Một trong những khía cạnh có vấn đề của việc xử lý sinh khối trong quy trình sản xuất năng lượng hoặc sản xuất nhiên liệu là lượng bụi dễ cháy thường có trong nguyên liệu. Những thách thức đặt ra bởi bụi dễ cháy không chỉ có ở các cơ sở như Koda Energy, mà còn có mặt trong máy ngũ cốc, nhà máy bột và nhiều quy trình khác tạo ra hoặc giải phóng bụi khỏi chất thực vật. Trong những năm qua, tần suất của các vụ cháy và nổ bụi trong tất cả các loại hoạt động này đã được giảm, nhưng chưa được loại bỏ. Việc giảm thiểu chấy nổ có thể được thực hiện để giảm thiệt hại tài sản và rủi ro cho nhân viên bằng cách giảm thiểu nhiều mối nguy hiểm vốn có trong quá trình xử lý nguyên liệu sinh khối.
Vào tháng 4 năm 2013, nhà máy đồng phát sinh khối 23,4 MW của Koda Energy tại Shakopee, bang Minnesota, đã trải qua một vụ cháy nổ trong hệ thống tiếp nhận và lưu trữ nhiên liệu gây thiệt hại đáng kể về tài sản. Chúng tôi đã vô cùng may mắn khi không ai bị thương. Một cuộc điều tra toàn diện về các nguyên nhân sự kiện đã được thực hiện, trong đó chúng tôi cần xem xét rất kỹ tất cả các khía cạnh của hoạt động xử lý nhiên liệu liên quan đến việc tạo bụi trong không khí và giảm thiểu rủi ro. Cuối cùng, quyết định đã được đưa ra để thực hiện thiết kế lại toàn bộ hệ thống nhận và lưu trữ nhiên liệu, kết hợp các hệ thống và chiến lược mới để cải thiện sự an toàn và độ bền trong thiết kế mới.
Một vụ nổ bụi đòi hỏi năm thành phần để xảy ra nhiên liệu, oxy, bầu không khí dễ cháy (bụi lơ lửng hoặc hơi), nguồn bắt lửa và chính sách ngăn chặn. Chúng tôi tập trung vào việc loại bỏ càng nhiều thành phần này càng khả thi khỏi từng bộ phận của hệ thống mới và không gặp sự cố nào nữa kể từ khi hệ thống mới xuất hiện vào tháng 1 năm 2014. Một số yếu tố mà chúng tôi kết hợp trong thiết kế mới như sau, cùng với các hạng mục bổ sung để xem xét bởi các cơ sở khác.
1. Loại bỏ / hạn chế các nguồn gây cháy tiềm năng.
• Chương trình kiểm soát đánh lửa không bao gồm khu vực hút thuốc và biển báo ở bất kỳ nơi nào dễ cháy được lưu trữ hoặc xử lý, hệ thống cho phép làm việc những điểm nóng với các quy trình xác định thời điểm và nơi an toàn để cắt, mài và hàn.
• Thiết bị phải được nối đất, có dây nối đất giữa mỗi thiết bị để ngăn ngừa sự tích tụ và phóng điện tĩnh có thể đốt cháy nhiên liệu hoặc bụi.
• Tối thiểu động cơ điện loại II phân chia II. Chúng tôi sử dụng động cơ điện loại II phân chia I bất cứ nơi nào có thể có bụi dễ cháy trong hệ thống nhiên liệu tại Koda Energy.
• Các quy trình để tránh tiếp xúc với các mối nguy hiểm từ bên ngoài được đưa vào hệ thống.
• Ngăn ngừa quá nhiệt ma sát trong thiết bị quay (theo dõi nhiệt độ ổ trục có thể cảnh báo bạn về tình trạng nguy hiểm đang phát triển). Tại cơ sở của chúng tôi, chúng tôi tăng các vít tải và kéo dài băng tải, vì vậy chúng chạy chậm hơn và ít tiềm năng hơn để tạo ra sự gia nhiệt ma sát dư thừa. Chi phí này cao hơn một chút, nhưng tạo ra công suất bổ sung (và thiết bị sẽ không cần phải chạy mạnh như vậy).
2. Ngăn chặn sự phát triển của bầu không khí dễ cháy.
• Để hạn chế sự phân tán các hạt bụi, hãy giảm khoảng cách nguyên rơi tự do. Trong hệ thống của chúng tôi, chúng tôi rút ngắn chiều cao thả thẳng đứng không kiểm soát của nhiên liệu. Nếu bụi không bay, không khí sẽ không trở nên dễ cháy. Khoảng cách rơi là khoảng ba feet, với các máng có thể mở rộng và có thể thu vào ở một số khu vực. Các máng chuyển tiếp dọc giữa các phần của thiết bị được rút ngắn.
• Loại bỏ bụi khi nó bay vào không khí. Koda Energy đã lắp đặt hệ thống thu gom bụi rộng rãi Mỗi phút, khoang tiếp nhận nhiên liệu của chúng tôi có 60.000 feet khối không khí trong lành vào không gian từ các cửa gió trọng lực khi không khí bụi được đưa ra khỏi tòa nhà, và thu thập điểm trên mỗi máng có thể thu vào và ở đáy cọc thùng sản phẩm để loại bỏ bất kỳ bụi bẩn được tạo ra.
• Việc xây dựng bằng văn bản về một kế hoạch vệ sinh nhà xưởng sẽ giúp bạn đi đúng hướng để giữ cho lớp bụi trong không khí tiềm ẩn ở mức tối thiểu. Lớp bụi quá mức có thể bị thổi vào không khí và gây ra nguồn gây cháy thứ cấp. Hạn chế số lượng bề mặt ngang trong hệ thống và ngăn các lớp bụi quá mức tích tụ trên các gờ và thiết bị. Áp suất không khí cần phải giảm thiểu để ngăn chặn nguy cơ cháy. Trong một vụ cháy bụi xảy ra với một lượng khí lan rộng có thể khiến một chiếc tàu hoặc một tòa nhà nổ tung như một quả bom khí. Áp lực này cần phải được giải phóng một cách an toàn.
• Nên lắp đặt các tấm giải phóng áp suất hoặc ống thông gió theo cách không hướng vụ nổ vào các tòa nhà hoặc khu vực khác chứa bụi dễ cháy mà nên hướng đến các khu vực không có người dân. Các tấm chắn nên được gắn chắc chắn vào cấu trúc để chúng không trở thành những viên đạn trên không. • Một số điểm yếu có thể được thiết kế gắn quanh các thiết bị dù đó là bồn chứa, silo hoặc tòa nhà, để khi có sự cố, phần này sẽ bị hỏng trong khi vẫn giữ nguyên cấu trúc chính. Một số silo được thiết kế với một mái che sẽ buông ra và giải phóng áp lực, do đó phần còn lại của silo không bị tổn hại trong trường hợp cháy nổ.
• Koda Energy sử dụng các thiết kế mở ở bên trên của một số thùng mới nhằm ngăn tạo ra áp suất. Càng nhiều hệ thống được quan sát, càng ít tiềm năng cho một điều kiện nguy hiểm tiềm ẩn.
Nếu ba yếu tố này có thể được loại bỏ hoàn toàn (nguồn đánh lửa, khí quyển dễ cháy và ngăn chặn áp suất), một hệ thống nên được thiết kế để ít gặp sự cố hơn rất nhiều so với nhiều vụ tai nạn đang xảy ra trong lãnh vực sản xuất nguyên liệu sinh khối. Nhưng những điều không lường trước xảy ra là gì? Và một sự kiện xảy ra tạo ra một đám cháy hoặc giai đoạn bắt đầu của sự gây cháy là gì? Khi có thể, cần ngăn chặn sự phát triển hoặc gây ra sự kiện phản ứng dây chuyền sẽ lan rộng trong cơ sở. Có một số biện pháp bổ sung có thể được triển khai để kiểm soát các tình huống này.
Hệ thống phát hiện và bắt giữ tia lửa và lửa.
• Ở những nơi bụi bay qua ống gió, có lẽ trong hệ thống ống dẫn hoặc thu gom bụi, bạn có thể sử dụng máy dò để tìm thấy một mảnh than hồng và hệ thống phun nước phun sương để dập tắt than hồng khi nó đang di chuyển. Cơ sở của chúng tôi sử dụng các máy dò GreCon trong tất cả các ống dẫn bụi của chúng tôi, với các vòi phun nước nhỏ giọt cho tia lửa. Những thứ này đã khá hiệu quả, đặc biệt là ở khu vực cuối của máy băm. Khối lượng nước sử dụng là đủ để loại bỏ than hồng mà không làm tắc nghẽn hệ thống.
• Trong các khu vực chuyển tiếp nơi nhiên liệu rơi từ điểm này sang điểm khác nhưng không di chuyển quá nhanh, Koda Energy cũng sử dụng phát hiện tia lửa. Các máy dò này đã được gắn vào chương trình kiểm soát quy trình của chúng tôi để tự động tắt thiết bị và báo động cho nhân viên hoạt động. Điều này ngăn nhiên liệu di chuyển và truyền lửa, tạo cơ hội kích hoạt vòi phun deluge để dập tắt sự kiện đốt đang diễn ra. Việc dập tắt có thể được đặt thành tự động hoặc được kích hoạt bằng kích hoạt từ xa và cục bộ, tùy thuộc vào yêu cầu của vị trí.
• Để nạp liệu vào thùng lưu trữ, Koda Energy cũng đã lắp đặt thiết bị dò, với vòi phun nước nhỏ giọt để phun nước. Khi sử dụng nhiên liệu bụi, người vận hành nên cẩn thận để không dùng dòng nước áp lực cao mà sử dụng dòng nước nhẹ nhàng.
• Giám sát khí có thể được sử dụng để đo các sản phẩm đốt như carbon monoxide. Tại Koda Energy, chúng tôi sử dụng các thiết bị cầm tay sau khi báo động đã bị ngắt, nhưng có thể cài đặt giám sát khí chủ động nếu muốn và ngân sách cho phép.
Phản ứng dây chuyền trong một sự kiện đốt cháy có thể nhanh chóng lan truyền một đám cháy. Điều này có nghĩa là vượt xa khu vực nơi nó khởi xướng, làm hỏng các thiết bị và tòa nhà trên khắp cơ sở. Người vận hành có thể cách ly một hệ thống hoặc khu vực này với hệ thống khác để ngăn chặn điều này xảy ra. Koda Energy sử dụng cả các thiết bị cách ly hóa học và cơ học trong hệ thống của mình, tùy thuộc vào những gì có thể có trong mỗi loại tình huống.
Các chiến lược trên không phải là một danh sách đầy đủ các cân nhắc để ngăn chặn sự kiện khác tại Koda Energy và chúng không có nghĩa là bao gồm tất cả. Để bảo vệ tài sản và con người, các nhà khai thác nên sử dụng các công cụ phù hợp với tình huống của họ với tư cách là người quản lý nhà máy, đây là những lựa chọn mà cá nhân tôi sẽ xem xét khi thiết kế một hệ thống để giảm thiểu rủi ro. Các tiêu chuẩn NFPA, FM Global, các cơ quan phòng cháy chữa cháy địa phương, các công ty bảo hiểm và cơ quan nhà nước là nguồn hướng dẫn và thông tin tốt khi đưa ra các quyết định này, trong số nhiều nguồn khác.
Nó có thể là một quá trình rườm rà và tốn kém để thiết kế một hệ thống làm giảm bớt nỗi sợ mất mát thảm khốc, nhưng nó được ưu tiên để giảm thiểu thiệt hại khi sự kiện xảy ra.
Bài viết này dựa trên ý kiến và quan điểm riêng.Tác giả không chịu trách nhiệm cho việc thiết kế của người khác.