粉尘爆炸风险降低PPT

粉尘爆炸风险降低2013-12-242Agenda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—SnikeyChen

1）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）PresentationDustExplosioninFranceFlour(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DustexplosioninSugarRefinery制糖厂的粉尘爆炸Feb2008DustExplosioninUSSugar(notKraft)

美国制糖厂的粉尘爆炸（非卡夫）5DustExplosioninUSSugar(notKraft)

美国制糖厂的粉尘爆炸（非卡夫）6DustExplosioninasugarmillatKFBrasil2007

2007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7LegalBackground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-EUplantsaswell8LegalBackground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9S&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！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：①明火焰

(动火、吸烟、气焊割等)

②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)③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)④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)⑤绝热压缩

⑥光线照射与聚焦(雷闪电、光线聚焦)⑦化学反应放(氧化燃烧、自燃)。⑧静电放电（电晕放电、静电积累、火花放电）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

14Whatcanwedotominimizethedustexplosionrisk?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18Step1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/m³)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20Step2: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21Step2:确定这些区域和设备存在爆炸性粉尘的级别摘自GB12476.3-200722Step2:确定这些区域和设备存在爆炸性粉尘的级别23Step2:确定这些区域和设备存在爆炸性粉尘的级别举例24Step2: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

26粉尘爆炸风险降低路径6步骤27Step3: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2811）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<1.6m）合理的吸入方式搅拌器的填充率，螺旋推进器的填充率应该>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40ATEXDOCUMENTATION-EXPLOSIONPROTECTIONDOCUMENT-SHORTFORMReferencetoKFsafetyStandardS&E7-3andLocalprocedure…..

BasicInformation

Equipment/Area:

Purpose/Processdescription

DustSource

RelevantMaterialDataDataDescription

MinIgnitionEnergy(MJ)

LowerExplosionLimit(g/m³)

MedianParticleSize(micron)

MinIgnitionTemperature(C°)

CurrentSituation

ZoningZoneReason/Justification

Roomclosetoequipment

Room>1mawayfromequipment

Equipmentinside

x

y

z

Referencetoinspectionplan

Referencetocleaningplan

Otherremarks

IgnitionSources(onlyifzone20,21,22)effectiveexplanation

HotSurface

Flames/HotGases

MechanicallyGeneratedSparks

ElectricalApparatur

ElectricalCurrents

StaticElectricity(SparkDischarge)

StaticElectricity(ConicalPileDischarge)

StaticElectricity(BrushDischarge)

StaticElectricity(CoronaDischarge)

Other

Other

Remarks/Observations

RiskEvaluation(onlyifzone20,21,22andatleast1ignitionsourceeffective)

Probability/Likelyhood/Frequency

(1)>monthly,(2)>annualy,(3)>every10years,(4)lessthan10years

Impact

(1)smallinjury,(2)losttimeaccident,(3)catastrophic/fatality

AcceptableRiskyes/noExplanation

ProposedSituation

CorrectiveActionPlan(onlyifRiskevaluated"notacceptable")

Action

Resp

Proposedcompletationdate

IntermediateActiontillcompletation

ImpactofCorrectiveAction

Zoning

IgnitionSource

RiskEvaluation

RiskAssessmentDate:…………………..RiskAssessmentteam/Sign:………………………….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43FlowSheet-Zoning44可能点火源的评估EXAMPLE45风险评估46苏黎世风险矩阵12,3456EXAMPLE12,345647对红色部分采取的纠正行动EXAMPLE48NewRiskmatrix123,4,5,649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