粉尘爆燃的后果可以是灾难性的。作为流程设备安全保护的最后一道防线，安全阀不仅仅能够预防生产设备故障停机，而且也对操作者的生命安全提供着保障。它是如何实现无火花防爆通风的呢？

在容器中、在料仓中、在输送设备和灌装设备中，总之，只要是在有粉尘的输送和仓储环境中随时都有粉尘爆燃的危险存在。因此，Ex易燃易爆安全防护设计的一个主要目标就是：设计的设备部件不会给操作者和生产设备带来危险。这一点尤其适用于那些不可避免的爆燃危险生产过程。

但粉尘爆燃的危险总是不能排除的。因此，利用简单的机械系统实现防爆泄压就是很好的安全防护措施。安全阀简单的机械结构使其在生产实践中成为企业的最后一道安全防线。它的作用就是把可能引起爆燃的较高压力降低到安全控制范围以内。为此，在容器上都设有排气孔，但达到规定的响应压力时会自动打开，从而把容器内部的压力降下来。Hoerbiger公司研发生产的、带有过滤器的安全阀堪称这种安全保护方法的一个楷模，能够实现无火花防爆通风。工作时，过滤器因吸入了含有粉尘的气体可以在内部形成一个具有爆燃气的气体环境。若遇到了合适的引火源，就不可避免的会发生爆燃。

图1  这种无火花防爆通风装置的优点是：设备可以安装在生产车间内部

为了确定安全阀的合适规格，首先要测定所需的减压面积。这时粉尘的爆燃特性数值是必不可少的。粉尘的爆燃特性描述的是每一特种材料的爆燃动态特性。KST和Pmax这两个爆燃特性参数都是通过爆燃试验测定出来的数据。其中KST是粉尘爆炸常数，表示的是压力变化速率dp/dtmax（圆整到1m3）。而Pmax参数表示的是能够达到的最高压力。除了粉尘的特性参数之外，还需要被保护容器的图纸设计尺寸。根据容器的设计尺寸可以计算出爆燃危险的容积。而抗压力冲击强度这一关键的、确定准确的尺寸所必需的数据则往往被人们所忽略。它表示的是容器壳能够承受的最大许可冲击压力（predmax [barü]）。这一数据对卸荷排气孔的大小有直接影响，因此建议：应在设备设计的早期就设计好，这样才能在设计时，在容器内的机械稳定性和所需的卸荷排气口大小之间找到最佳的平衡，实现成本费用优化的目的。为了达到理想的耐压力冲击强度，确保爆燃时能够承受允许的最大压力，可以在性能强大的计算模块中进行模拟。第二个方面的优化可以通过容器的爆燃模拟实验来实现。另一个重要的参数就是长径比L/D（长度比直径）。这是描述爆燃冲击波到达第一个卸荷排气口时的距离，表示了与冲击波经过的横截面之间的关系。与几乎呈立方体的容器相比，在容积和相应的关键参数相同时细长容器所需的卸荷面积要更大。

有效的卸荷面积

计算的结果是一个有效的卸荷面积Ae。若想使所设计的容器有Ae这样大小的有效卸荷面积，则会在爆燃时得到设计计算的predmax值。在实践中使用的卸荷装置都有一定的背压。这一影响因素在鉴定时通过确定有效或者卸荷能力EF[%]测定予以考虑了。

简简单单的一块用于对比实验的塑料膜的效率值为100%。其他在生产实践中使用的卸荷排气装置的效率值都低于塑料膜的效率值。因此，生产厂提供的安全阀效率值都明显低于100%。根据这一效率值和Ag=Ae/EF可以换算出所需的“几何卸荷面积”。这一几何卸荷面积是专用安全防爆装置使用的，对容器有相应保护能力的横截面数据。

图2  EVN 2.0型通风排气阀响应前（上图）和全部打开时（下图）

实践中的卸荷保护

Stangl公司用无火花的防爆通风安全阀（标题图中的照片）保证了设备的安全。这种保护方法的优点是：设备可以安装在生产车间内部。在卸荷排气时不会有火花排出去，因此也没有二次爆燃的风险。这一无火花的防爆通风系统由通风排气机构（排气阀、挡板、爆破膜）和后接的阻火呼吸阀组成。Hoerbiger公司研发生产的EVN2.0型安全阀把这两部分连接成结构非常紧凑的整体。响应时阀芯打开，允许灼热的气体经阻火呼吸器狭小的缝隙排出。在排出时，气体的热能传导给了阻火呼吸器的金属部件，得到了强力的冷却。在阻火呼吸器的外侧，排出气体的温度已经低于着火温度了，也就完成了灭火。

对于每一种规格型号的无火花防爆通风装置都要注意其最大的安全保护容积。在本文所介绍的吸气设备实例中所需要的几何通风排气面积为Ag=2200cm2，爆燃容积为2.6m3。根据实验鉴定证书的鉴定结果，这里可以使用565 EVN 2.0型无火花的防爆通风装置，该型号装置的通风排气面积为2300cm2，大于要求的通风排气面积。

无火花防爆通风装置的设计

在考虑了所有所需的因素之后需要计算通风排气面积Ae，也就是要按照欧盟EN 14491粉尘爆炸卸压保护系统标准计算通风排气口的有效横截面积。

粉尘的特性参数KST[bar*m/s]和pmax[bar]；

爆燃容积V[m3]；

长径比L/D，描述容积细长程度的参数[无量纲]；

最大允许冲击压力predmax[bar]；

通风排气装置的静态响应压力pstat[bar]。

第26页图片中设备的爆燃容积V=2.6m3，长径比L/D=1.0，最大允许冲击压力predmax=+0.5bar。通风排气装置的静态响应压力pastat=0.1bar。