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工业防爆除尘器的防爆技术

文章出处:作者:ca88手机版登录责任编辑:防爆除尘器人气:-发表时间:2018-08-14 14:28【

关于除尘器的防爆存在一些误解。德国VDI 2263建议仅在最小点火能量MIE <3 mJ时需要防爆:对于MIE> 10 mJ,预防性测量足够,在1到10 mJ之间“应寻求专家建议”。但是,根据其他消息来源,总是需要除尘器的防爆保护。
  
  在本文中,ATEX指令要求提供指导以回答这个问题:在哪些条件下可以仅依靠防爆。此外,还将提供一些实用指南,包括根据修订的粉尘爆炸标准的最新要求:EN 14491。

工业防爆除尘器的防爆技术


  
  易爆环境
  
  尽管灰尘过滤器用于灰尘浓度较高的应用中,但在提取系统中使用了许多过滤器:提取空气中的平均灰尘浓度通常很低,远低于爆炸下限(LEL)。因此,很容易指出在这种过滤器中不太可能出现爆炸性气氛。在定义区域中:这样的过滤器可以是区域22或甚至可能是区域21的情况,但肯定没有区域20的情况。然而,在许多关于分区过滤器的出版物中提到了典型的20区情况。这种差异来自哪里?线索是过滤器清洁。当空气(具有低灰尘负荷)进入过滤器时,由于过滤器壳体中的空气速度低并且几乎没有湍流,大多数颗粒将沉降下来。对于某些应用,甚至使用“灰尘室”而没有任何过滤元件,这实际上只是大房间,带有多尘的空气入口和“干净”的出风口:由于房间内的低速度,灰尘会沉淀下来。只有极细的灰尘颗粒留在悬浮液中。在这样的“灰尘室”中,它们使空气与空气一起离开,在过滤器中,细粒将沉积在过滤器元件上。为了防止过滤元件的堵塞,在过滤元件上不时产生空气脉冲,这将释放细粒。因此,对于每个清洁脉冲,通常在被清洁的过滤器元件周围产生致密的非常细的灰尘云。而且由于在平均滤波器中经常产生这样的脉冲,所以经常产生尘云并且预期会产生爆炸性气体,至少在过滤器壳体的一部分中。根据ATEX指令1999/92 / EC中的区域定义,这意味着区域20的情况:爆炸性混合物在较长时间内或频繁地连续出现。
  
  因此:“平均”灰尘过滤器需要被视为区域20。当然,这个一般规则也有例外。在某些情况下,抽取空气中的粉尘浓度低,每天一次手动清洁就足够了。
  
  根据ATEX可接受的风险
  
  根据ATEX指令1999/92 / EC,区域20中的设备应被认证为1D类,参考ATEX指令94/9 / EC。根据94/9 / EC,对cat 1D(或1G)设备的要求是在正常操作期间不应出现点火源,但即使在两个独立故障情况下也不会出现。
  
  当判断防止点火源是否足以达到可接受的安全基础时,也应该在过程风险分析中使用此要求:对于防止除尘器内的区域20情况,如果没有预期的点火源就足够了即使在两个独立故障情况下(“罕见”故障情况)。
  
  例如:如果(导电)滤波器元件没有接地,它可能会充电并产生火花放电朝向滤波器外壳。为了防止这种放电,元件应该接地。但即使这样,仍然需要考虑这样的放电:假设在接地所有滤波器元件中忘记了一个元件,或者滤波器元件脱落并掉落并形成与地隔离的导电元件。在充分安装过滤器元件的情况下,这当然不应被视为正常情况,但在故障情况下几乎不能排除:分离的过滤器元件应被视为正常故障情况(或者可能是“罕见故障”情况,如果安装的可靠性非常高。但即使是罕见的故障情况在20区也是不可接受的!
  
  另一方面,这种隔离的滤波器元件的火花能量是有限的。这取决于滤波器元件的类型和尺寸,但这种火花放电不太可能超过10 mJ。因此,VDI限制为10 mJ确实有意义。
  
  对于机械火花也有类似的方法:如果快速移动的机械装置朝向过滤器提取,则很难证明即使在罕见的故障情况下也不会有火花进入过滤器。但附带的机械火花只会点燃相当“敏感”的灰尘(MIE <10 mJ,尘埃云MIT <400°C的最低点火温度)。然而,需要谨慎解释:即使MIE> 10 mJ,MIT火花非常低的灰尘也能够点燃。因此,除了MIE之外,MIT对于验证是否需要保护也很重要。
  
  经常被忽视的事件是单个火花(即使它不能点燃尘云,如果所涉及的尘埃的MIE是> 10 mJ)可能会沉淀在过滤器元件上并开始冒烟。对于火花来说,尘埃过滤元件与连续平滑的气流相结合,是生存和发展成真正的阴燃火焰的理想环境。这种阴燃火灾的表面温度远高于几乎所有尘埃云的MIT。一旦爆炸性混合物出现(即下一次脉冲清洁),阴燃火就是粉尘爆炸的保证。因此,在可以得出结论可以排除特定过滤器的防爆之前,需要证明可以排除由于火花(或由于沉积物的自燃引起)引起的阴燃火灾事件,即使是罕见的故障情况。请记住,即使是燃烧数BZ为1或2的灰尘(意味着它不支持灰尘层中的阴燃火焰)也可以很好地支持闷烧的火焰,当涉及的灰尘层位于带有连续空气的滤芯上时流!
  
  如果在提取管线中预期有许多火花(例如在机器上提取),则火花检测和熄灭可能有助于防止火花进入过滤器。虽然这肯定有帮助,但它不能免于失败:火花探测器因沉积物而失明,水压可能下降,水阀可能意外关闭等...... 因此,通常不可能将火花排除在罕见的故障状态之外。
  
  总之:ATEX要求的应用意味着几乎在所有情况下都需要对除尘器进行防爆保护,除非进行特定的风险分析,可以得出结论,爆炸性尘埃云极不可能或几乎所有潜在的点火源都被排除在外。
  
  除尘器的爆炸通风
  
  如果为除尘器设计了防爆装置,通常会使用EN 14491中的标准配方来计算所需的排气区域,并且该区域安装在除尘器外壳的某处。但是,应始终牢记过滤元件确实会影响粉尘爆炸的过程并干扰排气过程!
  
  首先,一个常见的错误是通风口的位置使得在爆炸的情况下,通风口将打开并且空气流向外部(可能容易超过200米/秒)将使过滤器元件吹入通风口阻挡通风口。因此,只有有限的通风,并且尽管有通风,但除尘器壳体可能会变形甚至破坏。因此,EN 14491警告通风口的位置应使其不会阻塞通风口,这通常意味着通风口应位于除尘器元件下方或需要移除多个过滤器元件。
  
  另一方面,特别是对于过滤元件“密集”的过滤室,这些过滤元件将大大减缓爆炸。爆炸可能会在除尘器元件之间传播(任何必须在爆炸后清理除尘器并需要移除所有烧毁元素的人都可以确认)。然而,由于滤波器元件的冷却效应和元件之间缺乏湍流,传播速度相当低。
  
  因此,在修订后的EN 14491中,允许通过过滤袋的体积和过滤袋之间的体积来减少排气孔计算中的总尘埃体积。唯一的条件是滤波器元件之间的距离应该是有限的:
  
  ●  对于过滤套管:套管之间的距离不应超过套管的半径(直径的一半)。
  
  ●  对于过滤器信封:信封之间的距离不应超过信封的厚度。
  
  如果满足此条件,则允许计算中“脏”体积的大幅减少:在某些情况下,仅需要包括过滤器壳体的锥体(过滤器元件下方)。
  
  除尘器的爆炸抑制
  
  此外,对于过滤器的爆炸抑制,过滤器元件的存在对于检测系统的选择,抑制器的位置和数量以及降低的爆炸压力的计算是非常重要的。
  
  爆炸探测器可以作用于(组合):
  
  ●  静态超压;
  
  ●  动态压力(上升率);
  
  ●  光学:检测到爆炸产生的火球。
  
  对于压力检测(静态或动态),需要考虑除尘器的脉冲清洁。在脉冲清洁期间,在确定检测器的静态和/或动态设置时,需要考虑突然的压力增加(特别是对于小的过滤器壳体)。
  
  特别是对于相当弱的除尘器外壳,重要的是要保证及早发现爆炸。由于存在脉冲清洁,通常不可能进行非常灵敏的静态或动态设置,因此可以考虑应用光学检测。通常,光学检测比压力检测更快,因为在检测到显着的压力增加之前会出现相当大的火球。然而,为了实现这种早期光学检测,关键是火焰不会被障碍物遮挡。如果例如在除尘器元件之间开始爆炸(这通常是在除尘器元件处出现大多数点火源的情况),则除尘器元件可能阻止早期光学检测。请记住:虽然过滤元件会减缓爆炸,但它们不会阻止爆炸。
  
  过滤元件还阻止抑制剂最佳地分配到除尘器箱体中。在许多情况下,不可能在所有除尘器元件之间注入抑制剂(除非在每个除尘器元件旁边安装抑制器)。因此,对于抑制除尘器,通常存在大的“不可接近”体积(或阻塞体积,该术语在欧洲标准中用于爆炸抑制EN 14373)。尽管火焰在除尘器元件之间缓慢传播,但它可能会传播,并且阻塞的体积将导致额外降低的爆炸压力(可以通过EN 14373中的关系计算)。
  
  爆炸隔离
  
  最后,对于爆炸通风或抑制(或遏制),还需要考虑所有入口和出口:是否允许通过这种连接进行爆炸传播和加速?
  
  进口
  
  偶尔仍然存在一种旧的误解,即除尘器的入口不需要隔爆:如果朝向除尘器的空气流速足够,则爆炸将无法在该流动下传播(爆炸中的粉尘爆炸的火焰速度)除尘器很少超过20米/秒,这是典型的空气入口速度。但是,如果除尘器外壳内部有粉尘爆炸,则外壳内的压力会增加并导致气流逆转过滤器:而不是空气流向除尘器,气流将远离除尘器(并且火焰很容易随着这种流向所有连接设备而“漂移”。因此,通常至少除尘器的多尘空气入口需要隔爆。在这种入口中使用的典型隔离系统是:
  
  ●  防爆瓣阀;
  
  ●  化学屏障;
  
  ●  快动阀。
  
  对于防爆隔离瓣阀,有很多关于阻止爆炸的功效的讨论。因此,有一个EN标准准备爆炸隔离瓣阀,它将提供这些阀门需要满足的要求,以符合标准。
  
  化学屏障和快速作用阀是有源元件,需要爆炸检测。这些问题与爆炸抑制所讨论的问题非常相似。然而,光学检测现在是相当可靠的:只要在进入除尘器入口之前检测到除尘器元件之间的火焰爆炸就不会被检测到,这几乎不是问题。
  
  出口
  
  产品出口的爆炸隔离通常由诸如旋转阀或双阀(其中至少一个阀关闭)的系统提供。特别是需要经常检查旋转阀,以防止叶片周围的间隙缓慢增加,这将使爆炸传播成为可能。因此,有时这种系统与顶部的(保证的)产品层或化学屏障相结合。
  
  这种系统需要检测以停止阀门的移动。但通常情况下,响应时间不那么重要。
  
  清洁空气出口
  
  在考虑隔离清洁空气出口时应考虑以下因素:
  
  ●  虽然有一些(烧结的)过滤元件已经过认证可以阻止火焰传播,但大多数过滤元件并不能阻止火焰:大多数过滤元件会燃烧并使火焰传播。
  
  ●  然而,在爆炸抑制的情况下,通常火焰在火焰可能通过过滤元件传播之前被熄灭。
  
  ●  即使没有火焰传播,仍可能需要隔离来保护空气出口中的弱元件(例如风机外壳或阻尼器)。
  
  只有当没有火焰传播(或清洁空气出口处于安全位置)并且空气出口(包括风扇和消音器)设计成抵抗过滤器中降低的爆炸压力时,可能不需要防爆隔离。

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