本發明涉及粉塵惰化，尤其涉及一種基于動態風險判別的分級惰化裝置及方法。

背景技術：

1、在石油化工、煤化工、金屬加工等諸多工業領域，存在大量可燃性粉塵的生產、儲存與處理過程。這些粉塵一旦與空氣混合達到爆炸極限，遇到點火源極易發生火災、爆炸等災難性事故，嚴重威脅人員生命、財產安全。惰化技術作為一種主動防爆抑爆的重要手段，通過向保護空間內注入惰性氣體或惰性粉塵，從而消除或顯著降低可燃混合物的爆炸風險。

2、當前工業生產中，可燃粉塵惰化主要采用固定閾值惰化系統。該系統通過設定單一的惰化介質濃度閾值，在運行期間持續向防護區域注入固定濃度的惰性粉塵或惰性氣體，傳統固定閾值模式已難以滿足現代粉塵爆炸防控的精準化與高效化需求。

3、通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

4、（1）目前普遍應用的固定閾值控制系統在常規工況下持續注入惰性粉塵或惰性氣體，惰性粉塵和惰性氣體消耗量大，耗能高，且對于粉塵濃度有較大變化或變化超過爆炸下限時，難以快速起到惰化作用，仍存在爆炸風險。

5、（2）目前除塵系統惰化方案只能控制常規管道內運行濃度，對于因粉塵堆積或除塵器故障造成的粉塵云控制較弱。

技術實現思路

1、本發明的第一目是提出一種基于動態風險判別的分級惰化裝置。

2、本發明采用以下的技術方案：

3、一種基于動態風險判別的分級惰化裝置，包括持續惰化系統、除塵系統、高效惰化系統，所述除塵系統包括相連接除塵主管道和除塵器，所述持續惰化系統包括惰化粉塵料倉和送料設備，送料設備與除塵主管道相連，所述高效惰化系統包括高效惰化粉罐，高效惰化粉罐與除塵器相連。

4、優選地，所述除塵主管道上連接有多個除塵支管，每個除塵支管上安裝有一個第一粉塵濃度傳感器，除塵主管道的近除塵器端安裝有第二粉塵濃度傳感器，所述除塵主管道的一端通過止回閥與送料設備相連，除塵主管道的近止回閥端安裝有第三粉塵濃度傳感器；所述除塵器中安裝有壓力傳感器。

5、優選地，所述惰化粉塵料倉上設置有攪拌電機和攪拌釜，所述送料設備包括螺旋給料裝置，螺旋給料裝置連接在惰化粉塵料倉底部，螺旋給料裝置連接有文丘里噴射器，文丘里噴射器連接有高壓送風機，文丘里噴射器通過管路與止回閥相連。

6、優選地，所述高效惰化粉罐設置有多個，每個高效惰化粉罐內設置有高壓惰性氣體和惰性粉塵，高效惰化粉罐通過氣動閥與除塵器相連。

7、優選地，還包括主控制器，所述主控制器與第一粉塵濃度傳感器、第二粉塵濃度傳感器、第三粉塵濃度傳感器、壓力傳感器、攪拌電機和高壓送風機均電連接。

8、本發明的第二目的是提出一種基于動態風險判別的分級惰化方法，以解決現有除塵系統運行過程中惰化方法存在的惰化粉體或氣體消耗量大、系統能耗高，以及在高風險工況下惰化不及時的問題，從而提高除塵過程的安全性、降低惰化系統運行成本并提升惰化效率。

9、一種基于動態風險判別的分級惰化方法，應用于上述的一種基于動態風險判別的分級惰化裝置，包括以下步驟：

10、步驟1：主控制器采集第一粉塵濃度傳感器的值，為第i個第一粉塵濃度傳感器的粉塵濃度值，根據計算得到除塵主管道的平均粉塵濃度；

11、????????????????????（1）；

12、其中，為除塵主管道的風量，m3/h；為第i個除塵支管的支管風量，m3/h；

13、設定分級粉塵濃度閾值、、，，分別為：

14、??????????????????????（2）；

15、??????????????????????（3）；

16、??????????????????????（4）；

17、其中，mec為粉塵爆炸下限濃度，g/m3；

18、當主控制器監測到時，持續惰化系統不啟動；當時，持續惰化系統啟動，持續惰化系統向除塵主管道送入惰化粉塵，持續惰化系統進行一級持續惰化，一級持續惰化的惰化粉塵濃度為；

19、??????????????????（5）；

20、為最小惰性粉塵濃度，wt%；為粉塵濃度安全系數，大于1；

21、當時，持續惰化系統進行二級持續惰化，二級持續惰化的惰化粉塵濃度為；

22、?????????????????（6）；

23、當時，持續惰化系統進行三級持續惰化，三級持續惰化的惰化粉塵濃度為；

24、????????????????（7）；

25、、和由第三粉塵濃度傳感器檢測；

26、步驟2：主控制器計算除塵主管道內可燃粉塵濃度差值，具體為：

27、???????????（8）；

28、其中，為近除塵器端粉塵濃度，由第二粉塵濃度傳感器檢測，其中為或或；

29、設定可燃粉塵濃度風險閾值為為：

30、??????????????????????（9）；

31、當時，啟動高效惰化系統，將至少一個高效惰化粉罐內的高壓惰性氣體和惰性粉塵充入除塵器中；

32、步驟3：主控制器實時采集壓力傳感器的值，設定壓力閾值，當時，不啟動高效惰化系統；

33、當時，將壓力上升速率與設定壓力上升速率閾值對比，當時，啟動高效惰化系統，將至少一個高效惰化粉罐內的高壓惰性氣體和惰性粉塵充入除塵器中；當時，不啟動高效惰化系統；

34、其中，為：

35、??????????????????????（10）；

36、其中，為除塵器正常運行時浮動壓力的最大值，mpa；為安全余量壓力，mpa；

37、??????????????????????（11）；

38、其中，為壓力上升速率安全系數，＜0.5；為除塵器體積，m3；為粉塵爆炸指數，bar·m/s；

39、能由主控制器通過壓力傳感器單位時間內變化值求得。

40、本發明具有的有益效果是：

41、本發明的基于動態風險判別的分級惰化方法，通過安裝在除塵主管道和支管上的粉塵傳感器實時監測粉塵濃度，通過安裝在除塵器上的壓力傳感器實時監測除塵器內的壓力，主控制器經過所提出的分級惰化相應計算、比較方法，分析判斷系統危險性。當啟動持續惰化系統，能夠進行分級持續惰化。當除塵主管道內可燃粉塵濃度差值大于等于設定風險閾值時，啟動高效惰化系統，在極短的時間內實現完全惰化，避免發生爆炸；或當壓力傳感器數值超過設定風險閾值時，進一步判斷壓力上升速率，當壓力上升速率也超過設定風險閾值時，啟動高效惰化系統，提高判斷的準確性，并在極短的時間內實現惰化抑爆，降低爆炸的危險性。持續惰化系統的關閉與啟動對高效惰化系統的開啟無影響，二者相對獨立。具有反饋機制，若持續惰化系統開啟，則不斷進行新一輪的監測、比較、判斷，如判斷結果發生改變，能夠及時關閉持續惰化系統或提高持續惰化等級，在實現有效惰化的同時減少資源浪費。

42、本方法采用持續惰化系統與高效惰化系統的聯合使用，能夠在除塵器未發生故障的情況下通過持續惰化系統降低主除塵管道的爆炸危險性，同時能夠有效控制因除塵器故障導致可燃粉塵爆炸風險，僅在除塵器粉塵濃度異常升高、或已經產生爆炸的異常狀況下觸發高效惰化系統，有效降低了固定閾值惰化的能耗和惰化介質的耗費，且實現了更佳高效的惰化。高效惰化系統使用高壓惰性氣體和惰性粉塵，在高效惰化啟動時，高壓惰性氣體和惰性粉塵同時充入除塵器起到協同惰化作用，惰化效果更佳顯著高效。