防止谷物斗提升机发生粉尘爆炸

斗式提升机是大多数粮食搬运设备中必不可少的部件。

它们也被认为是一个流通点可燃粉尘还有一个潜在的火源。

从斗式提升机开始的粉尘爆炸可能会传播到更大的下游体积，如筒仓和上游物料处理系统，导致设施的其他地方发生破坏性的二次爆炸。

幸运的是，有一系列的解决方案可以保护斗式提升机和相关的工艺设备免受粉尘爆炸的危害。

NFPA标准保护谷物斗提升机

一般来说，斗式提升机的保护是由国家消防标准NFPA 61，NFPA 68而且NFPA 69．

这些标准包括通过控制潜在的火源来降低粉尘爆炸(爆燃)发生的可能性的方法，以及通过使用爆炸泄放、无焰泄放和/或抑制来管理爆燃事件的方法。

如果要防止爆燃从斗式提升机传播到过程的其他部分，所有这些技术都需要爆炸隔离。

粮食生产者防爆决策树

这些广泛的预防和保护主题代表了粮食生产者对终点的选择。在确定安全解决方案时，需要做出许多决定。保护方法的选择是由斗式提升机的位置决定的，特别是是安装在内部、部分安装在内部还是完全安装在外部。

发泄解决方案因其相对易于部署而受欢迎;喷口分级的方法和设备的强度取决于粮食是生的还是加工的。NFPA 61规定了生谷物，NFPA 68规定了加工谷物，而NFPA 69的预防和保护选项适用于生谷物和加工谷物。

来自美国阿肯色州塔尔萨的克莱夫·尼克松(Clive Nixon)为我们介绍了粮食生产者的决策过程和选择标准压力安全管理是一个广泛的粉尘防爆和防护技术的制造商。

在那个时候全球粮食安全值得关注的是，对支撑这一关键基础设施行业的资产的保护值得关注。

粮食设施粉尘爆炸

谷物爆炸是由于在分配、储存或加工过程中与空气混合时的粉尘着火引起的。在农业应用中，材料可能更大，但在处理过程中的磨损可以产生低于500 μ m(微米)的粉尘颗粒，这被认为是粉尘爆炸的危险。

可积聚微小空气粉尘的设备包括机械输送系统。每当输送系统被填充或清空时，在那个点会有潜在的可燃性尘埃云被点燃。所需要的只是一个点火源。

在粮食工业中，存在粉尘的设备通常是在大气压下或接近大气压的情况下建造的，因此不够坚固，无法承受与密闭空间粉尘爆炸有关的高压。在未受保护或保护不力的设备中，这可能导致大面积损坏，并有可能对人员造成伤害。

在不受保护的设备上发生的小爆炸事件可能会在上游或下游引发较大的二次爆炸。在这种情况下，第一次爆炸产生的压力波增加了湍流和粉尘负荷，随后是初始事件提供的大火源。

减少火源

降低粉尘爆炸风险的第一步是通过减少潜在的火源来防止事件的发生。斗式提升机的主要危险区域是在电梯的启动部和机头，这可能会导致事件向上或向下传播的腿部套管。

虽然不能消除火源，但可以大大减少火源。

Nixon说:“对于斗式提升机，这种预防采取轴承温度监测、皮带对准监测和皮带滑移监测的形式。”

对设备进行预防性维护也有助于减少火源。

降低可燃性粉尘水平

例如，除尘可以降低工艺设备内的粉尘浓度，减少潜在的燃料来源。对相关的集尘设备进行保护是很重要的。

在加工过程之外，遵循良好的清洁程序是很重要的，因为即使是相对少量的可燃谷物粉尘也会造成危险的爆炸危险。根据NFPA的说法，1/32英寸的粉尘，仅占房间表面积的5%，“就有严重的爆炸危险”。

虽然这些措施降低了粉尘爆炸的可能性，但威胁并没有消除，这就需要实施解决方案，在斗式提升机内开始发生粉尘爆炸时减轻粉尘爆炸。

这些解决方案旨在防止爆炸压力使斗式提升机破裂，并应包括防止爆炸传播到连接的上游和下游工艺体积的方法。

防爆方法

Nixon认为，斗式提升机防爆的主要选择有:

1.防爆门的面板
排气是最广泛采用的保护机制，因为它提供了一种经济的解决方案，通常被认为是一种即用即忘的解决方案。

在颗粒粉尘爆炸的早期阶段，爆炸通风口在预定的爆炸压力下迅速打开，使迅速膨胀的燃烧气体逃逸到大气中，并将设备内产生的压力限制在计算的安全极限。

爆炸板可应用于位于室外或靠近外墙的斗式电梯，在那里粉尘爆炸可以通过通风管道安全地排到室外。这些面板安装在腿套管和电梯头上，并迅速打开，以减轻爆燃的爆炸压力。

对于通风解决方案，通风口的大小方法和设备的强度是处理加工谷物时的一个重要考虑因素。对于加工过的谷物，NFPA 61遵循NFPA 68，其中设备所需的强度取决于材料的爆炸性指数(K^圣值)。处理生粮的斗式提升机符合NPFA 61标准。

在选择这种保护方法时，防爆火焰球的路径和用于偶尔维护的通风口板的可及性是重要的考虑因素。NFPA 61 - 2020章节9.3.14和NFPA 68 - 2018章节8.8涵盖了这些内容。

根据尼克松的说法，在一些应用中，斗式提升机的启动是在建筑物内和/或地下。由于火焰和压力会释放到密闭空间，这给减压泄爆带来了挑战，需要对从该位置开始的爆燃采取不同的保护方法。

2.Flamefree™通风口
如果设备位于内部，或者有可燃物质或人员在场，则可以用无焰通风口取代既释放火焰又释放压力的传统通风口。无火焰喷口的设计目的是吸收压力波，消除通常由喷口爆炸所投射出的火焰。

“有必要防止粉尘爆炸沿着相互连接的管道传播，并通过斗式提升机，斗式提升机的结构通常可以从20英尺到200英尺高。其中一些重要的输送设备是在建筑物内部，这显然增加了危险。可以有很多连接的设备，如称重站、水平输送带、箱和筒仓，”尼克松补充说。

无火焰通风口由安装在外壳上的传统通风口组成，该通风口包含一个不锈钢网，可以吸收爆燃产生的热量，同时允许爆炸性膨胀的气体安全排出。该网格被配置为部分吸收膨胀气体的压力波，并在不同程度上捕获灰尘和煤烟颗粒，这决定了Flamefree排气装置的“排气效率”。

在选择无焰通风口时，应考虑其重量和排气效率。相关法规是NFPA 61 - 2020章节9.3.14和NFPA 68 - 2018章节8.8。

3.爆炸抑制
主动装置，如爆炸抑制设备，可以帮助扑灭小火，以免引发爆炸。

爆炸抑制设备的设计目的是在爆炸产生破坏性压力之前在其早期阶段扑灭爆炸。在事件发生的最初几毫秒内，设备向爆炸抑制器发出信号，迅速释放一种火焰熄灭介质，如碳酸氢钠，进入分配或存储设备。这在爆炸初期就有效地阻止了爆炸，降低了爆炸压力，对受保护的设备是安全的。

“把爆炸抑制想象成一个自动触发的灭火器，但速度是它的1000倍左右。”

抑制系统是理想的，因为清理和改装的速度允许快速返回生产。使用排气或无焰排气时，爆炸在工艺设备中完全发生，需要进行清理，减轻与火灾相关的损害，以及需要时间才能使工艺恢复运行的其他后果。

这种保护方法是理想的双腿斗提升机经常用于粮食运输。保护包括对电梯头和电梯引导段的爆炸检测和抑制，以及对腿套、进、出料点和抽尘点的爆炸隔离。

单腿斗式提升机的抑制在粮食应用中也是实用的，尽管在启动和头部之间开放的内部体积将需要额外的灭火剂注入点。最重要的是，无论是应用于双腿斗式提升机还是单腿斗式提升机，抑制系统都可以很容易地结合爆炸隔离。看到NFPA 69。

4.爆炸隔离
爆炸隔离装置对于保护连接的设备和管道免受粉尘爆炸的传播至关重要，粉尘爆炸可能导致比初始事件更危险和更具破坏性的二次事件。这包括隔离给料点到斗式提升机，排放点，和任何除尘管道。

虽然隔爆是爆炸抑制系统的一个组成部分，但它不是传统的排气和火焰排气系统的固有特征。因此，对于通风系统，必须考虑一种化学或机械隔离手段，以防止爆炸传播到互连的过程体积，如集尘器和筒仓。使用符合NFPA 69的解决方案，并参考NFPA 61-2020章节9.7.4。

对于粮食生产者和经销商来说，考虑到危险地区、保护方法、相关的NFPA法规和正在加工的材料类型，在选择粉尘爆炸预防和缓解设备时涉及许多关键的决定。

但是，认真注意预防、减轻和隔离斗式升降机，可确保人员和粮食装卸和储存设施受到保护。

这也将限制可预防的生产和业务中断的可能性。

联系压力安全管理如欲查询更多资料，请致电(918)622-5950或电邮:(电子邮件保护)．

作者Jeff Elliott是加利福尼亚州托伦斯市的技术作家，在过去的20年里，他一直从事工业技术和问题的研究和写作。