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粉尘爆炸风险降低 2013 12 24 2 Agenda 粉尘爆炸原理介绍 LauraZhou如何做风险评估 JudyZhu电气防爆等级选择 LiuZhaozhou小组学习和现场演练 SnikeyChen1 分区观察2 确定区域级别 触发源 进行风险评估 制定纠正措施3 Presentation DustExplosioninFranceFlour notKraft 法国制糖厂的粉尘爆炸 非卡夫 爆炸可以不用对人们造成毁灭性的伤害 爆炸 3 DustexplosioninSugarRefinery制糖厂的粉尘爆炸 Feb2008 DustExplosioninUSSugar notKraft 美国制糖厂的粉尘爆炸 非卡夫 4 5 DustExplosioninUSSugar notKraft 美国制糖厂的粉尘爆炸 非卡夫 6 DustExplosioninasugarmillatKFBrasil20072007年卡夫巴西糖果制造厂的粉尘爆炸 Noinjury没有受伤Limiteddamage有限的破坏 butwhatcouldhavehappened 有什么是已经发生的呢 事故后内部涡轮机的状况 图片中防护罩被移除 平衡装置和涡轮机飞出原有的位置导致摩擦和耀斑和过热 闪光通过管道到达糖过滤器 火只发生在排气系统并且在设备外部没有破坏 由于排气气筒内部热量 设备外部可以看到黑色 不同角度的过滤设备的状况 7 LegalBackground法规背景 EU directive1994 9 EG betterknownasAtex95aim minimumstandardsforequipment目标 设备的最低标准dutyofequipmentmanufacturer设备制造商的责任EU directive1999 92 EG betterknownasAtex137aim safeworkingplace目标 安全工作场所dutyofallemployers所有员工的责任July1st2003fornewinstallations从2003年1月1日新设备的安装July1st2006foroldinstallations从2006年1月1日新设备的安装Guidelinetodirective1999 92 EUEUlawreflectedinKraftSafetyProcedureKraftprocedureisrecommendedstandardforNon EUplantsaswell 8 LegalBackground法规背景 GB4208 1984外壳防护等级的分类GB5748 1985作业场所空气中粉尘测定方法GB15577 2007粉尘防爆安全规程GBT15604 2008粉尘防爆术语GBJ58 1983爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范工业粉尘爆炸防护方法和技术粉尘防爆电气设计及设备选择问题FM要求 9 S EManual ProcedureS E7 1 newSE42 ControlofDustExplosionRisk Whydoesitcometodustexplosions 为什么发生粉尘爆炸Thebadnews 坏消息Oncethe3elementsarepresentatthesametime theexplosionhappens上述三点同时发生 爆炸就发生了 Thegoodnews 好消息Ifoneofthe3iseliminated thereisnoexplosionrisk只要三个中的一个被消除了 就不会爆炸 thisisourgreatchanceandopportunity这是我们很大的改善机会 有效的点火源 氧气 粉尘云 通风 混合粉尘 空气 粉尘浓度须在爆炸极限 仅在受限空间 如密闭的房间 SILO 过滤器 研磨机等 粉尘爆炸要素 粉尘爆炸火焰在粉尘云中传播 引起压力 温度明显跃升的现象一次爆炸与二次爆炸 多次爆炸一次爆炸 也叫初始爆炸 由初始点火源引起的爆炸 二次爆炸 第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来 在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸 二次爆炸时 粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多 故二次爆炸威力比第一次要大得多 多次爆炸 随着爆炸引起极大的震动 沉积在不同部位的粉尘扬起 形成多个粉尘云 从而产生连环爆炸 10 粉尘爆炸要素 1 氧气 一定的氧含量是粉尘燃烧的基础 2 点火源达到MIE 10 50mJ 能使局部粉尘云的温度发生突变形成火焰的高温热源 点火源能量 自燃 轴承过热 100J 静电 10mJ 摩擦火花 10J 火焰 热表面 10 000J 11 粉尘爆炸要素 根据产生能量的方式的不同 点火源可分成七类 明火焰 动火 吸烟 气焊割等 高温物体 过热马达 电烙铁 白炽灯 汽车排气管 烟囱火星 焊割作业金属熔渣 暖气片等过热表面 电气火花 接线盒 开关 控制箱漏电 短路 接触不良 继电器接点等 撞击与摩擦 使用铁制工具 运输工具撞刮 润滑不良轴承 氧化剂撞击 绝热压缩 光线照射与聚焦 雷闪电 光线聚焦 化学反应放 氧化燃烧 自燃 静电放电 电晕放电 静电积累 火花放电 12 粉尘爆炸要素 3 粉尘云粉尘必须处于悬浮状态 即粉尘云状态 这样可以增加气固接触面积 加快反应速度 最小浓度 MEC 低于MEC 粉尘粒子间距过大 火焰难以传播 如玉米及淀粉 45g m3 沙糖 19g m3 13 14 Whatcanwedotominimizethedustexplosionrisk 我们可以做什么降低粉尘爆炸风险 Eliminateoxygen 消除氧气othergaslikeCO2 Nitrogen verycostlyinbigsilosathighdischarge loadfrequency如CO2 氮气 在大型SILO中成本很高 频繁的加载和流出Eliminatepresenceofdustand ordustcloud 消除粉尘或粉尘云goodidea butasiloorpneumaticfeedingsystemalwayshasdustandrelatedclouds 好办法 但silo和启动进料系统经常有粉尘和相关的粉尘云Eliminateeffectiveignitionsources 消除有效的点火源alsogoodidea butcanwebesure thatthereisnoremainingrisk 同样是一个好办法 但我们能确保没有剩余的风险了吗Livewithexplosionrisk butminimizetheimpact 存在爆炸风险 但把影响降到最低alsopossible explosionventingorexplosionresistantdesign butveryhighinvestment 同样是可行的 泄爆和抗爆设计 但是非常贵的投资Lotsofopportunitiesanddoubts systematicapproachneededtodealwiththematter需要很多机会和疑问 系统方法来处理 15 粉尘爆炸风险控制内容 粉尘爆炸风险降低路径 6步骤 针对每个设备首要工作确定区域级别确定触发源风险评估纠正措施 新的风险评估文件化需严格按序执行 缺一不可 16 粉尘爆炸风险降低路径6步骤 17 粉尘爆炸风险降低路径6步骤 18 Step1首要工作 确定所有的区域 并获取相关的数据 1 列出所有可能产生和存在爆炸性粉尘的区域和设备2 从原材料供应商那里获取原材料的相关数据 MSDS 火灾爆炸相关的系数 例如 颗粒平均的大小 微米 燃烧级别最低爆炸极限 g m 最大爆炸压力 bar 导致爆炸的最小触发源的能量 mJ 没有感应系数的最小触发源的能量 mJ 导致堆积灰尘爆炸的最小触发源的温度 C 具有爆炸性粉尘浓度的粉尘的最小触发源的温度 C 特殊的粉末抵抗系数 如像砂糖的 绝缘 材料Pleasecheckalso www hvbg de bia gestis staub ex3 获取所有相关区域和设备的设计图纸 说明书 布局图等 和其他相关资料如 功率powerofengines KW 搅拌器 喂料辊 旋转阀的旋转速度容器 粉罐 磨糖机的允许压力 19 粉尘爆炸风险降低流程6步骤 20 Step2 确定这些区域和设备存在爆炸性粉尘的级别 1 确定爆炸性粉尘的存在 涉及到区域设备的分布图 设计图 说明书等 不管粉尘是否可见 通风设备都可能导致粉尘云存在 这个需要考虑进去 设备故障也要也要考虑 如 泄漏 密封失灵 2 确定粉尘爆炸浓度是否已经达到 最低爆炸极限 参照MSDS的信息3 根据爆炸性粉尘存在级别来确定爆炸性粉尘浓度存在的可能性和频次 Zone20爆炸性的粉尘浓度经常性的出现 并可能长时间的存在 50 的作业时间Zone21爆炸性的粉尘浓度有时会出现 但出现时间较短 50 的作业时间Zone22爆炸性的粉尘浓度在正常情况下不可能出现 只是会在异常情况下偶尔会短时间出现 每年只出现很少的次数 每次只出现大约0 5小时 NoZone爆炸性的粉尘浓度不存在 21 Step2 确定这些区域和设备存在爆炸性粉尘的级别 摘自GB12476 3 2007 22 Step2 确定这些区域和设备存在爆炸性粉尘的级别 23 Step2 确定这些区域和设备存在爆炸性粉尘的级别 举例 24 Step2 确定这些区域和设备存在爆炸性粉尘的级别 举例 爆炸的最小粉尘量 直观地 一个爆炸性的粉尘云类似于一个非常大的雾 能见度小于2m 能清晰的看到脚印1mm厚的粉尘在通风设备的工作下能填满一个5m高的房间 25 26 粉尘爆炸风险降低路径6步骤 27 Step3 确定和评估触发源 1 评估可能的触发源 涉及到相关的设备的设计和说明 如step1 31 热的表面 由外部原因导致的热表面2 正在燃烧的煤气 或者灼热的瓦斯3 机械运动产生的火花 如 由于外部导体产生的火花 4 电气设备5 异常的电流和电极6 静电a Corona放电b 毛刷的放电c 传播刷放电d 圆锥形物体的放电e 电火花的产生7 雷电8 电磁场 9KHz到300GHz 9 电磁辐射 300GHz到3x10e6GHz 10 电离辐射 28 11 超声波12 隔热的压缩机和震动摆动设备13 化学反应和发光发热的反映 以及自燃与食品工厂相关的主要有1 2 3 4 6 4 6 5 7 不存在5 8 9 10 11 12 13 这些更多的适用于化工厂 但也需要进行快速的确认2 评估可能的有效的触发源 如step3 1 参照材料特性 最小触发能源 如step1 1热的表面 火焰和热的燃气当温度达到最小点火温度的70 就是有效触发源机械电火花的产生主要由转速 马达功率决定 1m s 4kw是危险的 机械产生的静电和电火花是非常危险的3 列出所有相关的可能的触发源 Step3 确定和评估触发源 29 粉尘爆炸风险降低路径6步骤 30 被定为zone20 21 22的区域 根据step2 3 并判断至少存在一个有效点火源 根据step3 3 可能导致爆炸 需对爆炸的可能性和带来的影响进行评估推荐使用苏黎世风险矩阵 根据政策 愿景及法规要求 将区域定义为 可接受的风险 绿色 不可接受的风险 红色 可能性是指 爆炸性粉尘云出现的可能性x同时出现有效点火源的可能性 Step4 风险评估 Zurich风险矩阵 31 粉尘爆炸风险降低路径6步骤 32 二者择其一 或者混合选择预防性的通过措施消除爆炸性粉尘 从step2变为绿色 通过措施消除存在爆炸性粉尘区域的点火源 从step3变为绿色 通过措施减少爆炸性粉尘的出现 或者减少有效点火源的出现 以将爆炸的可能性降低至可接受的水平 从step4变为绿色 保护性的采取措施减少爆炸带来的影响 减少可能的损失和商业中断 避免大的人员伤害 从step4变为绿色 Step5 对评估出来的 不可接受的风险 制定纠正措施 33 对step4中评估出来的 不可接受的风险 必须制定对应的纠正措施 并付诸于实施 进行有效评估 非欧洲国家的工厂必须遵守当地法律法规 如电气设备的IP等级 预防措施避免或减少爆炸性粉尘 或者减少爆炸性粉尘的浓度 以低于最低爆炸极限 保证日常的清洁 清除粉尘设备日常的检查 减少潜在的故障 泄露 破损等 设备合理的设计 密封的系统 没有粉尘泄露到外面 砂糖筒仓直径70 消除存在爆炸性粉尘区域的触发源 或将触发可能性降到尽可能的小在高风险区域使用导电鞋 如果最小点火能量 10mJ 热加工作业程序和许可证制度 在zone20 21区域不能进行热加工作业 Step5 对评估出来的 不可接受的风险 制定纠正措施 34 经常性的设备检查和预防性维护对员工 访客和供应商的指导和培训所有金属设备 装置外壳 金属管道 支架 构件 部件等应采用防静电直接接地 每年至少一次的设备接地有效性检查直接用于盛装起电粉末的器具 输送粉末的管道 带 等 应采用金属或防静电材料制成所有金属管道连接处 如法兰 应进行跨接 GB15577 2007 温度控制和持续的监视 可能的话设置自动报警金属探测磁铁 气动装置通常无效 不建议使用 气动分离器 火花滤网 过滤器 筛网 防止异物进入 滑动控制 不宜使用皮带传动 如果使用皮带传动 应安装速差传感器和自动防滑保护装置 当发生滑动摩擦时 保护装置应能确保自动停机 过载保护使用带保护的 和有资质的电气设备 zone20 21 IP64以上 zone22IP54以上 在抽风系统的真空泵前安装过滤器 集尘器 袋若破损 异物会进入抽风系统 筒仓设计 直径 1 6m 以避免锥形放电 砂糖 压缩机后安装空气冷却装置 温度不超过80 C Step5 对评估出来的 不可接受的风险 制定纠正措施 35 保护措施如果所采取的预防措施不能将粉尘爆炸的风险降到可接受的程度 需要采取保护措施 当有效点火源因工艺特性不可避免 砂糖筒仓 1 6m 或其他高风险的设备 如磨糖机 或者不能有效控制粉尘爆炸所带来的影响 请根据当地的技术要求 制定其他的相关措施 如 泄爆口和隔爆阀爆炸抑制和隔离 爆炸时加入惰性气体隔离等 防爆 抗爆设计消防系统 与其他措施结合使用 依据地方法规 保护措施有可能是法规要求 不管分区 点火源如何 Step5 对评估出来的 不可接受的风险 制定纠正措施 保护措施举例 36 37 粉尘爆炸风险降低路径6步骤 38 根据6个步骤对所有设备 区域作出的结论都需要被记录 如果设备 区域被识别为nozone 不属于粉尘爆炸区 也需要文件化 地方要求 如 欧洲对防爆的要求 必须执行 一些地区和国家要求厂长签署责任书 Step6 文件 39 爆炸保护的文件 主要包含的内容 工作区域描述工艺描述材料 材料特性描述风险评估结果采取的爆炸保护措施技术上的预防措施 避免和消除爆炸性粉尘缓解措施 设备的防护 泄爆 抗爆设计 组织上的操作指导确保人员能力经常性的培训工作许可PPE危险区域设置标示维护 检查计划移动设备操作规定Implementation Coordination Responsibilities Name 简单的表格 40 41 总结 粉尘爆炸风险控制 没有一种措施是可以解决所有风险的6步骤方法适用于所有区域和设备一些推荐的措施 内务清洁 没有可见的粉尘云设备接地不存在热表面 热加工作业空压机出口需安装空气冷却器 灭弧 或者火花 装置根据分区选择不同的电气设备等级转速 1m s如果砂糖筒仓较大 设置泄爆口购买没有异物的原材料 不定期验证供应商 42 材料特性数据表 43 FlowSheet Zoning 44 可能点火源的评估 EXAMPLE 45 风险评估 46 苏黎世风险矩阵 1 2 3 4 5 6 EXAMPLE 1 2 3 4 5 6 47 对红色部分采取的纠正行动 EXAMPLE 48 NewRiskmatrix 1 2 3 4 5 6 49 举例 对操作人员及维修人员的培训 关于爆炸风险的意识相关的知识分区 粉尘云火源预防措施避免粉尘云避免有效点火源保护措施泄爆 抑爆 隔离抗爆设计需要遵守的工作指导维修和检查计划被标示的区域 特殊工作要求 50 在卸糖前需确认 所有设备都正常连接了接地线压力管有火花熄灭装置压缩空气的温度 80 C在原料中无异物压力管和产品管连接正确是否有其他异常 在卸糖过程中需确认是否有异常 声音温度泄露异常震动万一有问题 立即停止 通知工厂的粉尘防爆代表 举例 从卡车中卸糖的工作指导 51 根据预期粉尘释放的风险确定检查频率 最少每班一次 特别关注 隐藏 区域 电气马达散热器 控制柜等 立即清除可见的粉尘避免在清洁时形成粉尘云干清洁 吸尘湿清洁发现任何不正常的粉尘 汇报给粉尘防爆代表 举例 清洁粉尘区域的工作指导 52 举例 zone20 21 22区域的工作指导 Zone20 无工作许可如果需要在此区域清洁或维修 需确保此区域暂时性地没有任何粉尘 在进入此区域前需要清除所有粉尘在进入该区域前吸走或洗掉所有残留的粉尘Zone21 22 工作需要许可使用保护的工作不能进行热加工作业 不允许进行任何产生火花的工作如果确实需要进行热加工作业或产生火花 采取如zone20的措施 53 举例 检查和维护的工作指导 管道连接 每周进行管道连接确认需要张紧防止打开如果有问题 换一个新的 不能用胶带 接地也需要验证轴承 齿轮箱 马达中的舟轴承要根据供应商的说明书定期确认没有异响无异常发热如果有问题 换一个新的移动部件 stirrer 螺旋推进器 旋转部件等需要根据供应商的说明书定期确认万一移动部件发生弯曲或变形触