VDI 2263 Blatt 9-2008 Dust fires and dust explosions - Hazards - assessment - protective measures - Determination of dustiness of bulk materials.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREStaubbrnde und StaubexplosionenGefahren Beurteilungen SchutzmanahmenBestimmungen des Staubungsverhaltensvon SchttgternDust fires and dust explosionsHazards assessment protective measuresDetermination of dustiness of bulk materialsVDI 2263Blatt 9 / Part 9Ausg. deutsch/englis

2、chIssue German/EnglishVDI-Handbuch UmwelttechnikVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 6: Abgasreinigung StaubtechnikVDI-Handbuch Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Band 4: ArbeitsschutzVDI-RICHTLINIENICS 13.230Mai 2008 May 2008Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、 . . 2Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Beschreibung des Verfahrens . . . . . . . . . 54 Messeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . 54.1 Beschickungssystem . . . . . . .

4、 . . . . 54.2 Ring-Ionisator . . . . . . . . . . . . . . . . 74.3 Messkammer . . . . . . . . . . . . . . . . 74.4 Messkette . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.5 Kalibrierstand . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Staubprobe, Probenmenge, Probenvorbereitung . . . . . . . . . . . . . . 106 Durchfh

5、rung der Messung . . . . . . . . . . 106.1 Vorbereitungen zur Aufnahme der Kalibrierkurve. . . . . . . . . . . . . . . . 106.2 Messvorgang . . . . . . . . . . . . . . . . 116.3 Erstellung der Kalibrierkurve . . . . . . . . 136.4 Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . 147Prfbericht . . . . . .

6、 . . . . . . . . . . . . 15Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Anhang A Beispiel fr Staubungszahlen und Przision des Verfahrens. . . . . . . . 17Anhang B Beispiel fr die Ausfhrung eines Prfprotokolls . . . . . . . . . . . . . 20Anhang C Beispiel einer Kalibrierkurve . . . . . 22

7、Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-

8、lation. Frhere Ausgabe:05.07Entwurf,deutschFormeredition:05/07 Draft, inGermanonlyZu beziehen durch / Available atBeuth VerlagGmbH, 10772 Berlin AlleRechtevorbehalten / Allrights reserved VereinDeutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf2008Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2I

9、ntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 43 Description of the procedure . . . . . . . . . 54 Measuring equipment . . . . . . . . . . . . . 54.1 Feeding system . . . . . . . . . . . . .

10、 . . 54.2 Ring ionizer. . . . . . . . . . . . . . . . . 74.3 Measuring chamber. . . . . . . . . . . . . 74.4 Measuring chain . . . . . . . . . . . . . . 94.5 Calibration stand . . . . . . . . . . . . . . 105 Dust sample, sample volume, sample preparation. . . . . . . . . . . . . . . 106 Performance

11、of measurement . . . . . . . . . 106.1 Preparations for recording of the calibration curve . . . . . . . . . . . . . . 106.2 Measurement procedure . . . . . . . . . . 116.3 Calculation of calibration curve . . . . . . 136.4 Evaluation. . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Test report . . . . . . .

12、 . . . . . . . . . . . 15Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Annex A Example of dustiness coefficients and precision of the procedure . . . . . . . 18Annex B Example of test log . . . . . . . . . . . 21 Annex C Example of calibration curve . . . . . . 22VDI-Koordinierungsstelle U

13、mwelttechnik (VDI-KUT)Ausschuss Bestimmung des Staubungsverhaltens von SchttgternB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 2 VDI 2263 Blatt 9 / Part 9SeiteAnhang D Staubkonzentrationsmessgert . . . . 2

14、3D1 Anforderungen an ein Staubkonzentrationsmessgert . . . . . . . 23D2 Beispiel fr ein Staubkonzentrationsmessgert . . . . . . . 23Anhang E Auswerteprogramm . . . . . . . . . . 29E1 Anforderungen an ein Auswerteprogramm. 29 E2 Beschreibung eines Auswerteprogramms . 29VorbemerkungDer Inhalt dieser R

15、ichtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist

16、 unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Einleitungberall, wo brennbare Stube gehandhabt werden

17、 kann Staubexplosionsgefahr bestehen. Ziel ist es da-her, den Risikofaktor Staub mglichst genau zu ken-nen, um so den Umgang damit sicherer gestalten zu knnen. Grundvoraussetzung fr eine Gefhrdung sind ein explosionsfhiges Staub/Luft-Gemisch und eine wirksame Zndquelle. Staub ist nur dann explo-sio

18、nsfhig, wenn er brennbar ist und im Allgemeinen einen Partikeldurchmesser kleiner als 0,5 mm hat. Das Znd- und Explosionsverhalten wird im Experiment untersucht und durch sicherheitstechnische Kenngr-en charakterisiert (z. B. Mindestzndenergie, maxi-maler Explosionsdruck oder KSt-Wert; siehe VDI 226

19、3 Blatt 1). Es hat sich gezeigt, dass diese Kenngren nicht immer ausreichen, um das von einem brennbaren Staub ausgehende Gefhrdungspo-tenzial in der Praxis vollstndig zu beschreiben. So ist z. B. die Neigung eines Staubes zur Staubwol-kenbildung fr seine Gefhrlichkeit von groer Bedeu-tung. Einige S

20、tube lassen sich nur schwer aufwirbeln und stellen somit eine viel geringere Gefahr dar als PageAnnex D Dust concentration meter . . . . . . . . 23D1 Requirements to be met by a dust concentration meter . . . . . . . . . . 23D2 Example of dust concentration meter . . . 23 Annex E Analysis program .

21、 . . . . . . . . . . 29E1 Requirements to be met by an analysis program . . . . . . . . . . . . . . 29E2 Description of an analysis program . . . . 29Preliminary noteThe content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI

22、 1000.All rights are reserved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing cond

23、itions specified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.IntroductionA risk of dust explosions exists wherever combustible dusts are handled. Therefore, the aim is to have the most precise knowledge possible of the

24、 risk factor “dust” so that handling of the same can be designed to be safer. A potentially explosive dust/air mixture and an effective ignition source are the basic prerequisites for a risk of explosion. Dust will not be potentially explosive unless it is combustible and its particle di-ameter is g

25、enerally less than 0,5 mm. The ignition and explosion behaviour is investigated experimen-tally and is described by safety characteristics (such as minimum ignition energy, maximum explosion pressure or KSt-value; see VDI 2263 Part 1). Experi-ence has shown that these characteristics do not al-ways

26、suffice to fully describe the potential hazard posed by a combustible dust in practice. For instance, the tendency of a dust to form dust clouds is of great importance to the hazard it poses. Some dusts are but difficult to raise and are, there-fore, considerably less hazardous than dusts that form

27、B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 VDI 2263 Blatt 9 / Part 9 3 Stube, die bereits bei geringen Bewegungen ein znd-fhiges Gemisch bilden. Trotz dieses Wissens fehlt eine charakteristische Kenngre, di

28、e die Neigung ei-nes Staubes zur Staubwolkenbildung beschreibt. In dieser Richtlinie werden daher eine Apparatur und eine Messvorschrift zur Bestimmung der sicherheits-technischen Kenngre Staubungsverhalten“ be-schrieben.Beim Umgang mit Schttgtern in der industriellen Praxis tauchen immer wieder Fra

29、gen auf, zu deren Beantwortung die Kenntnis der Neigung eines Schttgutes zur Staubwolkenbildung notwendig ist. Dies gilt insbesondere fr Risikoanalysen, die im Hinblick auf den Schutz vor Staubexplosionen durch-gefhrt werden mssen. Das Staubungsverhalten kann immer dann eine wich-tige Rolle spielen,

30、 wenn bei Risikoanalysen hinsicht-lich Staubexplosionsgefahr die in der Richtlinie VDI 2263 Blatt 1 beschriebenen sicherheitstechni-schen Kenngren von Stuben keine klare Einscht-zung zulassen. Es ist insbesondere ein wichtiges Hilfsmittel zur Festlegung von Zonen, da es Informa-tionen zu Ausdehnung

31、und Lebensdauer von explosi-onsfhigen Staubwolken liefert. So kann das Stau-bungsverhalten beispielsweise dazu herangezogen werden zu entscheiden, ob ein Raum oder Anlagen-teil komplett in eine Zone fllt oder in verschiedene Zonen oder Bereiche ohne Zoneneinteilung unter-gliedert werden kann. Weiter

32、hin ermglicht die Kenntnis des Staubungsverhaltens Aussagen ber die rumliche Verteilung von Staubwolken in Anlagen-teilen, was einen erheblichen Einfluss auf die kon-struktiven Schutzmanahmen haben kann. Viele An-wendungen sind denkbar, z. B. bei der Auslegung von Schutzmanahmen bei Mischern sowie U

33、m- und Ab-fllanlagen.1 AnwendungsbereichDie Richtlinie VDI 2263 Blatt 9 beschreibt ein Ver-fahren zur Bestimmung des Staubungsverhaltens brennbarer Stube, mit dem praxisnah Staubentste-hungsvorgnge (Frdern, Austragen, Befllen, Be- und Entladen usw.) simuliert werden. Das beschrie-bene Verfahren lief

34、ert damit eine Kenngre fr das Staubungsverhalten von Stuben, die vor allem zur Abschtzung der Staubexplosionsgefahren herange-zogen werden kann. Diese Richtlinie beschreibt weder ein Referenzprf-verfahren gem DIN EN 15 051 noch ein Routine-verfahren gem DIN 33 897-1 zur Charakterisierung des Staubun

35、gsverhaltens und der daraus resultieren-den Gesundheitsgefhrdungen am Arbeitsplatz.an ignitable mixture at the faintest movement. Al-though this is known, no characteristic describing the tendency of a dust to form dust clouds is available. Therefore, this guideline describes a measuring sys-tem and

36、 measurement procedure serving to deter-mine the safety characteristic “dustiness”. Handling bulk materials in industrial applications of-ten raises questions that cannot be answered without knowing the tendency of the relevant bulk material to form dust clouds. This is particularly true for risk an

37、alyses that have to be conducted with regard to dust explosion protection. Dustiness will play an important part whenever a risk analysis with regard to the dust explosion hazard yields safety characteristics as described in the guide-line VDI 2263 Part 1 which do not allow a clear as-sessment. In p

38、articular, it is an important aid in the determination of zones as it supplies information about the volume expansion and life of potentially explosive dust clouds. For instance, dustiness may be used to decide whether a room or plant component falls entirely into one zone or can be subdivided into

39、several zones or areas not divided into zones. Further-more, the knowledge of dustiness allows to make statements about the spatial distribution of dust clouds in plant components, which may have a con-siderable influence on safety measures in the design. Many applications are possible, e. g. in the

40、 design of safety measures for mixers and for transfer and filling plants. 1ScopeThe guideline VDI 2263 Part 9 describes a procedure for the determination of the dustiness of combustible dusts by practical simulation of dust formation proc-esses (conveying, discharging, filling, loading/un-loading,

41、etc.). The procedure described yields a char-acteristic for the dustiness of dusts, which can be used in particular for the assessment of dust explosion haz-ards. This guideline neither describes a reference test pro-cedure in accordance with DIN EN 15 051 nor a rou-tine procedure in accordance with

42、 DIN 33 897-1 for the characterization of the dustiness and the ensuing health hazards at the workplace.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 4 VDI 2263 Blatt 9 / Part 92BegriffeFr die Anwendung di

43、eser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:Entnahmezeitpunkt (tE)Zeitpunkt, an dem Staubsammelplttchen aus dem Messkammerbehlter entnommen werden. Bei der Bestimmung der Entnahmezeitpunkte wird nur die Messzeit whrend der Staubfrderung bercksich-tigt.Frderzeit (tF)Die Zeitspanne von 300 s, whren

44、d welcher Staub in die Messkammer der Apparatur gefrdert wird. KalibrierkurveKurve, die den mit dem Messgert erzielten Mess-werten fr die Lichtschwchung aufgrund der Anwe-senheit einer Staubwolke eines bestimmten Staubes einen Staubkonzentrationswert zuordnet.Ring-IonisatorEine ringfrmige Elektrode,

45、 an die eine Wechsel-hochspannung gelegt ist. Innerhalb des Elektroden-rings wird durch die angelegte Hochspannung die Luft ionisiert. Fllt ein elektrostatisch aufgeladener Stoff durch den Elektrodenring, so wird dieser Stoff elektrisch neutralisiert. Sedimentationszeit (tS)Die Zeitspanne von 350 s,

46、 whrend welcher der Staub in der Messkammer der Apparatur sedimen-tiert. tS beginnt unmittelbar nach Abschalten der Staubfrderung in die Messkammer der Apparatur, schliet also direkt an tFan.Staubkonzentration (c)Masse pro Volumeneinheit innerhalb eines Staub/Luft-Gemisches, die mit dem Messgert erm

47、ittelt wird.Staubungszahl (S)Die Staubungszahl S ist das arithmetische Mittel ber drei Einzelwerte der Staubungszahl Si.Die Staubungszahl Sider Einzelmessung ist definiert als(1)Dabei sind m und g die Einheiten fr Lnge und Masse; c (t) ist die im Messbehlter der Apparatur ge-messene Staubkonzentrati

48、on ber der Zeit. Sim3/gtFtS+- ct()dt0tFtS+=2 Terms and definitionsFor the purposes of this guideline, the following terms and definitions apply:Removal time (tE)Point in time when dust collection plates are taken from the measuring-chamber container. Only the measurement period during dust conveyanc

49、e is taken into account for the determination of the removal times.Conveying time (tF)The time period of 300 s during which the dust is conveyed into the measuring chamber of the measur-ing system.Calibration curveCurve that allocates a dust concentration value to the measured values of attenuation of light due to the presence of a dust cloud of a particular dust. Ring ionizerAn annular electrode to which a hig