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国家防爆标准将影响除尘系统的设计

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-03-01 13:20:03

本文总结了您需要了解的有关可燃粉尘爆炸排放的新NFPA 68标准。 这里的信息可以帮助您更好地了解此标准的变化以及它将如何影响您今天和未来的粉尘收集选择。

以下信息反映了我们目前努力理解和解释NFPA 68的最佳努力,因为它涉及使用密闭容器(滤筒袋式除尘器除尘器的除尘系统。最终,标准本身可能会继续演变,因为随着时间的推移,防爆行业的经验会不断增长。

国家防爆标准

关于散装固体加工厂可燃粉尘危害的话题从未如此“有爆炸性”。今年2月,一场粉尘爆炸在联邦糖业公司位于佐治亚州温特沃斯的工厂内发生,引发了一场致命的爆炸和火灾,引发了媒体关注、公众强烈抗议和政府审查的风波。据报道,爆炸虽然比大多数情况严重,但并不是一起怪异事件,而是美国各地制造工厂25年来一系列类似事件中的最新一起。

自2月份以来,OSHA已联系了30,000家处理可燃粉尘的公司,并警告他们如果空气中的尘埃颗粒接触到火源,将有致命的爆炸危险。5月1日,国会通过立法,授予OSHA立即授权执行国家消防协会(NFPA)标准的法律,并允许OSHA 1年制定自己的有关工厂爆炸性粉尘的法律。

在散装固体加工厂的许多领域,包括工厂的粉尘收集系统,爆炸都有风险。目前工业重点关注粉尘爆炸危险,因此现在是审查新修订的NFPA标准的重要时刻,该标准专注于NFPA 68:“爆燃防爆标准”,并了解它会如何影响您的粉尘收集系统。该标准在2007年完全修订,现在已经生效。您可以从NFPA网站购买完整标准的副本。

修订后的NFPA 68影响您如何处理工厂的可燃粉尘,主要有五种方式:

  1. 1. NFPA 68已从“准则”变为“标准”。

  2. 2. 你需要确定你的粉尘是否爆炸。

  3. 3. 您需要对您的除尘系统进行危害分析。

  4. 4. 你需要保存大量的文档。

  5. 5. 您需要安排每年对粉尘收集系统的防爆设备进行检查。

我们来详细研究这些主题。在阅读以下信息时,参考相关侧栏“NFPA 68:选定术语词汇表”可能会有帮助,该术语定义了本文中使用的NFPA 68术语。

1、NFPA 68已从“准则”变为 “ 标准”

现在NFPA 68包含强制性要求,以便使可燃性粉尘进行粉尘收集。从“准则”到包含比过去版本更严格的要求的“标准”的这种改变与OSHA最近推出的关于安全处理可燃性粉尘的国家重点计划(NEP)相呼应。简而言之,NFPA的职责是确定OSHA和地方当局执行标准和职责的角色。

大多数保险代理机构和当地的消防法规都规定,应遵守NFPA标准作为法规,因此几乎在每个美国的城镇,NFPA 68都将被视为法定代码。唯一的例外是具有管辖权的机构(AHJ)规定了另一种安全方法,例如Factory Mutual。

美国职业安全和健康管理局将可燃性粉尘定义为“有机或金属粉尘,它们被细磨成非常小的颗粒,纤维,碎片或薄片。这些灰尘可能来自金属,木材,塑料和有机物质,如谷物,面粉,糖,纸张,肥皂和干血。粉尘也可以来自纺织材料。一些可燃粉尘尤其普遍的行业包括农业,化学,纺织,森林和家具...... “ OSHA NEP关于安全处理易燃粉尘的指令可在组织的网站上找到

这对你和其他散装固体工厂经理和工程师意味着什么?在许多情况下,您现在必须安装最新的除尘和防爆设备,以确保您的工厂符合新的要求。

2、你需要确定你的粉尘是否爆炸

在诸如除尘器的密闭容器中,当除尘器内部高浓度悬浮的可燃性粉尘云团很高并解除火星时通常开始爆炸。当风扇吸入大量空气时,外部火花或灰烬可能会被吸入除尘器,并在压力下与尘埃云相撞,引发爆炸。火花的来源可能是一个生产过程,一个烟头被扔进一个吸尘罩(不管信不信,这真的发生了),还是来自附近不正确接地设备的静电放电。

在第1章中描述标准的范围时,NFPA 68表示它“适用于排放燃烧气体和设备和系统的设计,位置,安装,维护和使用,以及由于燃烧室内的爆燃产生的压力,机械损伤最小化“(1.1),”标准适用于需要爆燃排气的场合“(1.3)。

这里重要的一点是确定您的应用是否需要爆燃通风。而这又要求你确定你的粉尘是否被认为是爆炸性的。粉尘的爆炸力是尘云的爆燃指数(即压力上升速率),记为“ KSt ”. NFPA和Factory Mutual都使用该公式中的值来计算吸尘器所需的爆炸通风面积。NFPA根据其爆炸性 - 即KSt 值对灰尘进行分类。Class 1:粉尘的额定值低于200 KSt,Class 2:粉尘的范围为200至300 KSt,Class 3:粉尘的额定值高于300 KSt。作为一个经验法则,当灰尘接近600时KSt,它们非常具有爆炸性,所以推荐使用湿法除尘。除KSt以外,其他重要的测量因素还包括“ Pmax ”,即在含爆炸(或含有最佳混合物的爆燃)中产生的最大压力,以及“ Pred ”,即在放空爆燃期间排气中形成的最大压力。

只有当已知惰性粉尘(即其具有0 KSt值)时,才能排除爆炸排气的需要。石头,硅石和岩石灰尘就是例子。即使是KSt值相对较低(如50)的1类粉尘 也被认为是爆炸性的。因此,如果您的粉尘的KSt值大于零,则必须遵循NFPA 68的要求,并在吸尘器中使用防爆透气。

表I列出了几种常见粉尘的KSt值。

常见粉尘的KST值

表1:常见粉尘的KST值

当你准备更新现有或安装新的除尘设备,设备供应商可能会要求你做的两件事情:1)书面提供粉尘KST值,或2) 粉尘测试报告。

制药应用是第一种选择的例子。制药商有时无法测试决定新产品的KSt,因为它还没有生产,所以他们会保守估计300 KSt 甚至更高以保证安全。另一方面,如果你有一个灰尘样本,但不完全确定它的KSt,你应该选择第二个选项并测试灰尘。事实上,NFPA 68建议所有粉尘都要进行测试,并且标准清楚地表明,您,最终用户而不是设备供应商,负责确定粉尘的KSt值。您的除尘器供应商可以提供用于此目的的粉尘测试设施清单。

根据NFPA标准生产的200 KSt防尘标准泄爆门在图1中的除尘器上显示。对于高度易燃粉尘,通风口尺寸和排气管排放要求变得更加复杂,可能需要特殊的计算和设备修改达到合规性。

标准泄爆门

图1:根据NFPA 68设计的标准防爆门(泄爆门)

3、您需要对粉尘收集系统进行危害分析

NFPA 68第4章引入了新的危险分析要求,其中规定“设计基准爆燃危险情景应予以识别和记录”(4.2.3.1),并且“应允许AHJ接受记录的风险评估以确定(4.2.3.2)。

这意味着您必须对工厂的粉尘收集系统进行危害分析(也称为风险评估),并在收到通知后将报告保存并显示给当地消防部门主管或其他AHJ。有些设备供应商或独立销售代表可能会开始提供这些分析。然而,我们预计整个行业的风险评估顾问会兴起,以满足新创建的需求。

4、您需要维护大量的文档

危险分析不是NPFA 68要求的唯一文件。在第11章中,标准列出了19个文件,您现在必须保存这些文件以满足当地消防部门或其他AHJ的要求。其中一些,例如供应商的设备数据表和图纸,说明手册和规格很容易获得。如何获得他人包括可燃材料(粉尘)性能测试报告,符合适用标准的用户文件以及员工培训要求,将为您或工厂或安全工程师带来更大的挑战。

5、您需要安排每年对您的除尘系统的防爆设备进行检查

第11章还规定,根据您记录的操作经验,必须至少每年或更频繁地检查您的防爆透气设备。此检查的目的仅仅是确定系统的所有组件都正确运行。本章概述了在这个目标下进行的16点排气检查(11.4.4)。您的工厂所有者或操作员还必须书面确认自上次检查(11.4.5),以便确认您的工艺材料和设备未发生变化。您必须将检验报告与其他所需文件一起提交(11.2)。

对于检查和文件记录,最终用户应承担责任。虽然新的要求对每个人都是具有挑战性的,但对于没有专门的安全工程师的小型散装固体工厂来说,他们将特别要征税。

NFPA 68如何影响您的防爆透气设计

当除尘器设计有爆炸排气时,主要目的是挽救生命,而不是财产。设计良好的防爆口是设备压力包络中的薄弱环节,可减轻内部压力(背压),防止除尘器被炸成碎片。通风口的功能如图2所示,一系列照片显示了装有防爆门的滤筒除尘器中的分阶段爆燃。通常情况下,除尘器位于外部,并设计为远离建筑物和居住地点,如图3所示。

滤筒除尘器分阶段爆燃

图2:滤筒除尘器分阶段爆燃

防爆除尘器安装应远离建筑物和居住点

图3:防爆除尘器安装应远离建筑物和居住点

虽然防爆通常会使除尘器故障,但除尘器仍然可以承受严重的内部损坏。如果人员保持安全,防爆设备就完成了使命。

NFPA 68包括几章,其中详细介绍了防爆设备的设计要求。在下面的小节中,我们不是试图总结所有这些要求,而是专注于已经改变或者是散装固体制造商最关心的最重要的领域。

基于性能的设计选项。NFPA 68第5章介绍了一种基于性能的设计选项,该选项规定如果AHJ可以接受另一种防止除尘器爆炸的方法,则可以使用该方法而不是NFPA 68中指定的方法。您必须记录并维护这种可选的设计方法及其数据源超过除尘器的使用寿命。

以性能为基础的设计方案的一个例子是对除尘器进行实际爆炸测试,以证明其能够承受某些压力条件,而不是使用NFPA 68中除尘器的背压计算。一些吸尘器供应商可以提供这种测试采用现场测试和全面的除尘器实验室测试相结合。这种方法有时可以产生比NFPA 68中提供的计算更准确的实际性能数据。

选择通风口和通风管道多年来,使用简单的比例来确定防爆通风口的尺寸。也就是说,对于给定的除尘器容积,需要1平方英尺的防爆面积。农业和木制品行业属于那些通常使用这些比率的行业。但是,这些旧公式不再适用; 相反,您必须在NFPA 68中使用新的设计标准。

第7章到第9章提供了您现在必须使用的计算方法,以便适当地确定防爆通风口,通风口充气管道(也称为通风管道)和其他部件的尺寸。有信誉的除尘器供应商将遵循第8章中的通风口尺寸公式,并能够提供一个计算表格,该表格成为您保存的文件的一部分,以证明您的工厂的合规性。

关于通风管道,第6章规定 “ 总长度小于一个水力直径的通风管道和喷嘴不需要修正以增加通风面积”(6.8.4)。(液压直径压在一个非圆形的开口区域)。例如,这意味着如果您有一个水力直径为40英寸的防爆门,则可以使用一个40英寸长的通风口排气管,而不会造成损坏从增加的背压到除尘器。但是,对于长度超过40英寸的管道(或任何长度相当于通风口的水力直径),您必须按照更为严格的通风口尺寸计算来补偿除尘器背压的估计增加。

因此,当您需要更长的通风排放管道,比如过滤器位于内部,标准计算不再适用,你会与你的供应商合作来测试粉尘的KST值,通风排放管长度并强化要求。当为这样的应用设计除尘器时,基于性能的设计选项可能会发挥作用。

第6章还指出,“除非6.5中的任何替代方法,为了防止积雪和积冰,并且为了防止雨水和碎片进入,通风口或通风管不应安装在水平位置。 2.3.1遵循“(6.5.2.3)。这意味着如果您的除尘器有水平安装的滤芯和水平安装的防爆通风口,您可能需要采取额外步骤来达到合规性。

公认的用于保护水平通风口的“替代方法”是固定雨帽,以一定角度安装的挡风雨棚以及除冰装置,例如加热通风口封闭装置(减压盖)。如果您使用这些方法之一,您的通风口可能需要额外的安全组件和测试。例如,如果您使用天气覆盖,则标准说您必须使用限制,并且签署并测试覆盖层,以防止它在爆炸中变成自由射弹。另一种选择是通过使用带有垂直安装的筒式过滤器和垂直安装的防爆口的除尘器来完全消除水平防爆通风口。

NFPA 68中新增的部分是允许建筑物内无焰排气的部分(6.9,10.6)。无焰排气装置可以让您在室内安全地排放爆炸物,而不会让任何火焰(或压力前沿)从除尘器中逸出。符合此标准的设备可以以各种配置购买。如图4所示,用于熄灭爆炸的无焰泄爆器是管道式爆炸通风口的可行选择,但不建议用于毒性应用,如有效的药物粉尘,因为可能会将粉尘排入室内发生通气的地方。

无焰泄爆装置

图4:无焰泄爆装置

鉴于许多NFPA 68变化和爆炸排放的新要求,在处理除尘器供应商和安装承包商时,以下是一些有用的问题: 

  1. • 防爆设备是由专门从事此类设备的公司制造的,还是由除尘器供应商“自制”?无论采用哪种方式,都要求提供证明该设备已按照NFPA 68进行生产的文件。

  2. • 供应商是否会提供关于通风口尺寸和通风口排放管道的计算表单?

  3. • 供应商是否具有工程和测试能力以在需要时使用基于性能的设计选项?

  4. • 供应商能否进行危害分析或推荐合格的顾问来完成此任务?

  5. • 供应商是否可以访问和熟悉替代防护技术,如无焰通风和防爆?

  6. • 安装承包商是否熟悉新的NFPA 68?没有正式的供应商认证,因此您必须查询供应商的具体经验和能力。

爆炸抑制和其他保护方法。如果通过粉尘收集应用中的墙壁或天花板将爆炸导向外部是不可行的,则需要使用防爆或抑制隔离系统。像这样的系统可以成本高于除尘器本身。

抑制方法包含在单独的文件NFPA 69:防爆系统标准1中,该标准也刚刚完成了修订。像NFPA 68一样,它已经从准则演变为标准。NFPA 69延伸超过爆炸通风来解决整个灰尘收集系统,入口和出口管道防护,火花灭火系统,用于防止爆炸从行进到建筑中。无论现在还是将来,这两个相关标准都将对处理可燃性粉尘的除尘系统的设计和成本产生重大影响。通过花时间了解并遵守这些标准,您可以保持工厂的除尘系统安全运行。 

有关更多信息,请联系我们的工程师。



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