DE10308984B4

DE10308984B4 - Apparatus and method for operating an explosion-proof bulk material filter apparatus

Info

Publication number: DE10308984B4
Application number: DE10308984.5A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-01
Filing date: 2003-03-01
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2023-03-02
Also published as: DE10308984A1

Abstract

Vorrichtung zum Betreiben eines explosionssicheren Schüttgutfilterapparates mit einem Schüttgutfilterapparat, aufweisend:
- eine Filtereinheit (8), die eine Rohgasseite (9) von einer Reingasseite (1) trennt, und
- eine erste Entlastungsscheibe (4) der Prozessseite, die mit einem anderen Ansprechdruck als eine zweite Entlastungsscheibe (3) der Umgebung ausgestaltet ist,
- wobei die erste Entlastungsscheibe (4) und die zweite Entlastungsscheibe (3) auf der Reingasseite (1) des Schüttgutfilterapparates hintereinander angeordnet sind und wobei
- der Raum zwischen den Entlastungsscheiben (3, 4) drucküberwacht ist und die Drucküberwachung als Schalt- und Signalschwelle benutzt wird.

Device for operating an explosion-proof bulk material filter apparatus with a bulk material filter apparatus, comprising:
- A filter unit (8), which separates a Rohgasseite (9) from a clean gas side (1), and
a first discharge disk (4) of the process side, which is designed with a different set pressure than a second discharge disk (3) of the environment,
- Wherein the first discharge disc (4) and the second discharge disc (3) on the clean gas side (1) of the bulk material filter apparatus are arranged one behind the other and wherein
- The space between the relief discs (3, 4) is pressure-monitored and the pressure monitoring is used as switching and signal threshold.

Description

Beim Händeln von brennbaren Stäuben kommt es immer wieder zu Explosionen. Bei diesen Explosionen treten Flammen, Staub und Funken aus, die zu Sekundärexplosionen führen können. Um die Forderungen eine mögliche Explosion kontrolliert ablaufen zu lassen, werden verschiedene technische Lösungen angewandt: Die Apparatur als druckfeste Ausführung, die dem maximalen Explosionsdruck standhält; druckstoßfeste Ausführung, die den maximalen Explosionsdruck aushält, ohne dass Flammen, dass Explosionsgut, austreten. Weiter dürfen keine Teile der Apparatur wegfliegen. Die Apparatur darf sich verformen aber nicht zur Gefährdung von Menschen führen. Eine weitere Möglichkeit ist eine Druckentlastungseinrichtung, die den Explosionsdruck kontrolliert über eine Sollbruchstelle aus dem Gefährdungsbereich heraus abbaut. Dies hat den Vorteil, dass die Apparatur bautechnisch einfacher gebaut werden kann. Bekannt sind Druckentlastungen auf der Rohgasseite eines Filterapparates und an den Behältern; nachteilig ist, dass im Explosionsfall Flammen, Funken und Produktreste austreten und somit häufig eine Sekundärexplosion auslösen. Um dies zu vermeiden, werden auch Explosionsunterdrückungsmaßnahmen an Behältnisse angebracht. Weiter ist bekannt, über eine Berstscheibe die Explosion in einen Raum einzubringen, der mit einem Edelstahlgewebe ausgekleidet ist. Aus den konstruktiven Lösungen bleibt der Nachteil, dass die Ableitung der Explosion in die Umgebung der geschützten Apparatur die Staubkonzentration erhöhen, dass umliegender Staub aufgewirbelt werden kann; darüber hinaus besteht das Risiko von Glimmnestern und Sekundärexplosionen.When dealing with flammable dusts, there are always explosions. These explosions release flames, dust and sparks, which can lead to secondary explosions. In order to control the requirements of a possible explosion in a controlled manner, various technical solutions are used: the apparatus as pressure-resistant design, which withstands the maximum explosion pressure; Pressure shock resistant design that withstands the maximum explosion pressure without flames, explosive material, leak. Further, no parts of the apparatus may fly away. The equipment may deform but not endanger people. Another possibility is a pressure relief device, which reduces the explosion pressure controlled over a predetermined breaking point from the danger area out. This has the advantage that the apparatus can be built structurally easier. Pressure reliefs are known on the raw gas side of a filter apparatus and on the containers; It is disadvantageous that flames, sparks and product residues escape during the explosion and thus often trigger a secondary explosion. To avoid this, explosion suppression measures are also applied to containers. It is also known to bring the explosion in a room on a rupture disk, which is lined with a stainless steel mesh. From the constructive solutions remains the disadvantage that the dissipation of the explosion in the environment of the protected equipment increase the dust concentration that surrounding dust can be whirled up; in addition, there is a risk of smoldering nests and secondary explosions.

Voraussetzung für die Planung von Schutzmaßnahmen ist die Ermittlung der sicherheitstechnisch relevanten Stoffdaten für die Stäube. Zu den wichtigsten sicherheitstechnischen Kenngrößen und Eigenschaften gehören für abgelagerten Staub: Brennzahl, Glimmtemperatur, Selbstentzündung, exotherme Zersetzung, für aufgewirbelten Staub: Staubexplosionsfähigkeit, maximaler Explosionsdruck, maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit [Kst-Wert], Explosionsgrenzen, Mindestzündenergie, Zündtemperatur, Sauerstoffgrenzkonzentration, die Brennbarkeit des Schwelgases und der Schwelpunkt.The precondition for the planning of protective measures is the determination of the safety-relevant substance data for the dusts. The most important safety parameters and properties are: dust number, smoldering temperature, spontaneous combustion, exothermic decomposition, dust being thrown up: dust explosion potential, maximum explosion pressure, maximum pressure increase rate [Kst value], explosion limits, minimum ignition energy, ignition temperature, oxygen concentration limit, flammability of the carbonization gas and the smoldering point.

Eine Druckentlastungseinrichtung gibt nach Erreichen eines bestimmten Ansprechdruckes definierte Öffnungen so rechtzeitig frei, dass unverbranntes Gemisch und Verbrennungsgase in die Atmosphäre entlassen werden. Dadurch wird der Explosionsdruck auf einem niedrigeren Wert gehalten, als dem maximalen Explosionsdruck entspricht. Er wird reduzierter Explosionsdruck genannt. Die experimentelle Erfahrung hat gezeigt, dass eckige, für den drucklosen Zustand konzipierte Apparate bis zu einem Volumen von einigen Kubikmetern Inhalt in der Regel einem Explosionsüberdruck von reduzierten Explosionsüberdruck bis 0,2 bar ohne bleibende Verformung widerstehen und runde konzipierte Apparate über 0,2 bar widerstehen. Die Apparate sind explosionsdruckfest oder explosionsdruckstoßfest für den zu erwartenden reduzierten Explosionsüberdruck auszulegen. Bei der Anwendung von Ausblasleitungen ist deren Einfluss auf die Anhebung des reduzierten Explosionsdruckes zu berücksichtigen.A pressure relief device releases defined openings after reaching a certain response pressure in such a timely manner that unburned mixture and combustion gases are released into the atmosphere. This keeps the blast pressure at a lower level than the maximum blast pressure. He is called reduced explosion pressure. Experimental experience has shown that angular pressure controlled devices, up to a volume of a few cubic meters, typically withstand an explosion overpressure of reduced explosion overpressure up to 0.2 bar without permanent deformation, and can withstand over 0.2 bar designed devices , The apparatus must be explosion-proof or explosion pressure shock-resistant for the expected reduced explosion overpressure. When using blow-off pipes, their influence on increasing the reduced explosion pressure must be taken into account.

Bekannt sind explosionsdruckfeste und -druckstoßfeste Bauweise für den maximalen Explosionsdruck. Die nach dieser Schutzart ausgelegten Apparate widerstehen dem maximalen Explosionsdruck. Dieser beträgt bei organischen Stäuben bis zum 10-fachen, bei Metallstäuben bis zum 15-fachen des Ausgangsdruckes. Die Auslegung der Apparate erfolgt für die explosionsdruckfeste Bauweise nach den AD-Merkblättern. Diese Bauweisen sind besonders bei Explosionsgefahren von gesundheitsgefährdenden, toxischen oder die Umwelt schädigenden Produkten einsetzbar. Nicht für den maximalen Explosionsdruck ausgelegte Apparate sind bei Staubexplosionsgefahr nur in Verbindung mit Schutzmaßnahmen, wie Inertisierung, Vermeiden von Zündquellen, Explosionsdruckentlastung, Explosionsunterdrückung oder Explosionssperren anzuwenden.Explosion resistant and pressure shock resistant construction are known for the maximum explosion pressure. The devices designed according to this protection type withstand the maximum explosion pressure. In the case of organic dusts, this is up to 10-fold, for metal dusts up to 15-times the initial pressure. The design of the apparatus is for the explosion-proof construction according to the AD-Merkblättern. These constructions are particularly suitable for explosion hazards of hazardous, toxic or environmentally damaging products. Equipment designed for the maximum explosion pressure shall not be used in the event of a dust explosion hazard except in conjunction with protective measures such as inerting, avoiding ignition sources, explosion pressure relief, explosion suppression or explosion barriers.

Bekannt sind Druckentlastungseinrichtungen bestehend aus einer oder mehrerer Berstscheiben die immer parallel und nicht hintereinander angeordnet sind.Pressure relief devices are known consisting of one or more rupture discs which are always arranged in parallel and not in a row.

In der Schrift DE 37 03 456 A1 wird vorgeschlagen, dass der Einlass mit einer Regelarmatur in einem vorgebbaren Abstand zugeordnet ist und somit ein kontrollierter Ablauf der Explosion erfolgen kann.In Scripture DE 37 03 456 A1 It is proposed that the inlet is associated with a control valve in a predetermined distance and thus a controlled expiration of the explosion can take place.

In der Schrift DE 38 10 771 A1 wird vorgeschlagen, die mit einer Berstscheibe abgeschlossene Druckentlastungsöffnung nicht lotrecht, sondern vorzugsweise 45 bis 75 Grad anzuordnen. Der Zweck ist, die Explosion möglichst senkrecht ablaufen zu lassen, um zu verhindern, dass Flammen und Funkenaustritt seitlich erfolgt.In Scripture DE 38 10 771 A1 It is proposed that the pressure opening with a rupture disc not perpendicular, but preferably to arrange 45 to 75 degrees. The purpose is to allow the explosion to run as vertically as possible to prevent flames and sparks from leaking sideways.

In der Schrift AT 184 812 B wird vorgeschlagen, den plötzlichen Überdruck mittels eines Kolbens auf Steuer- und Schaltelemente zu bringen, um die Explosion kontrolliert abzubauen.In Scripture AT 184 812 B It is proposed to bring the sudden overpressure by means of a piston on control and switching elements to reduce the explosion controlled.

In der Schrift DE 198 51 229 A1 wird eine Berstscheibe zum kontrolliertem Abbau einer Explosion vorgeschlagen.In Scripture DE 198 51 229 A1 a rupture disk is proposed for controlled degradation of an explosion.

In der Schrift DE 43 31 314 C1 wird eine Sicherheitseinrichtung mit einem Druckbehälter gezeigt, in dem 2 Berstscheiben hintereinander angeordnet sind, wobei es sich bei der Sicherheitseinrichtung um einen Druckraum von differenzdruckgefährdeten Anlagen handeln kann.In Scripture DE 43 31 314 C1 a safety device is shown with a pressure vessel in which 2 rupture discs are arranged one behind the other, wherein it is in the Safety device can act to a pressure chamber of differential pressure vulnerable systems.

Die EP 1 022 633 A1 zeigt ein Gerät zur Reinigung von Staubfiltern mit zwei hintereinander angeordneten Berstscheiben und die US 3 729 903 A zeigt einen Schüttgutfilterapparat mit 3 Berstscheiben.The EP 1 022 633 A1 shows a device for cleaning dust filters with two rupture discs arranged one behind the other and the US 3 729 903 A shows a bulk material filter apparatus with 3 rupture discs.

Aufgabenstellung:Task:

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine eventuelle Explosion in der Entstehung erkennt und eliminiert und bei einer fehlgeschlagenen Eliminierung den Filterapparat druckentlastet.It is a method and an apparatus to create, which detects an eventual explosion in the formation and eliminates and depressurized in a failed elimination the filter apparatus.

Lösung:Solution:

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst. Das Verfahren löst dies dergestalt, dass wie in 1 dargestellt, eine in der Rohgasseite (9) beginnende Explosion, deren Druckwelle durch die Filtereinheit (8) hindurchgehende in die Reingasseite (1) gelangte über die Entlastungsscheibe von der Prozessseite (4) ansprechen lässt und gleichzeitig über dem Messanschluss (6) auf das Manometer, vorzugsweise U-Rohr-Manometer (7), in dem Messanschluss für den Entlastungsscheibenkammer (5) gelangen lässt und ein Signal auslöst, um das System schlagartig zu entkoppeln und ein Explosionsunterdrückungssystem zu aktivieren. Sollte die Aktivierung nicht ausreichend oder fehlgeschlagen sein, gelangt die Druckwelle zur Entlastungsscheibenumgebung (3), die in der Entlastungsvorrichtung (2) eingebaut ist. Die Druckwelle baut einen Gegendruck in dem Messanschluss für die Entlastungsscheibenkammer (5) auf und wirkt auf das U-Rohr-Manometer (7) und verändert die Druckdifferenz, das wiederum als Signal und zum Entkoppeln des Gesamtsystems dient und zum Auslösen einer Löschmittelsperre, Schnellschussschieber und andere Sicherheitseinrichtungen.The object is achieved by a device having the features of claim 1 and a method having the features of claim 3. The method solves this in such a way that as in 1 1, an explosion which begins in the raw gas side (9) and whose pressure wave has passed through the filter unit (8) into the clean gas side (1) can be addressed via the relief disk from the process side (4) and simultaneously via the measuring port (6) to the pressure gauge , preferably U-tube manometer (7), in the measuring port for the relief disc chamber (5) can pass and a signal triggers to decouple the system abruptly and to activate an explosion suppression system. If the activation is insufficient or has failed, the shock wave reaches the relief disc environment (3) installed in the relief device (2). The pressure wave builds up a back pressure in the measuring port for the relief disc chamber (5) and acts on the U-tube manometer (7) and changes the pressure difference, which in turn serves as a signal and to decouple the entire system and to trigger an extinguishing agent lock, and rapid shotgun other safety devices.

In der 2 wird dargestellt, wie zwei hintereinander angeordnete Entlastungsscheiben mit einem Messsystem kontrolliert werden. Im Falle eines Prozesses, der im Druckbetrieb gefahren wird, wird das Signal (Δp_D) ausgegeben. Im Fall des Normbetriebs (beide Entlastungsscheiben nicht betätigt), wird eine deutliche Differenz ausgeben. Das Signal wird ausgewertet und zeigt an: das System ist funktionsfähig und aktiviert.In the 2 shows how to control two successive relief discs with a measuring system. In the case of a process being run in printing mode, the signal (Δp _D ) is output. In the case of normal operation (both relief discs not actuated), a significant difference will be output. The signal is evaluated and indicates: the system is functional and activated.

In 3 wird im Gegensatz zur 2 ein Vakuumbetrieb dargestellt. In der Reingasseite (1) herrscht Vakuum, das auf die Entlastungsvorrichtung (2) wirkt und der darin befindlichen Entlastungsscheibe Prozessseite (4) wirkt und über dem Messanschluss für die Reingasseitenkammer (6) zum U-Rohr-Manometer (7) gelangt, der wiederum korrespondiert über den Messanschluss (5) der Entlastungsscheibenkammer, so dass ein deutlicher Druckunterschied registriert wird und zur Auswertung gelangt. Dieser Druckunterschied (Δp_S) zeigt ein funktionsfähiges und intaktes Entlastungsscheibensystem an.In 3 is contrary to 2 a vacuum operation shown. In the clean gas side (1) there is a vacuum, which acts on the relief device (2) and the relief disk located therein process side (4) and passes over the measuring connection for the clean gas side chamber (6) to the U-tube pressure gauge (7), in turn corresponds via the measuring port (5) of the relief disk chamber, so that a significant pressure difference is registered and reaches the evaluation. This pressure difference (Δp _S ) indicates a functioning and intact relief pulley system.

In 1 wird der Störfall angezeigt. In der Reingasseite (1) herrscht ein plötzlicher Überdruck, der in die Entlastungsvorrichtung (2) gelangt, in der er die Entlastungsscheibe Prozessseite (4) öffnet und zur Entlastungsscheibenumgebung (3) gelangt über den Messanschluss Reingasseitenkammer (6) und der Messanschluss für die Entlastungsscheibenkammer (5) gleicht sich die Druckdifferenz gegen Null aus, so dass ein ausgeglichener Differenzdruck (ΔpA) entsteht. Dieses Signal wird ausgewertet und signalisiert: die Entlastungsscheibe Prozessseite (4) ist geöffnet. Das System wird entkoppelt, die Sicherheitseinrichtungen wie Schnellschussschieber, Flammenunterdrückung, Stickstoffflutung, usw., sind aktiviert und unterdrücken je nach Ansprechdruck die Explosion oder lassen sie über die Entlastungsscheibenumgebung (3) nach außen gelangen und ermöglichen eine Bauweise für einen reduzierten Explosionsdruck.In 1 the fault is displayed. In the clean gas side (1), there is a sudden overpressure, which enters the discharge device (2), in which it opens the discharge disk process side (4) and the discharge disk environment (3) passes via the measuring connection clean gas side chamber (6) and the measuring connection for the relief disk chamber (5), the pressure difference equalizes to zero, so that a balanced differential pressure (ΔpA) arises. This signal is evaluated and signaled: the unloading disk process side (4) is open. The system is decoupled, the safety devices such as the snapshot valve, flame suppression, nitrogen flooding, etc., are activated and suppress the explosion depending on the set pressure or allow it to escape through the relief disc environment (3) and allow for a reduced explosion pressure construction.

In 5 ist die Druck-Zeit-Grafik dargestellt mit einem möglichen Druckverlauf des Prozesses. Auf der Abszisse (x-Achse) ist die Zeit und in der Ordinate (y-Achse) ist der Druck angetragen. Die an der Ordinate angezeichnete Druckschwelle (P1) bedeutet, erster Signalwert. Bis zu dieser Schwelle ist von einem Normaldruck auszugehen, auf den nicht reagiert werden muss. In der Abszisse, Zeitabschnitt (1), ist die Anfahrrampe des Prozesses, der in einen Normalbereich-Zeitbereich (2) übergeht. In der Zeitspanne (3) ist ein Piks, der die Schaltschwelle (1) überschreitet, ein Signal auslöst und dann wieder auf den Normalbereich zurückfällt. Verfahrenstechnisch bedeutet die Signalauslösung und Druckschwelle (P1), der Prozess kann zu Ende gefahren werden, die Sicherheit ist gewährleistet. Nach Prozessende ist die Sicherheitseinrichtung zu prüfen und nach der Ursache für die Signalauslösung zu forschen und sind geeignete Schutzmaßnahmen oder Wiederherstellungsmaßnahmen einzuleiten. Der Zeitbereich (4) ist wieder normal. Im Zeitbereich (5) ist ein sehr schnelles Signal, das die Druckschwelle (P1) überschreitet und das Signal (P1) auslöst; die Sicherheitseinrichtungen werden gestuft aktiviert und bei überschreiten der Schaltschwelle (P2) wird die volle Sicherheitseinrichtung aktiviert und alle vorgesehenen Maßnahmen getroffen, dass es im Zeitabschnitt (6) zum Druckabbau bis auf Null kommt. Der Zeitabschnitt (3) bedeutet kurzzeitige Druckerhöhung im Prozess, die nach Prozessende analysiert werden muss, um geeignete Maßnahmen zu treffen. Die im Zeitabschnitt (5) dargestellte bedeutet dauerhafte Druckerhöhung im Prozess, die eine Abschaltung der Anlage zur Folge haben kann. Die in der Gefährdungsanalyse vorgesehenen Maßnahmen werden eingeleitet. In den Zeitabschnitten (1) und (2) erfolgt keine Signal-Meldung. Im Zeitabschnitt (3) erfolgt eine Signal-Meldung, im Zeitabschnitt (4) wiederum keine Signal-Meldung. Im Zeitabschnitt (5) erfolgen zwei Signal-Meldungen. Druckschwelle 1 und Druckschwelle 2.In 5 is the pressure-time graph shown with a possible pressure curve of the process. On the abscissa (x-axis) is the time and in the ordinate (y-axis), the pressure is applied. The pressure threshold (P1) indicated on the ordinate means the first signal value. Up to this threshold, a normal pressure has to be assumed which does not require any reaction. In the abscissa, period (1), is the starting ramp of the process, which transitions to a normal range time range (2). In the period (3), a spike that exceeds the switching threshold (1) triggers a signal and then falls back to the normal range. In terms of process technology, signal triggering and pressure threshold (P1) mean that the process can be completed and safety guaranteed. After the end of the process, the safety device must be checked and the cause of the signal tripping investigated and appropriate protective measures or recovery measures initiated. The time range (4) is back to normal. In the time domain (5) is a very fast signal that exceeds the pressure threshold (P1) and triggers the signal (P1); the safety devices are activated in a stepped manner and if the threshold (P2) is exceeded, the full safety device is activated and all measures taken are taken to reduce the pressure to zero in the period (6). The time period (3) means short-term pressure increase in the process, which must be analyzed after the end of the process in order to take appropriate measures. The time interval shown in (5) means permanent pressure increase in the process, which can result in a shutdown of the system. The measures foreseen in the hazard analysis are initiated. In the periods (1) and (2) there is no signal message. In the time period (3) there is a signal message, in the time period (4) again no signal message. In the period (5) two signal messages occur. Threshold 1 and Threshold 2.

Claims

Apparatus for operating an explosion-proof bulk material filter apparatus Claim 1 characterized in that the pressure difference of the relief disc (4) process side is pressure monitored.

Method for operating an explosion-proof bulk material filter apparatus with a device according to one of Claims 1 to 2 , characterized in that the Δp signal as in 2 . 3 and in the 4 is evaluated with (ΔpD), (ΔpS) and (ΔpA) and the signal (ΔpA) represents a service and maintenance signal and the signals (ΔpS) and (ΔpD) means the normal state in proper operation.

Method for operating an explosion-proof bulk material filter apparatus after Claim 3 characterized in that the process with open relief disk process side (4) can be continued reliably until the pressure threshold (P2) in the 5 is exceeded and the discharge disc of the environment (3) opens.