每周，在线和印刷媒体上都会有关于颗粒、锯末和煤炭储存设施及其相应的研磨系统中的爆炸和火灾事件的各种报道。每当尘埃环境暴露在足够的氧气和点火源下时，就具备了爆炸的前提条件。为了将爆炸的后果限制在可控的范围内，需要通过泄爆等可靠的结构性爆炸防护方法。
最先进的结构性爆炸防护方法，例如在研磨系统和替代燃料（AF）处理及储存设施中，受到国际规则和指令的监管。然而，由于研磨系统是非常大的设备范围中的一个独立部分，因此在整个决策过程中对此问题的关注较少。结构性爆炸防护系统的设计不当可能导致严重后果，例如大爆炸期间的致命伤害或工人受伤。近年来，研磨系统以及下午加工行业中的多次严重爆炸事件，强调了有效的结构性爆炸防护工作的必要性。因此，相应的规则和指令应从一开始就被纳入技术规范。
欧洲ATEX指令
欧洲ATEX指令是很有帮助的，但正确实施起来并不容易。ATEX合规性必须通过安装技术来实现，但主要必须由系统的操作员组织。
欧洲ATEX指令分为以下几类：
指令1999/92 EG：与操作员相关，涵盖风险评估、区域划分、技术和组织措施等方面。其主要目标是保护在潜在危险区域工作的工人的健康。
指令2014/34/EC：与防爆设备制造商相关，涵盖自主防护系统、组件、安全和控制设备的要求。该指令的意义在于设备和防护系统的共同要求。与结构性爆炸防护相关的部分如下："如果发生爆炸可能直接或间接危及人员（或家畜或财产），应立即停止爆炸，或将爆炸火焰和爆炸压力的范围限制在足够的安全水平。"只有获得ATEX认证的爆炸泄压装置才能保证正确的功能以及正确确定的泄压面积。
EN欧洲/美国标准
这些标准在研磨系统和储存设施等方面具有重要意义，特别是在防爆设备（EN 14460）、粉尘爆炸泄压保护系统（EN 14491）和爆炸隔离系统（EN 15089）方面。由国家防火协会（NFPA）发布的相应美国标准主要包括NFPA 68和NFPA 69。
防止危险
粉尘爆炸的危险是众所周知的。通常会采取适当的措施来保护系统和工厂组件。然而，全球在研磨厂、储存设施等的安全操作方面仍存在相当大的不足。在这些防护措施不当的工厂中，爆炸的后果可能从工厂的大量损坏到人员伤亡不等。我们应尽一切努力防止后者发生。此类工厂的操作员应意识到自己的责任并采取相应的行动。
替代燃料（AF）的使用越来越重要。与此类燃料的爆炸性相关的危险往往被低估或知之甚少。许多使用的替代燃料会形成充满粉尘的爆炸性环境。
对于存储此类燃料的封闭容器（如筒仓），肯定需要采取压力释放形式的结构性爆炸防护措施。除了压力释放装置，还必须考虑筒仓的正确设计。在这一背景下，必须提到筒仓的抗压冲击性，这是一个强制性要求。根据DIN EN 14491标准，筒仓的抗压冲击性应理想地达到2 barg。2 barg的抗压冲击性作为核准的最大值意味着要安装的压力释放区应减小到最小。
筒仓的静态抗压冲击证明是必须的。对于AF的爆炸特性（KSt/pmax），需要注意，这些特性在某些情况下比褐煤的特性高得多。如果有数据，应参考经过测试验证的特征值。如果没有具体数值，则必须进行适当的假设。木质颗粒的存储在通过压力释放的结构性爆炸防护方面具有特别重要的意义。这主要涉及容量超过100吨的封闭储存设施（筒仓）。商用和工业应用中生物质固体燃料的安全处理和存储在相应的DIN EN ISO 20024中定义。上述DIN EN ISO标准由来自世界各地的成员组成的小组经过数年时间开发而成。作为风险评估的一部分，已经明确，木质颗粒可能产生爆炸性环境，从而引发粉尘爆炸。图1中的爆炸五边形展示了这种粉尘爆炸的发生。
图1.爆炸五边形
关于爆炸防护，明确规定了压力释放的措施。具体而言，压力释放孔必须关闭。此要求有两个原因：
必须尽量减少压力释放后的空气进入。
必须避免惰性气体的损失。
要安装的泄压面积必须根据筒仓的抗压冲击性、相应的容积和爆炸特性来确定。过去的经验经常表明所描述的措施未被使用。因此，传达相关的DIN/EN/ISO是非常重要的。本文旨在对此做出贡献。
结构性爆炸防护-它是如何工作的？
研磨厂和储存设施中的结构性爆炸防护问题是多方面的，以下主题需要注意：
爆炸泄压与爆炸压力冲击抗性的结合：主要适用于以下方面：
布袋除尘器的保护：这考虑了相关的规则（EN 14491）。除了爆炸特征值K St/p max外，外壳的压力冲击抗性是确定必要区域以充分保护作为煤粉研磨系统一部分的布袋除尘器的决定性因素。根据经验，这个压力冲击抗性值在100 - 400 mbarg之间。此外，设计阶段应避免滤袋对泄压路径的阻碍。
燃料筒仓的保护：这考虑了相关规则（EN 14491）。由于此类外壳的圆柱形状，完全可以达到2 barg的压力冲击抗性（相关规则中规定的最大值）。这种最大压力冲击抗性导致安装的泄压面积尽可能小，这取决于要安装的泄压设备的效率因子。
爆炸泄压和爆炸解耦结合爆炸压力冲击抗性
过去，通过管道和连接工厂的管道传输的粉尘爆炸引发的爆炸风险造成了严重的损害。这种情况由二次粉尘爆炸引起，即所谓的“火焰喷射点火”，导致连接外壳内的爆炸压力非常高。为了限制粉尘爆炸的范围并防止通过管道和风道传输的爆炸导致的剧烈二次爆炸，使用适当的爆炸隔离技术进行爆炸防护是必需的。在研磨厂中，按照相关规则设计的爆炸分离器的安装已证明其有效性。
有一些智能概念的技术可有效减轻粉尘风道中的火焰传播。Thorwesten Vent与法国认证机构Ineris进行了多次成功的现场测试，进一步研究了这一领域。主要目的是减少将火焰推入升降管道的压力，同时转移尽可能多的火焰体。在研磨厂中，主要需要采用爆炸隔离措施，如爆炸分离器，例如在磨机出口与布袋除尘器入口之间的升降管道中，以及任何类型的用于除尘的管道中。其他机械操作的爆炸隔离装置（如旋转锁气器、一定压力冲击抗性的双翻板系统）也是必要的。
图2.干燥污泥的结构性爆炸防护（筒仓容量500立方米）。
自闭式可重复使用的爆炸泄压装置
已经发明了自闭式爆炸泄压装置，旨在减轻设备内部的火灾。要有效减轻和扑灭设备内部的火灾，必须防止氧气进入并保持注入的惰性气体（如CO或N）在系统内。一旦打开，环境空气中的氧气将增加火灾造成的损害，而注入的惰性气体则会流失到大气中而不起作用。一个有利的副作用是该泄压装置的可重复使用。换句话说，不需要像自毁装置那样完全更换泄压装置。
结论
处理粉尘介质的研磨系统、储存设施等的技术设计应基于最新的可用标准。任何未能考虑相关必要标准的行为都可能导致致命事故。在采购程序的最早阶段仔细审查提议的工厂保护概念将防止系统保护不当。也将避免由于系统修改而产生的后续成本投资。
替代燃料（AF）以及生物质产品的储存和处理越来越重要。如果相关国家的基础设施到位，AF/生物质替代煤炭的比例将继续增加。特别是木质颗粒、木屑、锯末、干燥污泥、肉骨粉等的加工和处理正在增长，并在结构性爆炸防护方面需要特别关注。木质颗粒的爆炸特性值甚至高于褐煤，这突显了剧烈爆炸的危险性。
