尽管人们对粉尘爆炸危险的认识有所提高，但世界各地仍发生多起事故，造成人员伤亡、财产损失和业务中断。预防是第一道防线，也是降低粉尘爆炸风险的重要组成部分；此外，还需要实施粉尘防爆技术（如遏制、排气、隔离和抑制）来应对爆炸的后果和影响。
无焰泄爆装置于泄爆片爆炸试验对比👇
虽然传统排气仍然是最常见和最流行的保护方法，但其实施并不总是那么简单，尤其是对于室内设备而言。得益于广泛的大规模测试计划，已经开发出一种用于粉尘爆炸的新技术——无焰泄爆装置。
与传统泄爆片相比，使用无焰泄爆装置的最显着好处是火焰熄灭和粉尘滞留，从而最大限度地减少受保护设备外部的爆炸、热辐射和噪音。另一个明显的优势是，它可以轻松改装到现有装置上，而无需对工艺进行重大更改。除了描述无焰泄爆的概念及其设计外，本文还介绍了测试程序的结果，以及欧洲目前与无焰泄爆相关的标准化活动。
简介
最近的粉尘爆炸提高了公众的认识，进而要求许多工业国家的监管机构提高安全性能。在美国，职业安全与健康管理局 (OSHA) 发布了新的可燃粉尘国家重点计划 (NEP)，以应对 2008 年发生的 Imperial Sugar 粉尘爆炸（14 人伤亡，36 人受伤）。
多年来，最常见和最流行的粉尘爆炸防护方法是排气。最简单的排气口是容器顶部或侧面的一个孔，可在爆炸期间提供压力释放。虽然传统通风非常有效，并且在大多数情况下都值得推荐，但在处理室内设备时，其实施可能会引起担忧。事实上，通风口的排放必须通过合适的管道引导到建筑物外，以保护通风容器附近的人员，并防止由粉尘沉积物引发的二次粉尘爆炸。然而，由于这种管道在通风过程中造成流量限制，通风容器内的爆炸压力降低会高得多。
一些应用可能需要长管道，可能是弯头，这就需要更大的通风口。有时，通风不再是一种可行的解决方案，应该评估其他保护方法。即使通风容器安装在室外，也必须考虑过压、热辐射、容器外物质释放以及噪音带来的危害（Wirkner-Bott 等人，1992；Wirkner-Bott 等人，1992b；Wirkner-Bott 等人，1993；Schumann 等人，1995；Crowhurst 等人，1995，Crowhurst 和 Colwell，1995；Forcier 和 Zalosh，2000，Holbrow 等人，2000；Taveau，2010）。
处理这些危害可能需要较大的限制区域（Bernard 等人，1998），而这对于某些应用来说可能不是理想的。为了解决上述问题，已经开发出一种新的粉尘防爆技术（Going 和 Chatrathi，2003）。这种称为无焰泄压的技术现已被纳入指南，并由多位作者在技术论文中进行了描述（Barton，2002 年；Zalosh，2005 年；Grossel，2012 年）。
筒仓工段防爆装置案例参考👇
无焰泄爆装置
无焰泄爆装置是一种被动元件，通常包括防爆板和位于法兰金属框架内的
火焰熄灭装置（图 1 和 2）；该框架将元件连接到工艺设备，例如集尘器（Snoeys，2008；Snoeys 和 Going，2010；Snoeys，2012）。
火焰熄灭装置的框架包裹着多层颗粒保留、高温不锈钢网或碳钢网。火焰熄灭装置可以是圆柱形、矩形或正方形，以适应排气口的形状。其他类型的火焰熄灭装置在 EN16009（2011）的附件 A 中给出。
在工艺设备内部发生爆炸的早期阶段，防爆板会打开。随着爆炸的扩大，火焰、燃烧和未燃烧的粉尘通过打开的通风口排入火焰熄灭元件。大部分粉尘被保留在元件内，能量（热量）在穿过时会消散，并被元件内的钢丝网吸收。这会将燃烧燃料的温度降低到燃料的燃点以下，从而熄灭火焰并防止火焰传播到设备之外。只有少量的粉尘会穿过火焰熄灭元件，爆炸产生的燃烧后气体会安全地通过设备排放到周围的外部大气中（图 3）。
无焰泄压装置不仅可以熄灭火焰和保留粉尘，而且完全消除了对爆炸泄压管道的需求，并最大限度地减少了室内爆炸泄压所需的泄压面积。无焰泄压装置设计用于特定的存储和加工设备，例如筒仓、料斗、料斗、干燥机、混合机、集尘器、旋风分离器
图 4：料斗（圆柱形）、斗式提升机和过滤器装置（方形）上的 Fike FlamQuench IITM 无焰泄爆装置。
无焰泄爆测试
Eckhoff (2003) 首次提供了有关测试无焰泄爆装置以防粉尘爆炸的信息。不幸的是，可供公众查阅的信息很少。1992 年，W. Bartknecht 博士和 A. Vogl 在德国 Kappelrodeck 的应用系统安全与工程研究 (FSA) 场所进行了一项测试计划，以验证
市售的气体阻火器是否可用于阻止工业粉尘爆炸的蔓延。正如预期的那样，阻火器元件会限制流量，并减少有效泄压面积。
通过使用圆柱形，可以实现更高的排气效率，其中结构的顶部和侧面均由多层阻火不锈钢网层和细网颗粒保留筛制成。Fike (Going and Chatrathi, 2003) 开展的一项实验计划评估了此类无焰泄压装置对粉尘爆炸的性能。结果表明，使用 FlamQuench IITM 无焰泄爆装置的排气效率超过 80%。该效率系数可用于计算使用无焰泄爆装置时所需的排气面积。
测试在三个 0.5 m3、2 m3 和 4 m3 的爆炸室中进行，使用四种材料（丙烷、玉米淀粉、蒽醌和匹兹堡煤），Kst 高达 300 bar.m/s，五种尺寸的无焰泄压装置（DN 200 至 DN 900），两种类型的防爆门（Fike 防爆门型号 CV 和 CV-S）和两种静态爆破压力（0.1 和 0.2 barg）。
在所有进行的测试中，火焰从未从 FlamQuench IITM 无焰泄压装置中冒出。这已通过三种方法得到验证：一种方法是检查实验录像带，第二种方法是将浸有汽油的棉布放在外表面，而第三种方法是在装置顶部放置 3 毫米厚的玉米淀粉粉尘层。图 5 提供了 Fike 进行的带有和不带有无焰泄爆装置的测试照片。
结果表明，使用 FlamQuench IITM 无焰泄爆装置的排气效率超过 80%
（图 6）。该效率系数可用于计算使用无焰泄爆装置时所需的排气面积。
图 6：2 m3 测试容器的效率结果 - Kst,max = 197 bar.m/s 和 Pstat = 0.1 barg (Fike)
英国健康与安全实验室 (Holbrow, 2006; Holbrow, 2011; Holbrow, 2012) 最近进行的测试涉及一个配备 Fike 无焰泄爆装置的 2 立方米容器。这些测试的目的是研究体积和燃料限制。测试了小麦粉、玉米粉和木屑。图 7 显示了配备传统排气装置（左侧）和无焰泄爆装置（右侧）的同一容器的排气爆炸结果。虽然在第一种情况下观察到了几米的外部火焰，但“通过引入无焰泄爆装置，火焰被完全消除，只有烟雾、灰尘和水蒸气从装置中排出。”
与无焰泄放相关的当前标准化活动
无焰泄放技术在美国标准 NFPA 68“爆燃泄放防爆标准”（2007 年，目前正在修订）和欧洲标准 EN 16009“无焰泄放防爆装置”（2011 年）中均有描述。
欧洲标准 EN 16009 于 2011 年发布，由 CEN 技术委员会 305“防爆和保护装置与系统”第 3 工作组的专家制定，专门用于无焰泄放。本详细文件规定了无焰泄放装置在设计、检查、测试、标记、文件和包装方面的要求。
它特别规定了制造商的测试要求，并列出了测试报告中应包含的元素，例如：
- 产品特性（样品性质 - 样品预处理 - 粒度分布和水分含量的特性数据 - 燃料类型和所有相关的安全特性）。
- 试验台特性（试验台尺寸草图 - 外壳体积、长宽比、表面积 - 粉尘扩散系统 - 测试外壳中燃料（样品）的爆炸特性 - 点火延迟时间）。
- 无焰爆炸泄压装置特性（类型和结构包括但不限于材料规格、物理尺寸和与生产质量控制相关的参数 - 泄压装置的静态激活压力）。
- 结果（泄压效率 - Pred,max - 表面温度和外部压力 - 火焰传输测试结果 - 外部影响观察）。
结论
多年来，最常见和最流行的粉尘爆炸防护方法是泄压。虽然传统通风非常有效，并且在大多数情况下都值得推荐，但其实施并不总是那么简单，尤其是对于室内设备而言。得益于广泛的大规模测试程序，已经开发出一种用于粉尘爆炸的新技术。
这种称为无焰泄爆的技术现已被纳入指南，并由业内多位作者在技术论文中进行了描述。
与传统通风设备相比，使用无焰泄爆设备最显着的好处是火焰熄灭和粉尘滞留，从而最大限度地减少受保护设备外部的爆炸、热辐射和噪音。另一个明显的优势是它可以轻松地改装到现有装置中，而无需对流程进行重大更改。
考虑无焰泄爆时，必须考虑以下几点：
- 应通过测试确定无焰泄爆装置的整体效率，以计算所需的排气面积。
- 必须特别注意可能阻塞火焰熄灭元件的灰尘（粗粉尘或纤维粉尘）。
- 尽管无焰泄爆装置极大地限制了受保护设备外部的过压，但应验证建筑物是否能承受这些压力影响。
因此，建议与防爆制造商密切合作，他们可以为考虑的应用提供适当的建议和合适的设备。
作者：Jef Snoeys John E. Going, Jérôme R. Taveau
Fike Europe, Herentals, Belgium
Fike Corporation, Industrial Protection Group, Blue Springs, MO, USA
jef.snoeys@fike.com
参考
2016年下半年刊 | 现代饲料工程与机械
2016年上半年刊 | 现代饲料工程与机械
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