Menu
Welkom bij

Beveiliging tegen stofexplosies: apparatuurontlasting

Hoe een installatie te beschermen tegen stofexplosies?

Beschikbare oplossingen om de druk in apparatuur af te voeren in geval van een stofexplosie

Volg ons op Twitter 
Vraag, opmerking? Neem contact met ons op via admin@powderprocess.net


Sectie samenvatting
1. Inleiding: Welke soorten ventielen zijn beschikbaar voor stofexplosiebeveiliging?
2. Explosieventielen: panelen en barstdiafragma's
3. Vlamdoving: vlamloze ontlasting

Stofexplosie-ontlasting is de laatste redmiddel om mensen en apparatuur te beschermen bij een stofexplosie: deze pagina bespreekt oplossingen die kunnen worden toegepast om een explosie veilig te ontlasten, zoals explosiepanelen, barstdiafragma's, vlamdoving, enz.

1. Inleiding

Welke apparatuur moet worden geïnstalleerd om tegen een stofexplosie te beschermen?

Bij het bestuderen van het verloop van een stofexplosie, kan men zien dat de druk in het begin licht stijgt en vervolgens zeer sterk, met een drukstijging over tijd gelijk aan Kst, om uiteindelijk een maximale druk Pmax te bereiken. . Als er niets wordt gedaan, zal de explosie de procesapparatuur vernietigen en mensen in de omgeving verwonden of doden.

Een stofexplosierisicoanalyse, zoals uitgevoerd tijdens DHA, DSEAR, of ATEX -analyses, toont aan dat de mogelijkheid van een explosie niet kan worden voorkomen. Een van de strategieën om tegen de explosie te beschermen, is het ontlasten van de procesapparatuur zodra de druk begint te stijgen. Op deze manier blijft de druk binnen de apparatuur binnen de ontwerpgrenzen en worden de drukgolf en vlammen veilig afgevoerd.

Afhankelijk van de grootte van de apparatuur kan de ontlasting plaatsvinden met behulp van een barstdiafragma of een explosiedeur.

2. Explosieventielen: panelen en barstdiafragma's

Hoe een explosie te ontlasten?

De meest voorkomende vorm van explosieontlasting is het afdekken van een opening in een trechter of silo met een voorgesneden membraan, meestal van staal. Het membraan is ontworpen om normale procesomstandigheden te weerstaan, zoals vacuüm of druk, maar om te openen als de druk een bepaald niveau bereikt, wat een teken van een explosie zou zijn. Dergelijke ventielen worden gegroepeerd onder de generieke term "explosieventielen", maar worden soms explosiepanelen genoemd als ze een rechthoekige vorm hebben, of barstdiafragma's in het geval van een cirkelvorm.

Het ontwerp van dergelijke ontlastingspanelen moet voldoen aan bepaalde normen om correct te worden ingesteld qua openingsdruk en afmeting (oppervlakte). Dit type ontwerp moet worden uitgevoerd door opgeleide consultants.

Werkingsprincipe van een explosiepaneel
Figuur 1: voorbeeld van een trechter binnen een gebouw beschermd door een barstdiafragma en een kanaal om de explosie naar een veilige plaats te leiden

Het paneel moet zijn uitgerust met een sensor die het openen detecteert; het automatiseringssysteem moet vervolgens het proces stopzetten, aangezien dit kan betekenen dat er een explosie heeft plaatsgevonden (barstdiafragma's zijn kwetsbaar en kunnen bijvoorbeeld openen zonder explosie als ze niet correct zijn geïnstalleerd). Het paneel moet worden geplaatst in een gebied waar veilig kan worden ontlast, bij voorkeur waar niemand aanwezig is tijdens de productie. Indien dit niet mogelijk is, bijvoorbeeld in een gebouw, kan een ontlastingskanaal worden geïnstalleerd, maar dit moet in het ontwerp worden meegenomen.

Opmerking: voor grote silo's kan het mogelijk zijn om explosiedeuren of -kleppen te installeren. Deze zijn niet gebaseerd op een membraan, maar eerder op een scharnierende klep die opent bij een explosie en vervolgens weer sluit.

3. Vlamdoving – Vlamloze ontlasting

Wat is een vlamdover?

Het kan noodzakelijk zijn om de explosie binnen een gebouw te ontlasten. Dit kan gebeuren als de route voor een afvoerleiding te complex is of als dit om hygiënische redenen niet wordt aanbevolen. Het eenvoudig ontlasten van een explosie binnen een gebouw zou catastrofale gevolgen kunnen hebben, aangezien de drukgolf het gebouw, andere apparatuur, of erger nog, een secundaire explosie kan veroorzaken door stof in het productiegebied op te wervelen, dat vervolgens wordt ontstoken door de vlammen van de primaire explosie.

Hoe werkt vlamloze ontlasting?

een mogelijkheid is het installeren van een vlamdover, ook wel vlamarresteerder of -blusser genoemd. Dit is een groot apparaat dat het explosiepaneel afdekt en de verspreiding van vlammen stopt. Het bestaat uit een roestvrijstalen rooster en filters die vlammen kunnen stoppen en ook de drukgolf verminderen.

Het ontwerp van een vlamarresteerder moet zeer zorgvuldig worden uitgevoerd. Dit moet worden gedaan door leveranciers die gespecialiseerd zijn in dit type apparatuur. De volgende invoer voor het ontwerp moet in overweging worden genomen om de vlamdover correct te dimensioneren [PPI]:

  • Deeltjesgrootte en morfologie: verschillende stoffen, met verschillende deeltjesgroottes, of die tijdens de explosie smelten, zullen een verschillende invloed hebben op het vlamfilter. Als wordt erkend dat het stof het filter sterk kan verstoppen, moet de grootte worden vergroot om te voorkomen dat er te veel druk in het vat ontstaat. Als een vat dat bedoeld is voor één product wordt hergebruikt en het verwerkte product verandert, moet de leverancier van de vlamdover worden geraadpleegd, aangezien de eigenschappen van het stof kunnen veranderen, wat de efficiëntie van het vlamfilter kan beïnvloeden.
  • Stofconcentratie: zoals bij het vorige punt, zal de stofconcentratie een sterke invloed hebben op de hoeveelheid deeltjes die naar het filter gaan, worden tegengehouden en vervolgens de drukval verhogen wanneer een explosie optreedt.
  • Vatvolume: grotere vaten hebben de neiging om meer potentie te hebben om een hoge belasting van deeltjes naar het filter te genereren in het geval van een explosie.
  • Vatgeometrie: afhankelijk van waar de explosie in het vat plaatsvindt en waar de vlamarresteerder is geplaatst, kan de deeltjesconcentratie naar de vlamarresteerder variëren.

De installatie van de vlamdover vereist enkele voorzorgsmaatregelen:

  • Deze mag niet in een doorgangsgebied worden geplaatst waar mensen kunnen staan (gas dat uit de vlamarresteerder ontsnapt, zal heet zijn, evenals de drukgolf), en mag niet te dicht bij een muur worden geplaatst. 
  • Als de vlamarresteerder te klein is, kunnen onverbrande deeltjes tijdens een explosie nog steeds ontsnappen. Om een secundaire explosie te voorkomen, moet een zone 22 worden afgebakend binnen een bepaalde afstand van de vlamdover.

Elke fabrikant heeft specifieke aanbevelingen die moeten worden opgevolgd.

Dit apparaat moet ook worden onderhouden, met name om ervoor te zorgen dat het rooster en het filter niet in de loop der tijd verstopt raken. Hiervoor kan een afdekking, geleverd door de fabrikant, worden geïnstalleerd.


De behoefte aan explosieventielen moet worden gedefinieerd aan de hand van een stofexplosierisicoanalyse. De conclusies van de risicoanalyse moeten door de fabriek worden geïmplementeerd.


Bron
[PPI] Process Industry Informer, juli/augustus 2023, pagina 100 (Shapa)