2-粉尘爆炸危险场所划分及风险控制

内容提要1、粉尘爆炸危险场所区域划分1.1术语-爆炸性粉尘环境和场所1.2区域划分的目的和意义1.3区域划分的依据1.4区域划分的基本原则和方法1.5区域划分的步骤2、粉尘爆炸风险控制2.1粉尘爆炸风险的基本概念2.2粉尘爆炸风险评估的主要内容2.3粉尘爆炸风险的控制措施1、粉尘爆炸危险场所区域划分1.1术语•爆炸性粉尘环境（气氛）：大气条件下,可燃性粉尘、纤维或飞絮与空气的混合物，引燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。本质条件：粉尘云浓度达到爆炸下限。•爆炸危险场所：为防止点燃爆炸性粉尘/空气混合物环境，而需对设备的结构和使用采取特殊措施的空间。•非危险场所：其中存在的可燃性粉尘不会形成爆炸性粉尘环境的场所。1、粉尘爆炸危险场所区域划分1.2区域划分的目的和意义•安全性的需要–爆炸危险场所必须采用更加安全的防爆型电气设备•科学性的需要–最危险的场所必须选用安全级别最高的电气设备•经济性的需要–一般危险的场所可选用较低安全级别的电气设备1、粉尘爆炸危险场所区域划分1.3区域划分的依据•GB12476.3-2007《可燃性粉尘环境用电气设备第3部分：存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类》•GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》•GB17440-2008《粮食加工储运系统粉尘防爆安全规程》•GB50414-2007《钢铁冶金企业设计防火规范》该标准将粉尘爆炸危险场所分为10区和11区，不宜采用。1、粉尘爆炸危险场所区域划分1.4区域划分的方法和基本原则•方法:爆炸性环境出现的频率和存在的时间•原则:频率越高、存在时间越长危险性越大20区正常运行时爆炸性粉尘环境长期存在、连续出现或短时、频繁出现的区域。21区正常运行时爆炸性粉尘环境可能偶尔出现的区域。22区在正常运行时，可燃性粉尘云不可能出现爆炸性环境，既便出现也只是短时存在的区域非爆炸危险区域：未划归为20、21、22区域之外的区域。1、粉尘爆炸危险场所区域划分1.5区域划分的基本步骤1）确定爆炸下限；2）确定释放源——释放或产生粉尘的点或部位；3）考虑释放源等级，确定区域等级；4）考虑边界确定区域范围。1、粉尘爆炸危险场所区域划分1.5区域划分的基本步骤1）爆炸下限—确定多大浓度会爆？一般30-50g/m3感官上能够发生爆炸的煤粉浓度1、粉尘爆炸危险场所区域划分1.5区域划分的基本步骤——2）确定释放源位置•粉尘释放源辨识：通常应辨别形成爆炸性粉尘/空气混合物或生成粉尘层的条件，以及可能出现在工厂中哪一道加工工序中、哪一个设备上以及哪种可能的操作。–在一个粉尘容装系统内，没有粉尘释放，但肯定可以形成粉尘云。例如原煤仓、煤粉仓等。–当考虑粉尘输送系统成为外部释放源时，使用正压(正压气动输送)时，粉尘更易从设备的泄漏处逸出；而使用负压时，设备外部形成粉尘区域的可能性就非常低;–柔性导管比金属管更易成为释放源;–需要考虑的其它工艺参数，比如粉尘输送速度、粉尘抽取速率和下落高度。另外，粉尘粒度和水分含量也影响释放范围。落差是产生粉尘云的最常见释放源：提升设备、转运设备、料仓、称斗等敞开式振动筛分机释放粉尘形成粉尘云和粉尘层软连接处粉尘释放源管道磨损破裂漏粉法兰连接松动漏粉1、粉尘爆炸危险场所区域划分1.5区域划分的基本步骤——2）确定释放源的等级连续级释放源：加工设备内部，例如筒仓、磨机、收尘器、称斗、筛分机、螺旋输送机、刮板输送机以及物流转接落差处等；1级释放源：某些抽取设备的内部或紧邻一个开包灌装点处；2级释放源：偶尔或短期打开的人孔，有粉尘沉积的粉末处理间。标准规定下列各项可以不按释放源考虑：•压力容器外壳主体结构，包括它的关闭的喷嘴和人孔；•管道、导管和无接合面的通风道；•阀门密封和法兰连接，其设计和结构充分考虑过防止粉尘和泄漏。释放源等级粉尘云可控厚度的粉尘层经常有挠动很少有挠动连续级2021221级2121222级2221221、粉尘爆炸危险场所区域划分1.5区域划分的基本步骤——3）根据释放源等级确定划分结果；不可控厚度的粉尘层存在时应划为20区；通风可以降低区域等级，比如21区降为22区；1、粉尘爆炸危险场所区域划分1.5区域划分的基本步骤——4）考虑边界确定区域范围。•20区：通常在设备和管道内部；•21区：通常在11级释放源周围1m直径范围内；•22区：通常在2级释放源周围或21区外围1米直径范围内；1、粉尘爆炸危险场所区域划分危险场所区域划分示例：•20区：正常运行时爆炸性粉尘环境长期存在、连续出现或短时、频繁出现的区域。如：–粉尘容器内部场所；–贮料槽、筒仓等，集尘器和过滤器；–除皮带和链式运输机的某些部分外的粉尘传送系统；–搅拌机、粉碎机、干燥机、装料设备等；–容器外部，由于管理不善而形成不可控厚度的粉尘层的区域。1、粉尘爆炸危险场所区域划分•21区示例：容器内部出现爆炸性粉尘/空气混合物时，为了操作而频繁移动或打开的粉尘容器外部场所。当未采取防止爆炸性粉尘/空气混合物形成的措施时，在最接近装料和卸料点、送料皮带、取样点、皮带卸载点等的粉尘容器外部场所；如果粉尘堆积且由于工艺操作，粉尘层可能被扰动而形成爆炸性粉尘/空气混合物时，粉尘容器外部场所。1、粉尘爆炸危险场所区域划分22区示例：•滤袋干净一侧，如果一旦出现故障可能逸出爆炸性粉尘/空气混合物。•很少打开的设备附近场所，或根据经验由于高于环境压力粉尘喷出而易形成泄露的设备附近场所；气动设备，挠性连接可能会损坏等的附近场所。•包装车间。操作期间，存储袋可能出现故障引起粉尘扩散。•在（收尘袋）装料和出料点、送料皮带、取样点、卡车卸载站、皮带卸载点等场所附近采取通风除尘措施时，一般划分为21区的场所可以降为22区场所。。•可控制（清理）的粉尘层有可能被扰动而产生爆炸性粉尘/空气混合物的场所。•与泄爆有关的安全设施,比如爆破片、泄爆门等打开时能产生粉尘释放的设施。1、粉尘爆炸危险场所区域划分1、粉尘爆炸危险场所区域划分无通风条件下倒袋站区域划分图1、粉尘爆炸危险场所区域划分通风条件下倒袋站区域划分图GB17440粮食加工储运粉尘防爆安全规程80008000收尘器煤粉制备系统爆炸危险区域划分39000390005100卸料阀原煤仓3450032800295002950036601m022000220001880013000煤粉仓8000原煤仓给煤机19009200人孔1m6000输粉管磨机14600仓式泵70009000700010000800020区21区22区2、粉尘爆炸风险控制2.1粉尘爆炸风险的基本概念综合反映粉尘爆炸事故发生可能性P和后果严重度C的指标。常表示为：R=P*C需要采用系统的分析方法进行粉尘爆炸风险评估。2、粉尘爆炸风险控制2.2粉尘爆炸风险评估的基本内容1）粉尘爆炸事故危险源的辨识•爆炸性粉尘辨识•建筑、工艺及设备辨识：1）建筑、工艺及设备在生产或故障条件下可产生爆炸性粉尘环境或产生点火源或加剧爆炸后果严重度。2）可产生爆炸性粉尘环境的工艺包括但不限于：除尘、气力输送、机械输送、破碎、粉碎、研磨、球磨、筛分、风选、熔融雾化、熔融造粒、混合、压片、气流干燥、流化床干燥、喷雾干燥、旋转干燥、铣屑、锯切、钻孔、打磨、抛光、抛丸、喷砂、涂装等；2、粉尘爆炸风险控制2.2粉尘爆炸风险评估的基本内容1）粉尘爆炸事故危险源的辨识•建筑、工艺及设备辨识：3）可产生爆炸性粉尘环境的设备包括但不限于：磨机、混合机、干燥机、斗式提升机、皮带机、刮板机、螺旋输送机、料仓、缓冲斗、收料容器、除尘器、管道、地坑、电子称等；4）导致工艺或设备产生点火源的条件或状态包括但不限于：摩擦、撞击、过载、电气短路老化、静电、粉尘自热、跑偏、打滑、断带等；于105）导致爆炸后果严重的工艺或设备的条件或状态包括但不限于：粉尘堆积、长径比大于、设备联通、建筑多层、人员密集等；2、粉尘爆炸风险控制2.2粉尘爆炸风险评估的基本内容1）粉尘爆炸事故危险源的辨识•管理的缺陷：未制定粉尘防爆管理制度、操作规程、应急预案等。2、粉尘爆炸风险控制2）事故发生可能性分析需要考虑的因素•爆炸性粉尘环境出现的频率，分为20区，21区，22区和非危险区•点火有效性分析粉尘的着火敏感度P1危险级别爆炸敏感度参数最低着火温度/℃最小点火能/mJ高较高一般低T≤135135T≤300300T≤450450TE≤1010E≤100100E≤500500E2、粉尘爆炸风险控制2）事故发生可能性分析需要考虑的因素•点火有效性分析火源出现的频度P2点火源出现频率正常操作不会发生中出现的概率极低正常操作过程中偶尔会出现正常操作中会发生危险分数P20135事故发生可能性性P=P1*P2粉尘爆炸可能性矩阵分析爆炸性5ⅠⅢⅣⅤ环境3ⅠⅡⅢⅣ等1ⅠⅠⅡⅢ级分0ⅠⅠⅠⅠ数0135点火源有效性分数2、粉尘爆炸风险控制2.2粉尘爆炸风险评估的基本内容3）粉尘爆炸后果严重度C的分析物质特性，爆炸压力及上升速率粉尘数量（TNT当量法）设备设施（长径比、连通性、封闭性）人员分布建筑布局2、粉尘爆炸风险控制2.2粉尘爆炸风险评估的基本内容4）粉尘爆炸风险险R=PP.C风险分值60R34R≤609R≤341R≤9R≤1风险等级特高高中低可忽略当系统采取粉尘防爆措施后，爆炸发生可能性和严重度都会降低，因此需要对计算的风险除以补偿系数，得到真实的风险值。2、粉尘爆炸风险控制2.3粉尘爆炸风险控制方法和技术1）采取本质安全设计（1）利用氮气输送或密封；（2）切向进料防止扬尘；（3）控制颗粒粒径；（4）防静电结构；（5）增加湿度；（6）降低流速；（7）负压操作.2、粉尘爆炸风险控制2.3粉尘爆炸风险控制方法和技术2）粉尘防爆电气设备的选型（（GB1247.3）（1）与气体防爆电气的区别•防爆原理不一样•气体和粉尘点火温度相差较大（2）粉尘防爆电气的类型ExiD，ExtD，ExmD,ExpD粉尘爆炸危险场所防爆电气选择GB12476.2关于粉尘防爆电气常见的问题（1）电气外壳防护等级IP65是否就等同防爆电气？（2）粉尘爆炸危险场所选用了防爆电气怎么办？2、粉尘爆炸风险控制2.3粉尘爆炸风险控制方法和技术3）采取技术手段减缓事故后果（1）安装粉尘浓度检测报警装置；（2）利用除尘系统、加湿、清扫的方式来降低粉尘浓度在爆炸下限以下。（3）利用氮气或二氧化碳等惰性气体控制环境氧浓度在极限氧浓度LOC以下。（4）利用降低速度或无火花材料、防爆电气、防爆工具等避免有效点火源的出现。（5）采用抗爆结构，或/且安装泄爆装置、隔爆装置、抑爆装置等降低后果严重度；风险控制中几个易混淆的问题1.粉尘爆炸泄压与压力容器安全阀的区别粉尘爆炸是化学爆炸，泄爆需要考虑化学反应的速度，因此一般需要较大的泄压面积；压力容器超压多是物理爆炸，压力上升速度较慢，安全阀可以满足要求。风险控制中几个易混淆的问题2.抑爆和惰化的区别风险控制中几个易混淆的问题3.防爆方法的选择一个较为复杂的问题，很难有一个共同的答案，通常取决于对风险控制水平的要求。1）泄爆是减小损失的常用方法；2）隔爆是防止系统爆炸常用的方法；3）抑爆是较昂贵但不宜泄爆场所常用的方法；4）惰化是很敏感粉尘且有惰性气体条件下常用的方法；