得在爆炸的情況下,通風(fēng)口將打開并且空氣流向外部(可能容易超過200米/秒)將使過濾器元件吹入通風(fēng)口阻擋通風(fēng)口。因此,只有有限的通風(fēng),并且盡管有通風(fēng),但除塵器殼體可能會變形甚至破壞。因此,EN 14491警告通風(fēng)口的位置應(yīng)使其不會阻塞通風(fēng)口,這通常意味著通風(fēng)口應(yīng)位于除塵器元件下方或需要移除多個過濾器元件。
另一方面,特別是對于過濾元件“密集”的過濾室,這些過濾元件將大大減緩爆炸。爆炸可能會在除塵器元件之間傳播(任何必須在爆炸后清理除塵器并需要移除所有燒毀元素的人都可以確認)。然而,由于濾波器元件的冷卻效應(yīng)和元件之間缺乏湍流,傳播速度相當(dāng)?shù)汀?/span>
因此,在修訂后的EN 14491中,允許通過過濾袋的體積和過濾袋之間的體積來減少排氣孔計算中的總塵埃體積。的條件是濾波器元件之間的距離應(yīng)該是有限的:
● 對于過濾套管:套管之間的距離不應(yīng)超過套管的半徑(直徑的一半)。
● 對于過濾器信封:信封之間的距離不應(yīng)超過信封的厚度。
如果滿足此條件,則允許計算中“臟”體積的大幅減少:在某些情況下,僅需要包括過濾器殼體的錐體(過濾器元件下方)。
除塵器的爆炸抑制
此外,對于過濾器的爆炸抑制,過濾器元件的存在對于檢測系統(tǒng)的選擇,抑制器的位置和數(shù)量以及降低的爆炸壓力的計算是非常重要的。
爆炸探測器可以作用于(組合):
● 靜態(tài)超壓;
● 動態(tài)壓力(上升率);
● 光學(xué):檢測到爆炸產(chǎn)生的火球。
對于壓力檢測(靜態(tài)或動態(tài)),需要考慮除塵器的脈沖清潔。在脈沖清潔期間,在確定檢測器的靜態(tài)和/或動態(tài)設(shè)置時,需要考慮突然的壓力增加(特別是對于小的過濾器殼體)。
特別是對于相當(dāng)弱的除塵器外殼,重要的是要保證及早發(fā)現(xiàn)爆炸。由于存在脈沖清潔,通常不可能進行非常靈敏的靜態(tài)或動態(tài)設(shè)置,因此可以考慮應(yīng)用光學(xué)檢測。通常,光學(xué)檢測比壓力檢測更快,因為在檢測到顯著的壓力增加之前會出現(xiàn)相當(dāng)大的火球。然而,為了實現(xiàn)這種早期光學(xué)檢測,關(guān)鍵是火焰不會被障礙物遮擋。如果例如在除塵器元件之間開始爆炸(這通常是在除塵器元件處出現(xiàn)大多數(shù)點火源的情況),則除塵器元件可能阻止早期光學(xué)檢測。請記?。弘m然過濾元件會減緩爆炸,但它們不會阻止爆炸。
過濾元件還阻止抑制劑地分配到除塵器箱體中。在許多情況下,不可能在所有除塵器元件之間注入抑制劑(除非在每個除塵器元件旁邊安裝抑制器)。因此,對于抑制除塵器,通常存在大的“不可接近”體積(或阻塞體積,該術(shù)語在歐洲標準中用于爆炸抑制EN 14373)。盡管火焰在除塵器元件之間緩慢傳播,但它可能會傳播,并且阻塞的體積將導(dǎo)致額外降低的爆炸壓力(可以通過EN 14373中的關(guān)系計算)。
爆炸隔離
后,對于爆炸通風(fēng)或抑制(或遏制),還需要考慮所有入口和出口:是否允許通過這種連接進行爆炸傳播和加速?
進口
偶爾仍然存在一種舊的誤解,即除塵器的入口不需要隔爆:如果朝向除塵器的空氣流速足夠,則爆炸將無法在該流動下傳播(爆炸中的粉塵爆炸的火焰速度)除塵器很少超過20米/秒,這是典型的空氣入口速度。但是,如果除塵器外殼內(nèi)部有粉塵爆炸,則外殼內(nèi)的壓力會增加并導(dǎo)致氣流逆轉(zhuǎn)過濾器:而不是空氣流向除塵器,氣流將遠離除塵器(并且火焰很容易隨著這種流向所有連接設(shè)備而“漂移”。因此,通常至少除塵器的多塵空氣入口需要隔爆。在這種入口中使用的典型隔離系統(tǒng)是:
● 防爆瓣閥;
● 化學(xué)屏障;
● 快動閥。
對于防爆隔離瓣閥,有很多關(guān)于阻止爆炸的功效的討論。因此,有一個EN標準準備爆炸隔離瓣閥,它將提供這些閥門需要滿足的要求,以符合標準。
化學(xué)屏障和快速作用閥是有源元件,需要爆炸檢測。這些問題與爆炸抑制所討論的問題非常相似。然而,光學(xué)檢測現(xiàn)在是相當(dāng)可靠的:只要在進入除塵器入口之前檢測到除塵器元件之間的火焰爆炸就不會被檢測到,這幾乎不是問題。
出口
產(chǎn)品出口的爆炸隔離通常由諸如旋轉(zhuǎn)閥或雙閥(其中至少一個閥關(guān)閉)的系統(tǒng)提供。特別是需要經(jīng)常檢查旋轉(zhuǎn)閥,以防止葉片周圍的間隙緩慢增加,這將使爆炸傳播成為可能。因此,有時這種系統(tǒng)與頂部的(保證的)產(chǎn)品層或化學(xué)屏障相結(jié)合。
這種系統(tǒng)需要檢測以停止閥門的移動。但通常情況下,響應(yīng)時間不那么重要。
清潔空氣出口
在考慮隔離清潔空氣出口時應(yīng)考慮以下因素:
● 雖然有一些(燒結(jié)的)過濾元件已經(jīng)過認證可以阻止火焰?zhèn)鞑?,但大多?shù)過濾元件并不能阻止火焰:大多數(shù)過濾元件會燃燒并使火焰?zhèn)鞑ァ?/span>
● 然而,在爆炸抑制的情況下,通?;鹧嬖诨鹧婵赡芡ㄟ^過濾元件傳播之前被熄滅。
● 即使沒有火焰?zhèn)鞑?,仍可能需要隔離來保護空氣出口中的弱元件(例如風(fēng)機外殼或阻尼器)。
只有當(dāng)沒有火焰?zhèn)鞑ィɑ蚯鍧嵖諝獬隹谔幱诎踩恢茫┎⑶铱諝獬隹冢òL(fēng)扇和消音器)設(shè)計成抵抗過濾器中降低的爆炸壓力時,可能不需要防爆隔離。
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