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破解粉尘爆炸危机|航天黑科技出手了

中国航天科技集团  · 公众号  · 民航  · 2017-07-07 16:18

正文


两年前,2015年6月27日,台湾新北游乐园彩色派对发生粉尘爆炸事故。

 

台湾新北市消防局于2015年8月27日做出正式鉴定报告,认定起火元凶是舞台右前方的BEAM200电脑灯。起火原因正是部分玉米粉洒到灯面,数百度的高温引发爆炸,火势透过地上的玉米粉一路延烧,才会引发惨剧。

 

彩色派对,核心环节就是互相抛掷彩粉嬉戏为乐。可是,玉米粉怎么会爆炸?哪来的这么大威力?

 

实际上,这属于“粉尘爆炸”

 

所谓,粉尘爆炸,就是很细小的粉尘颗粒物达到一定浓度,遇到一丁点明火就有可能发生破坏力巨大的爆炸。

 

这里“粉尘”的概念外延非常大,除了厨房里面的面粉、派对上的彩粉,工业生产中也有许多粉体物料。而工业上的粉尘爆炸一旦发生,引发的后果也将极其严重。


在石油化工行业,粉尘爆炸往往是因为静电引起的。管道中的聚烯烃等物料在风送过程中,会因为物料碰撞和摩擦而携带大量静电荷,特别是料仓部位,物料积聚增多,静电积聚到一定程度,就有可能通过放电引燃物料粉尘而发生燃爆。


所以,为了控制风险,设备都要进行防爆设计,其中控制粉体起电量的措施中,粉体消电器是一项研究较为成熟且重要的成果。

 

但是,目前市场上用于粉体静电消除的产品,多采用间歇式取样反馈或人工手动现场调节等方式,操作上多有不便,而且反馈控制具有滞后性,一定程度上影响了静电消除的效果。

 

目前,中国航天科技集团公司五院514所自主研发了一款针对石化行业粉体料仓全自动静电监测消除产品。

 

该装置结合了流体力学、电学、机械、自动化控制等专业技术,尤其是采用了514所传统优势静电防护技术,性能可靠。

 

产品主要包括粉体自动消除静电装置、粉体监测装置以及实时闭环控制装置三大部分,可实现三大功能:一是有效降低粉体表面静电量,达到安全输送目标;二是输送过程中不间断自动调控静电数值采集与监测;三是静电监测装置监测信号不间断实时反馈,保证消除静电装置适时适量产生离子云来中和带静电粉体。


▲ 现场监测器与消电器实物图


▲ 现场分控箱实物图


▲ 消电前后对比图


智能自动化控制是该装置的一个创新点。装置采用连续可调模式,实现静电实时智能监测,并自带预警,一旦超过安全范围,自动做出应对措施,控制消电器进行静电消除,安全性和高效性大幅提高。

 

该产品设计已经获得两项发明专利,并取得石化行业防爆等级认证。目前,已经在中国石化科技开发部委托的“静电自动消除技术在粉体料仓上的应用研究”项目中得到实地应用测试。这标志着514所自主研发的产品进军石化行业,可服务于这个行业安全可持续发展。


产品工作原理


产品包括粉体自动消除静电装置、粉体在线监测装置、实时闭环控制装置三部分,如图1所示。


静电监测装置,完成输送过程中不间断自动调控的静电数值采集与监测,实物如图2所示;静电消除装置,通过正负两种高压模块调节,放电针放电,中和粉体静电量,达到安全输送目的,实物如图3所示;实时闭环控制系统,实现静电监测装置监测信号的不间断实时反馈,自动调节高压模块功率,调整放电针释放的离子云,保证静电消除装置适时适量产生离子云来中和带静电粉体,实物如图4所示。


图1 系统示意图


图2 监测器实物图

图3 消电器实物图


图4 控制柜实物图


产品专利与认证证书


产品已申请并获得两项发明专利(201510994330.1  一种粉体静电实时监测器,201510994108.1  一种安全型粉体静电消除器)。


▲ 专利受理通知书


取得了防爆产品认证,防爆标志为:ExpzⅡCT4Gc和ExpzⅡBT4Gb。


▲ 防爆合格证


产品特点


1. 采用法拉第筒测量原理,实时测量动态物料所带电荷量,并快速进行消电处理,避免系统因测量延时而造成的消电错误操作。

2. 通过补偿算法对非闭合法拉第筒结构进行测量补偿,精准的测量物料所携带的电荷量,提高消电效果。

3. 采用非接触电场感应测量方法测量电荷量,避免机械结构采集物料造成的设备磨损,增加产品使用寿命,减少后期维修成本。

4. 可监测-20µC/kg~+20µC/kg的大动态荷质比变化范围,监测精确度可达0.025 µC/kg。

5. 通过了专业的防爆资格认证,确保设备能在易燃易爆场所使用。

6. 采用ACU智能控制模式,实现全自动数据上传,数据显示,精确控制,自动消除静电,避免人为操作造成的误差。

7. 全自动化控制,监测数据自动备份。

8. 自带报警功能,防止设备出现故障造成安全事故发生。



技术指标


产品的主要技术指标如下所示:

1.针体电压:0 ~ 8kV

2.通过了防爆认证:ExpzⅡCT4Gc,ExpzⅡBT4Gb

3.监测器识别率:0.025µC/kg

4.消电效果:≥90%或静电荷量≤0.3µC/kg

5.监测量程:±(0.01~20)µC/kg

6.监测误差:≤10%

7.工作环境温度:-25℃~70℃

8.工作环境湿度:≤95%

9.仪表风消耗量:(0.4~0.6)MPa

10.额定电压:24V