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  斗式提升机的泄爆排气 摘要 本文介绍附在斗式提升机上的防爆装置的泄爆实验。 该项目是由卫生安全部 门以及制造商和用户委托英国材料处理部门执行。 两斗式提升机中使用了一个单 腿电梯和一双腿电梯。 测量了爆炸压力和已经衍生出的结果。本指南是根据排气 间距为尘埃中的值函数。 关键词:粉尘爆炸;发泄;斗式提升机 斗式提升机广泛应用于处理大批量散装粉末, 是自由流动的粉末或颗粒长距 离垂直输送优先选择。 正是因为这样他们可以在几乎所有的动物饲料以及散装谷 物的商店和许多大型设备在食品工业中用于处理粉末。 粉末或颗粒状产品在操作 中不可避免地溢出。较细的物料可能会保持在悬浮液中而较粗的物料落回地面。 在斗提机顶部的大多数粉末会从出料口流出, 但有一些粉末通常会被带到斗提机 的下部。 因此,在斗提机运行的整个过程中两条输送带可能含有未知浓度的粉尘 云,不断的被搅动着。各种可预见的火灾和爆炸事件纷纷报道出来。 泄爆是斗式提升机的防爆方法之一。当前的化学工程师建议,距通风口相等 的横截面面积的位置安装管道。另外,每隔6米设置一个通风口。该建议还要求 机壳顶部和尾部都要具有爆炸缓冲作用(伦恩,1992) 。除了德国似乎没有其他 欧洲国家给出建议,但是美国消防协会 NFPA 文件—91:在预防火灾和在农业粮 食粉尘爆炸设施给出更为详细指导但仍建议排气口的间距为6米。 然而, 没有任何证据表明当前使用的通风方法是最佳通风要求,也很少有人 发表斗提机爆炸实验的文章。吉利斯和费世科(1982)进行排气和抑制实验对双 通道斗提机提供了一些指导意见。 本文描述了一个实验方案, 由卫生和安全执行局和制造商和斗式提升机用户 英国材料进行试验, 在斗式提升机的泄爆通风的研究中使用一个单通道斗提机和 产生大量的可燃粉尘的双通道斗提机为研究对象。 减爆炸压力测式给卫生安全执 行局提供了一些使用的指导意见。 1.实验 两中斗提机已经用这一方案:单通道和双通道斗提机安装在一个车间内,2.7 米的间隔。 1.1.单腿电梯 电梯的示意图如图1所示。 单通道斗提机的形状是矩形的,1.22米的×0.945 米的横截面,其中链条连接料斗的实际尺寸540毫米,宽280毫米,长390毫米, 间距约450毫米,上下运行。斗提机顶部安装一个提供恒转速功率11千瓦的电机 和变速箱带动料斗的速度约35米/分钟。驱动滚筒和偏道滚筒固定在斗提机头部 滚筒安装在斗提机尾部。 泄爆口分别安装在每节机壳上,包括电梯的顶面,尺寸等于标称截面的电梯 机壳尺寸(1.22毫米×0.945米) 除了第8级,因为支撑钢构件的限制:一个轻微小型的孔(0.945米×0.7米) 常闭式塑料通风面板用于大多数测试中。不锈钢孔板也被用在一些测试中。 灰尘注射缸分别位于九个机壳,间隔为2.7米。他们的位置在每节机壳从一 侧到另一侧交替。使灰尘在机壳内良好的分散。点火源可以安装在1级,5级或9 级(参见图1) 。测量压力点从上到下分布在九级机壳上。 1.2 双腿电梯 双腿电梯(图2)是由载体散装物料搬运公司提供的,一种典型的用于处理 散装物料工业斗提机。 在试验中机壳设计一个强大的规格比正常机壳承受爆炸压 力。电梯的头部,机壳和一条1.5米长的腿部分别进行水压试验1.5bar g.底部到 顶部总高度是17.75米。 料斗的最大尺寸308毫米宽,175毫米深×130毫米高,用螺栓固定在320毫米 宽的胶带上。皮带是由直径为0.6米的冠头轮驱动,速度为3米/秒。一般情况下, 当料斗满载, 将携带约1.7公斤的玉米粉或1.3公斤牛奶粉。利用离心作用当料斗 绕过主动滚筒时物料卸载。 设计间隙约:料斗的顶端和壳体的前端之间:70毫米,料斗的两侧和机壳之 间:41毫米,以及带后端与外壳之间:55毫米。 防爆泄压排气口安装在两条通道约3米的间隔以及排气孔的尺寸305毫米宽, 457毫米高×(0.139平方米) 。第一个排气板底部边缘距离地面2.875米。一个单 一的爆炸通风口位于头部的侧面。无论是铝箔或者专有的不锈钢板与标称的100 毫巴的爆破压力为排气塞。 清洗门在引导气流改变运动方向,在压力过大时安全 面板保护壳体。这是覆盖一个爆裂压力在400毫巴超额突发性强的面板。 灰尘可以使用高压喷射系统或循环系统分散到斗提机内部。 灰尘被注入到每 个通道以及每个壳级, 同时通过位于该壳体内部冲洗喷嘴。双喷嘴被放置在每个 壳级。七个喷油器组件被安装到斗提机每个壳级。 在再循环系统, 粉尘最初通过上上升通道从底部输送到头部的地方加载到斗 提机内部然后进入循环系统。 排出的灰尘落在重力作用下, 通过斗提机下降通道, 又回到了电梯。回收站具有方形截面的测量250毫米×250毫米,包括中间2立方 米的容量。 箱子和通道是由防爆缓冲板保护。 箱子顶端安装两个专门设计泄爆板 顶面,回收的通道有四个专用防爆板。 点火源安装在机壳,其他地方在上升通道第一壳级(接近地面) ,7级(靠近 电梯的头部)或在通道中间部位(见图2) 。有14个爆炸压力测量点,位于两条通 道间隔3米。 1.3 粉尘 四粉尘进行测试: 奶粉:KST = 86barms ,Pmax = 7.4 G; 玉米:KST = 147barms,Pmax = 7.9 G; 玉米 B:KST = 21barms ,Pmax = 8 G; 玉米 C:KST = 180barms ,Pmax = 8.7 G. 2 实验结果 2.1 单腿电梯 进行了一系列试验,确定注射压力的最佳条件下,粉尘浓度、点火,产生的 最大爆炸压力延迟。整个主测试计划使用最佳实验条件。 2.2 点火位置效应 三点火位置已被应用于整个爆炸试验—他们分别是斗提机的高 (9级) , 中 (5 级)和底部(1级) 。结果表明,每一个位置都没有显著地威胁。有一种倾向,在 点火源位于1级或9级, 、峰值压力出现在在9级的测量点。在斗提机内部,由于料 斗, 驱动滚筒和偏转滑轮安装比较密集。这些障碍往往会产生较强的涡流以及限 制通风。 当点火器位于5级时爆炸朝向头部和尾部传播,导致压力峰值在一个范围内 出现。虽然没有明确的峰值压力的位置,但其最常见的位置是在9级。 2.3 移动料斗效应 结果表明,料斗在运动和静止爆炸压力没有显著地变化。 2.4 降低爆炸压力测量 一系列的实验是用奶粉, 玉米粉 A 和玉米粉 B 然后使用排气孔调解不同的压 力。 一个通风口关闭开启压力的测定在每个测试这样的指示可以得到超压,排气 过程开始。最初,测试完成与所有通风孔作为泄爆口;作为计划的进行逐渐关闭 以减少可用的排气孔面积。 斗式提升机在不同地点的超压的发展取决于点火位置和排气口的数量。 爆炸 压力沿斗提机变化的一些例子在表1中给出了。数字1–9是玉米粉 A 试验;10– 13玉米粉 B 试验。 由于粉尘分散度的变化,爆炸传播和通风口的打开从而导致传 播的最大爆炸压力值降低。 通过绘制最大爆炸压力测量值,对结果进行预测分析,对试验过程中测得的 排气口的压力。 2.4.1 玉米粉“B” 图3显示了所有的玉米粉 B,不同泄爆测试结果, 。 2.4.2 玉米粉“A” 图4显示了所有玉米粉“A”的测试结果。 2.4.3 奶粉 奶粉爆炸产生非常低的压力,通常压力不足以破坏任何排气罩。在爆炸试验 中,被 破 坏 的 排 气 罩 , 压 力 并 没 有 超 越 排 气 罩 破 裂 压 力 。 2.5 结果分析 为了得到结果的最坏情况下的分析结果, 该点不同的通风领域已经由直线包 络。所有的线bar 上限值已被估计。兴利斗式提升机畚斗型号这些压力值 与总排气孔面积分别如图5和图6。 总排气孔面积必须限制降低爆炸压力为0.5bar g 或1bar g 已经在图5和图6标出。奶粉结果已包括在图5,对 KST = 175bar 毫秒 已 得 到 线 性 差 值 。 2.6 双通道斗式提升机 因为在单通道斗提机有一个比较大的空间, 它通常是很容易把火焰传播到过 整个壳体。然而在双通道斗提机中,料斗周围的空间是有限的,目前还不清楚, 乍一看,无论是作为诱导剂诱发火焰产生,从而提高爆炸速度,或者作为火焰传 播障碍降低爆炸速度。 为了回答这个问题, 爆炸试验中的所有料斗是从斗提机里取出并且更换。从这些 结果指导只是基于一个完整的料斗试验。 2.7 点火位置的影响 带通风孔在3米的间隔(完全地)没有桶安装,用生粉一爆炸的点火源的 最有效的位置是在头上; “B”爆炸最有效的位置是在开机。然而,当水桶装,爆 炸压力趋于增加时,点火器位于7级。因此,在试验的点火源大部分位于7层的电 梯头。 这是在头中的自由体积大于其它电梯,所以最大发展的主要爆炸将对扩大 火焰与电梯壁和桶接触之前发生一点。 2.8 斗间距的影响完全排出电梯 进行了试验,最初,没有桶安装,然后用一系列的桶与桶间距运行测试。原 则上,水桶的存在会产生两种影响: (一)抑制火焰传播, (b)增加火焰湍流。 电梯完全排出,排气在3米的间隔,在头一个发泄。使用一系列的点火位置。 没有安装的桶,拌匀的生粉 B 通过电梯传播火焰。更多的反应的灰尘,生粉 “B” ,产生了一个更高的峰值压力(211毫巴)相比,斗式提升机联系方式生粉一(191毫巴) 。 测试挡火桶的能力,它们被安装在3米的间距和之间的定位孔在一个固定的 位置。 在静态模式下的水桶, 防止粟粉的火焰和压力波传播不超过的防爆板爆破 压力;生粉 B 火焰传播通过电梯和爆炸压力上升至275毫巴。在运行模式下,还 可抑制桶上的火焰传播。然而,生粉 B 的火焰仍然传播通过电梯,与爆炸压力进 一步增加,到314毫巴。这提供的证据表明,桶的存在增加湍流在玉米“B”爆炸 案而桶抑制火焰传播上“A” ,虽然这并不总是这样。在一个测试1桶的米间距, 电梯运行和点火头, 一个玉米粉的火焰传播过去的桶从头部到开机后,它传播了 下跌,在 boot-a 压力与生粉“B”的爆炸,产生265毫巴生产273毫巴,在一个名 义上相同的测试。 表2的结果表明,在上“B”的爆炸压力逐步增加在电梯桶的数量增加。上一 桶,然而,往往抑制火焰传播,产生伴随低压力。 2.9 不同的火灾爆炸试验 爆炸峰值压力范围内测定排气配置使用四粉尘。水桶在所有的测试运行。一 些典型的结果在表3中给出,表明沿电梯压力和火焰的行为变化。 测试95的重复,火焰传播下来的下跌并有进一步的二次火焰次上涨玉米 C 从与桶间距在280毫米和140毫米的测试压力数据已绘制在图7和图8分别给出了。 爆炸压力和孔间距。在280毫米的间距桶;排气口的压力为0.1酒吧。双腿电梯。 爆炸压力和孔间距。在140毫米的间距桶;排气口的压力为0.1酒吧。双腿电梯。 孔间距为3,6和12米。一般来说,火焰传播上的压力峰值罕见的测量通常接近头 部点火。玉米 B 爆炸传播到电梯的腿和引导,峰值压力测量在开机或次上涨。生 粉’ C’ 也传播到次上涨到启动并进入下跌爆炸。 在一次试验中, 一个6米孔间距, 在头部的主要爆炸传播到引导通过在桶的行进方向下跌并传播到在次上涨3的水 平。二次燃烧然后重新出现在下跌5的水平和持续约4秒后,火炬在次上涨5的水 平,在头部出现排气,从而显示出不可预知的火焰传播有时可以。没有火焰传播 发生在任何的奶粉的测试。 2.10 与再循环系统试验 进行这些试验是检查最坏的情况下被灰尘注射实验,测试程序充分涵盖爆炸 在实际运行经验丰富的测试。 电梯干净并安装适当的通风配置。玉米是手动加载到电梯启动和电梯运行约 3–4 分钟回收粉尘在点火器被解雇了。测试条件: 玉米粉的回收试验 尘埃:生粉 桶间距:280 毫米 点火器的位置:7 级(罩) 排气配置:孔间距 12 米 粉尘负荷:175–200 公斤 玉米粉的回收试验 尘埃:生粉“B” 桶间距:280 毫米 点火器的位置:7 级(罩)和部分的方式下电梯 排气配置:孔间距为 3,6 和 12 米 粉尘负荷:100 公斤 与循环系统的试验,爆炸峰值压力明显低于用灰尘喷射系统类似的试验研 究。 较低的压力可能会在粉尘浓度减少湍流和差异的结果。比较数据如表5所示。 一般来说, 爆炸的传播方向是在下跌的方向后,铲斗运动和偶尔到次上涨通 过启动。 这些试验表明, 持续的电梯运行爆炸后可以延长爆炸的时间相比,当尘埃注 入。在一次试验中,二次爆炸和外部爆炸一直持续到电梯的操作被关闭后约 1.5 分钟直到桶被关闭,他们的运动继续饲料玉米到外部的火焰,使燃烧在电梯。大 持续火球,直径通常为 5 米,在试验和灰尘的堆积,解决了在平台上的通风口下 产 生 点 燃 。 3.探讨 3.1.单腿电梯 图 5 和图 6 提供的信息从它的间距为通风粉尘与不同,可估计的值。 图 9 显示了如何总通风面积所需的限制减少爆炸压力 1 和 0.5 杆随该值时, pstat 值是 0.1 和 0.05 杆。 排气孔间距是假设一个通风口位于引导和一个在电梯头计算,其余的总通风 面积沿电梯假设每个孔的面积等于电梯的横截面积分布。 对 KST 几个组合值排气 间距,PRED pstat 从图9和表6中列出了。从图10中看到的间距是向下舍入到最 接近的米。 从奶粉的试验数据, 如图 5 所示。在其中发生并减少排气爆炸压力超过排气 口的压力测试也没有,这是 125–135 毫巴。在两次测试通风发生,最近的点火 位置打开排气孔,随着约 10–12 米从点火位置。这些结果表明,狗万足彩,一个 14 米的孔 间距将限制降低爆炸压力的发泄爆破压力,如果这是不大于 0.10 的酒吧。 3.2 双腿电梯 减少爆炸压力数据为 140 或 280 毫米的桶间距组合在图 11。这个图可以用 来估计提供通风间距: 通风口打开压力不超过 100 毫巴; 排气口的面积不小于电梯腿的横截面积; 通风口位于头和排气位置尽量靠近启动。 数据表明,一个 10 米的孔间距将限制降低爆炸压力至 1 bar 的粉尘与该值 在 150 和 175 条的? 1, 间距 5 米所需的粉尘与 175 和 200 杆的? 1 之间, 值。 100 和 150 条粉尘的? 1 KST 值之间的间距为 14 米,将限制到 1 巴的压力。对于粉尘 与该值低于 100 杆的? 1,减少爆炸压力不即使在非常高的孔间距超过排气罩破 裂压力。 在项目的早期阶段,不同的双腿电梯,在高度和水桶 17.6 米间隔约 0.32 米,被用于 cornflours“A”和“B”的一些爆炸试验。由于其年龄和桶不典型 安装, 使用这个电梯测试结果没有被用在制定指导。在测试中的爆炸传播通过电 梯,但测量压力峰值,在表 7 中列出随着排气间隔信息。这些数据与图 8 中的信 息的比较表明,指导在图 8 线包络结果这双腿电梯。 4 指导 4.1 单腿升降机 通风口, 应该有一个面积相等的电梯腿的横截面积和最低要求是,孔应安装 在头部和像是引导可行。 这通常意味着一个发泄在开机或在间距 6 米,两者中的 较低。沿电梯通风孔之间的间距被列为的尘埃,价值函数,泄爆压、降低爆炸压 力表 6。 对粉尘的 150 杆的 1 或更少? KST 值,6 米的孔间距将限制降低爆炸压力为 300 毫巴,当通气静态爆破压力为 0.1 bar。 对粉尘的 100 杆的 1 或更少? KST 值,安装在电梯的头和引导通风口,以不 介入,将限制降低爆炸压力 0.5 巴。对粉尘的 80 杆的 1 或更少? KST 值,14 米 的孔间距,如果这是不大于 0.1 条限制减少爆炸压力通风爆破压力。 粉尘与 80 条的? KST 值 1,20 m 的孔间距将限制降低爆炸压力 250 毫巴。 4.2.双腿升降机 通风口应该有面积相等的电梯腿截面和最小的要求是, 孔应安装在头部和像 是引导可行。这通常意味着在启动 M 6 或建议的孔间距,两者中的较低。通风口 的封闭的静态爆破压力不应超过 0.1 杆。 额 外 的 孔 的 间 距 取 决 于 尘 土 尘 土 值 。 ( 一)虽然可能有粉尘爆炸的低,压力,一般由粉尘与该值低于 100 杆的? 1 不显着,并没有额外的口是必需的。 (b)粉尘与 150 巴的 M S KST 价值? 1 能够产生显著的压力,虽然通过电梯的 爆炸传播的可能性很低。 通风口那些附加在头和启动可能需要在长的电梯如果套 管是比较弱的。图 7 中的图,图 8 和图 11 可以用来估计降低爆炸压力给定值和 孔间距 KST。 (C)粉尘与该值高于 150 杆的? 1 将传播爆炸通风口,并附加在头和启动是 在超过 6 m。图 7 中的图的要求更高的电梯,图 8 和图 11 可以用来估计降低爆 炸压力给定值和孔间距 KST。电梯的强度应被适当地设计。 (D)没有可用的数据对粉尘与该值大于 210 m 的? 1 酒吧。 这一节给出指导不同, 在一些重要的方面 nfpa-91 了。本指南中的一种发泄区是 假定在截面积相等的腿是安装;在 nfpa-91 通气是假设有一个面积相当于 4 / 3 腿的横截面积。nfpa-91 表明喷口区域在给定的位置可分为两个相等的孔安装在 腿的两侧;本试验没有显示,但是,反应力是重要的。nfpa-91 表明当皮带速度 低于 2.5 米的? 1,容量小于 106 立方米的 H? 1 泄爆是不需要的;目前的研究结 果显示,然而,带速对降低爆炸压力没有显著影响。 至关重要的是, 电梯停止很快在爆炸事件,这可能是由行程开关在通风板来 实现的,但由于不确定性,面板可以打开,在单面板的旅行是不可能是可靠的。 一个敏感的压力开关,垂直斗式提升机价格或开关,或旅行装到不止一个小组的建议。孔不应打开定 期占领的地区,并尽可能应该是冲到外面的或装有无焰排气装置。 致谢 史提夫安德鲁斯的协助下, 在这个项目中的 DES 布鲁克斯和安得烈 Nicol 表示感 谢。 工具书类 Lunn,1992G. Lunn 粉尘爆炸的预防和保护指南。部分 1-venting (第二版)化学工程师学会,橄榄球(1992)NFPA 91 nfpa-91:火灾和农产品和食品的设施,粉尘爆炸。昆西,医学博士:美国国家 防火协会(1999 版) 。斗式提升机链条规格

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