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可燃性粉尘的Kst和Pmax测试:他们是谁或什么?

张贴者 阿肖克·戈斯·达斯蒂达尔 于03.27.18
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粉尘爆炸是加工业中的严重危害。 爆炸事件可能会导致土地,劳动力,资本损失,甚至在最坏的情况下也可能造成生命损失。在此页面上,我们将详细讨论如何使用Kst和Pmax测试可燃粉尘。

 

关于作者

阿肖克·戈斯·达斯蒂达尔博士MBA是化学过程危害分析,易燃粉尘,液体领域的专家&蒸气爆炸和燃烧危害分析和测试以及静电危害分析。 他是业界公认的专家,他的作品曾出现在许多期刊和出版物上,并在超过23个会议中担任主要发言人,并在NFPA 664、61、484和654个技术委员会,ASTM E27.05技术委员会中任职在Powder的编辑顾问委员会上&散装固体和防损杂志。 

 

历史

根据加拿大职业健康与安全中心的说法:本质上,可燃粉尘是指任何具有 与空气混合时着火和爆炸的能力。可燃粉尘可能来自:

  • 大多数固体有机材料(例如糖,面粉,谷物,木材等)
  • 许多金属(例如铝,钛等)和
  • 一些非金属无机材料(例如玻璃纤维,碳,石墨等)

可燃粉尘为颗粒状固体,传统上定义为420-500 µm或更小 当悬浮在空气或氧化性气氛中超过一定浓度时,无论颗粒的形态如何,都存在着火或爆燃的危险。

OSHA将可燃性粉尘定义为“由不同的颗粒或碎片组成的固体材料,无论大小,形状或化学成分如何,当悬浮于空气或某些浓度范围内的其他氧化性介质中时,都有着火或爆燃的危险。”

当物料为以下物质时会产生粉尘: 

  • 运输的  
  • 已处理
  • 处理
  • 抛光的
  • 地面
  • 成形

灰尘还通过以下方式产生:

  • 喷砂
  • 裁切
  • 压碎
  • 混合
  • 筛分
  • 筛选干燥物料

 

湿物料加工过程中残留的干燥残留物也会产生粉尘。本质上,任何产生或处理灰尘的工作场所都可能受到威胁。

像所有火灾一样,当氧气(空气)存在下燃料(可燃粉尘)暴露于热(点火源)时,也会发生粉尘火灾,如下所示:

删除经典着火三角形的任何这些元素都可以消除发生火灾的可能性。

与粉尘火灾不同,粉尘爆炸需要两个其他因素,例如限制和扩散。 

当灰尘受到干扰时,在适当的情况下有可能发生严重爆炸。点燃容器,房间或设备内悬浮的灰尘时,可能会发生初级粉尘爆炸。当积聚在地板或其他表面上的灰尘被打碎并举到空中并由一次爆炸点燃时,可能会发生二次爆炸(通常是更强大的爆炸)。即使很少的灰尘堆积也会造成严重的损坏。

灰尘会聚集在surfaces子,屋顶,吊顶,管道,缝隙,集尘器和其他History设备等表面上。客房清洁非常重要,尤其是在过程中产生灰尘的设备中。 如果发生事件,即使很小的灰尘堆积也会造成严重的损坏。

  可燃粉尘测试&粉尘危害分析灰尘管理服务&粉尘危害分析

爆炸严重性测试生成KST 和P最高 值是在实验室中测量的爆炸特性
量化粉尘爆炸的严重程度。 K 值确定可燃粉尘和P的归一化压力上升率最高 值测量在试验箱中产生的最大爆炸超压。简而言之,这些数据值告诉您爆炸将产生多少压力以及爆炸将进行多快。 

可燃粉尘 被列为四类之一; 圣0,St1,St2,St3。爆炸暴力的级别随着班级人数的增加而增加。零风险的材料(KST = 0)爆炸是St0尘埃。所有其他粉尘都有爆炸危险。甚至St1灰尘也会产生足够的功率,以引起闪火,破坏设备上的密闭性或炸毁建筑物的墙壁。谷物,糖,煤炭,PVC,面粉等通常被视为St 1级粉尘。实际上,一些最著名的粉尘爆炸案例研究来自St 1级粉尘:例如 2008年帝国糖业爆炸 在佐治亚州,以及(历史上) Washburn A Mill爆炸 在1876年。

爆炸严重性测试将告诉您样品属于哪个“ 圣级”,这有助于指导服务提供商分析您的设备和设施。 圣类基于K 值如下:

圣 0-K 值= 0

圣 1-K 值小于/等于 200 bar-m / sec且大于0

圣 2-K 值介于201和300 bar-m / sec之间

圣 3-K 值大于300 bar-m / sec

尽管可以找到许多典型粉尘的“爆炸”数据,但鼓励公司测试其特定粉尘样本的爆炸特性,因为现有数据本质上过于笼统。 相同材料的各种粉尘可能具有截然不同的特性,特别是与粒径,水分含量和形状有关。  For example:

 

材料

水分含量

(重量%)

粒径(µm)

P最高

(酒吧)

K

(bar-m / s)

木屑

7.3

117

48%< 75 µm

8.2±10%

129±12%

木屑

4.3

100%> 500 µm

6.1±10%

17±30%

*请注意,此表中的数据仅用于说明目的;请勿将数据用于设计目的

 

K越高ST 值是粉尘越“充满活力”,但不会改变K值较低的粉尘带来的危险ST . 实际上,一些最著名的粉尘爆炸案例研究来自St 1级粉尘。

 

下载基于风险的可燃粉尘危害缓解方法案例研究

 

爆炸强度测试通常在20L的球体内进行,因为它可以直接扩展到1m³的球体,1m³的球体是用于测试可燃粉尘的原始仪器。  1立方米的腔室被认为是灰尘测试的“黄金标准”,可用于在需要验证通过20升腔室测试产生的结果的情况下提供数据。 例如,如果材料产生KST 值小于50 bar-m / s;测试值可能是过驱动的结果。 超速驾驶是一种现象,当用于在20升室中进行实验的点火源将测试材料预热并燃烧研究中的尘埃云时,并没有真正产生传播的火焰。 20升腔室的另一种现象/局限性是“欠驱动”。 这是20升室壁从尘埃云爆炸中提取热量,从而部分消除爆燃强度的时候。  

为什么是 Kst和Pmax测试 Important? Kst和Pmax测试

粉尘爆炸是加工业中的严重危害。 爆炸事件可能会导致土地,劳动力,资本损失,甚至在最坏的情况下也可能造成生命损失。在1980年至2005年之间,通用行业至少发生了281次可燃粉尘火灾和爆炸。 这些事件在美国造成了至少119人死亡和718人受伤。 2008年在Imperial Sugar发生的致命事件造成14人死亡,许多人受伤,这是OSHA和NFPA对该问题日益关注的动力。 

爆炸事件发生在广泛的行业中,涉及许多类型的可燃粉尘,包括:

  • 谷物升降机
  • 食品生产
  • 化学制造(例如橡胶,塑料,制药)
  • 木工设备
  • 金属加工(例如锌,镁,铝,铁)
  • 回收设施(例如,纸张,塑料,金属)
  • 燃煤电厂

为了制定有效的缓解策略以防止此类事故的发生,必须确定所使用材料的危险风险。测试您的灰尘以确定K & P最高 值是任何类型的设备或过程安全设计必不可少的第一步。特别是,制造商使用这些值来验证保护系统的设计(例如适当的内务处理,火花检测,防爆,爆炸抑制和防爆控制)。

就帝制糖而言,差劲的内务管理导致大量糖和糖粉在整个设施中堆积。 过量的糖(通常是St1级粉尘)加上密闭且通风不良的传送带,引发了大规模爆炸,并导致了多次二次爆炸。 这些二次爆炸是由于爆炸破坏了沉降的材料并形成了尘埃云,然后被初次爆炸点燃。 空气中和层中糖的量如此之多,可以认为是极易挥发的。 如果应用常规的内务管理政策和程序,以根据糖的已知特性清除整个建筑物中的糖尘堆积,则很可能不会发生爆炸事件。 

如何使用 Kst和Pmax测试 Effectively

绝大多数公司之所以进行粉尘爆炸测试,原因有二:一是为了获取专门用于设备安装/修改的数据,二是出于合规目的。 寻求数据以进行设备安装或改造或过程变更的人们通常对“情况有多严重?”最感兴趣。方面,想知道K 和P最高 其材料的价值。其他公司,通常是在OSHA,建筑检查员,保险公司,消防官等AHJ(权威机构)的敦促下,为合规目的而寻求数据。 

有效的Kst和Pmax测试爆炸强度(KST )测试是根据ASTM E1226在20 L的室内进行的。 其他爆炸性参数可以通过在20升室内进行测试来确定。 其他测试可以包括根据ASTM E1515的最低爆炸浓度(MEC)和根据ASTM E2931的极限氧气浓度(LOC)。 也可以根据EN 14034方法在20 L的试验箱中进行爆炸性测试。这些测试方法生成的值提供了有价值的数据,以帮助创建粉尘爆炸危害缓解策略。

风险级别可能会随时随地,逐日变化,并随过程而变化。由于采用了新的工艺,暂时性的内务管理或不正确的接地引起的静电放电,可能会造成其他危险。它需要持续的警惕和变更管理,以识别工厂中可能引起潜在安全问题的状况。 因此,确保始终检查并保持最新的测试策略和维护计划非常重要。 

怎么做 Kst和Pmax测试对我有影响吗?

本质上,任何产生或处理粉尘的设施或场所都可能处于危险之中,并且可以从粉尘特征中受益。

对于使用新工艺或配方的化学工程师,如果使用干成分,那么了解材料的特性将使工作更安全,更有效。爆炸性测试中的数据可以帮助工厂或安全经理或工程师负责升级现有的集尘系统或计划投资新的集尘系统。 此外,出于EHS的目的,了解工作区域中的扬尘的爆炸性可通过提供有价值的数据来识别安全的扬尘控制过程和设备(如真空吸尘器)以及解决问题,从而补充卫生要求 工艺设备内部存在的粉尘危害。

专家 Kst和Pmax测试

福斯克&Associates,LLC在我们最先进的实验室中,在表征,评估和减轻可燃粉尘爆炸和火灾隐患方面的专业知识得到认可。 我们认识到每一个尘埃和客户情况都是不同的,我们一直以能够为他们在独特的处理环境中面临的复杂问题提供数据驱动的解决方案而感到自豪。通过与客户紧密合作,我们确保我们了解他们的流程,并针对他们的需求推荐并传达适当的测试,以及对我们的建议进行扎实的推理。

测试专家&可燃粉尘危害分析我们有机会经常帮助降低粉尘危害的风险。 我们提供帮助的一个领域是材料对静电火花非常敏感,而客户需要我们的帮助来确定最佳安全策略。 我们已经看到材料会以1 mJ的能量水平与静电发生反应。 为了提供一些视角,当您跨过地板并在门把手上受到冲击时,该门把手的能量大约为30 mJ,比点燃我们测试过的某些粉末的能量大30倍。 在这种情况下,我们可以提供现场协助,以找到可以减少静电积聚的区域,方法是提供有关如何正确处理材料的选项。 

有时我们的客户会对他们的结果感到惊讶。 例如,在我们建议测试的一种情况下,客户坚持认为他们的材料不是易燃的问题。 该客户使用与许多客户相同的理由说:“我们从来没有遇到问题。” 在这种情况下,该材料为干草,并且被具有管辖权的机构(AHJ)要求对其材料进行爆炸性测试。 客户认为,大颗粒度和高水分含量使该材料在爆炸性方面不是问题。 然而,在处理过程中,大多数材料在加工过程中倾向于分解成较小的颗粒并失去一定程度的水分。 结果,通常被认为是“典型的粒度和水分含量”的物质可能无法真正代表在加工过程中会破碎的材料。 在这种情况下,该材料被认为是易爆的,并且客户已经意识到有必要开始着重于适当的集尘和安装防爆装置。

我们可以提供帮助

作为危险粉尘领域的专家,我们认识到,制定合适的可燃性粉尘缓解策略时,需要考虑许多变量。 因此,我们努力为客户提供最佳数据,以使他们能够就其过程安全性做出明智的决策。  

FAI在粉尘爆炸性/可燃性测试方面处于最前沿,可提供与表征,预防和减轻可燃粉尘爆炸和火灾危险相关的广泛服务。除实验室测试外,经常需要客户提供教育培训和现场咨询服务。

FAI的实验室功能可按照ASTM和欧洲(CEN)标准进行测试,其中包括诸如爆炸强度测试-(K P最高 和(dP / dtmax),最小点火能量(MIE),最小爆炸浓度(MEC),粉尘云的最小点火温度(MAIT),粉尘层的最小点火温度(LIT)和极限氧浓度(LOC)。这些标准是NFPA易燃粉尘法规以及OSHA可燃粉尘国家重点计划(NEP)的基础。

我们能力的证明是,我们已经让客户知道我们过去曾与其他实验室合作过,而要找人谈论他们的项目并不是一件容易的事,并且要承认我们为客户提供的价值有时间了解他们的项目并提出最适合他们特定需求的行动方案。

有关我们如何协助您的可燃粉尘计划的信息,请与我们联系 这里.

可燃粉尘案例研究

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