粉尘爆炸泄压规范.docx

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粉尘爆炸泄压规范

目次

前言

本标准代替GB/T15605-2008《粉尘爆炸泄压指南》.

本标准是对GB/T15605-2008进行修订的标准.

本标准与GB/T15605-2008对比，主要有如下变化：

——GB/T15605-2008是推荐性标准，本标准是强制性标准；

——增加了《建筑设计防火规范》《可燃性粉尘环境用电气设备第1部分：

通用要求》、《耐爆炸设备》、《抑制爆炸系统》和《爆炸泄压装置技术要求》的规范性引用文件（2008版的第2章，本版的第2章）；

——增加了围包体、粉尘爆轰、热失控反应、异相混合物、理论泄压面积、真空消除器、无火焰爆炸泄压、无火焰爆炸泄压装置、基准泄压元件、气氛惰化、完全气氛惰化、粉体惰化、完全粉体惰化等术语，删除了开启压力、动开启压力、泄爆压力上升速率、最大泄爆压力上升速率、泄压元件、当量直径、长径比、火焰长度/外部峰值压力、反冲持续时间、最大反冲力、耐爆性等术语，修改了泄爆压力、最大泄爆压力、泄压面积、泄压装置、爆破片/爆破膜、等术语（2008版的第3章，本版的第3章）；

——2008版的第4章“爆炸泄压的应用”改为本版第4章“一般要求”.本版第4章的重要改动为：

增加了在没有采取其它预防或控制爆炸措施的情况下，应采用爆炸泄压措施的条款；增加了允许不采用泄压措施的豁免条款；增加了泄压导管的一般规定；将“4.4容器、筒仓、管道组合系统内的爆炸泄压”调整到“5.4互相连通的容器系统的爆炸防护”（2008版的第4章；本版的第4章）；将“4.2建筑物的爆炸泄压”调整到“4.4建构筑物的泄压”（2008版的4.2；本版的4.4）；

——修改了容器泄压面积：

2008版采用VDI3673:

2002的计算方法，本版采用EN14491:

2012的计算方法（2008版的第5章；本版的第5章）；

——将“5.3建筑物泄压面积计算”调整到“附录B建（构）筑物泄压面积的计算”，并修改了计算方法：

2008版采用VDI3673:

2002的计算方法，本版采用EN14491:

2012的计算方法（2008版的5.3；本版的附录B）；

——修改了管道泄压相关规定：

强调应综合运用隔爆、提高耐爆炸性和相连容器的爆炸保护来实现管道爆炸保护，泄压不是管道保护的优先选择.规定了泄压口间距的计算公式（2008版的第4.3节；本版的第5.5节）；

——2008版的第6章“火焰及压力的危害”、第8章“反冲力”整合为本版的第6章“泄压设计的补充考虑”（2008版的第6章、第8章；本版的第6章）；

——2008版的第7章“泄压导管”整合至本版的第5.6节（2008版的第7章；本版的第5.6节）.

——2008版的第9章“杂混物”整合至本版的第5.7节“异相混合物”（2008版的第9章；本版的第5章）；

——删除了2008版的第10章“泄压装置”，新制定了标准“GBXXX爆炸泄压装置技术要求（与本标准同时发布）”（2008版的第10章）；

——增加了“使用说明”（本版的第7章）；

——2008版的第11章“维修”改为本版的第8章“安装、检查、维护与维修”；

——2008版的“附录A特殊输送系统面积计算”，整合至本版的第5.3节“特殊的粉尘云条件”（2008版的附录A；本版的第5.3节）；

——2008版的附录B“设计举例”调整为本版的附录D“泄压面计算举例”（2008版的附录B；本版的附录D）；

——2008版的附录C“计算泄压面积时确定被保护容器/料仓的长径比”调至本版的附录E（2008版的附录A；本版的附录E）；

——增加了资料性附录：

外滤式袋式除尘器和旋风除尘器的设计举例（本版的附录A.1和附录A.2）；

——增加了资料性附录“导向板”（本版的附录F）；

——增加了规范性附录：

一直强度的斗式提升机爆炸泄压设计（本版的附录C）.

本标准除1、2、3章，4.1.3，4.1.5，4.2.1，4.4.4和4.5.6b）外的全部技术内容为强制性.

本标准的附录A、附录B、附录D、附录E和附录F为资料性附录.

本标准的附录C为规范性附录.

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草.

请注意本文件的某些内容可能涉及专利.本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任.

本标准由国家安全生产监督管理局提出.

本标准由全国安全生产标准化技术委员会粉尘防爆分技术委员会归口.

本标准起草单位：

东北大学、沈阳因斯福环保安全科技有限公司、沈阳新光航宇安全系统有限公司、中钢集团安全环保研究院、上海华理安全装备有限公司，苏州德尔格环保设备有限公司，上海化工研究院.

本标准主要起草人：

钟圣俊，苗楠，徐炘，王志，赵丹力，吴晓煜，乐友邦，吴全龙，王世洪，肖秋平.

本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

——GB/T15605—1995.

——GB/T15605—2008.

粉尘爆炸泄压规范

1范围

本标准规定了粉尘爆炸危险场所工艺设备爆炸泄压设计、安装、检查维护与维修的要求.

本标准适用于可燃粉尘.

本标准不适用于有毒性或腐蚀性的粉尘、烟花爆竹、火炸药、含能材料或其它不需要助燃气体能自身发生爆炸的粉尘.

本标准不适用于可能发生粉尘爆轰或热失控反应的设备.

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件.凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件.

GB12476.1可燃性粉尘环境用电气设备第1部分：

通用要求

GB50016建筑设计防火规范

GB/T15604粉尘防爆术语

GB/T16426粉尘云最大爆炸压力和最大压力上升速率测定方法

GB/T24626耐爆炸设备

GB/T25445抑制爆炸系统

GB/TXXX爆炸泄压装置技术要求（与本标准同时发布）

3术语和定义

GB/T15604、GB/T16426界定的以及下列术语和定义适用于本文件.为便于使用，以下重复列出了GB/T15604中的某些术语和定义.

3.1

围包体enclosure

内部存在空间，围包可燃粉尘的物体，包括房间、建筑物、容器、设备和管道等.

3.2

爆炸泄压explosionventing

泄压，泄爆

一种控制围包体内爆炸压力的防护方法，通过打开预先设计的泄压口，释放未燃混合物与燃烧产物，防止压力上升超过设计强度以保护围包体.

3.3

粉尘爆轰dustdetonation

火焰速度超过原始粉尘云中音速的粉尘爆炸现象.

[GB/T15604-2008，定义2.12]

3.4

热失控反应runawayexothermicreactions

当反应条件产生微小变化时，导致反应速率发生剧烈变化的放热反应.

3.5

异相混合物hybridmixture

杂混物

不同相态的可燃物质与空气的混合物.

3.6

受控爆炸压力reducedexplosionoverpressure

pred

采取了爆炸控制措施后，受保护围包体内发生爆炸的压力峰值.

注：

如果爆炸控制措施为爆炸泄压，受控爆炸压力也称泄爆压力.

3.7

最大受控爆炸压力maximumreducedexplosionoverpressure

pred,max

系统地改变可燃物的浓度所测得的受控爆炸压力pred的最大值.

注：

如果爆炸控制措施为爆炸泄压，最大受控爆炸压力也称最大泄爆压力.

3.8

静开启压力staticactivationpressure

pstat

按标准的测试方法，通过压力缓慢上升使泄压装置动作的内外压力差.

3.9

几何泄压面积geometricventingarea

AV

在考虑流通截面积减小的情况下，包括背压支撑装置、约束装置和爆炸泄压后的残留部件，爆炸泄压时泄压口的最小流通截面积.

3.10

有效泄压面积effectiveventingarea

AE

对于有惯性的泄压装置，达到同样泄压效果的基准泄压元件的几何泄压面积.

注：

“同样泄压效果”用达到同样的最大受控爆炸压力pred,max来衡量.

3.11

理论泄压面积requiredventarea

A

爆炸泄压效率为理想值（EF=1）时爆炸泄压所需的泄压面积.

3.12

泄压效率ventingefficiency

EF

为有效泄压面积与几何泄压面积的比值，表示泄压装置因为存在惯性或灭火元件而降低泄压效果的无量纲数.

示例：

某泄爆门的几何泄压面积为1m2，如果实际测试表明其泄压效果与0.7m2的基准泄压元件的泄压效果一致，则其有效泄压面积为0.7m2，其泄压效率为0.7.

注：

基准泄压元件的泄压效率为1.

3.13

泄压导管ventingduct

用于将泄压口引向安全区域的管道.

3.14

真空消除器vacuumbreaker

防止容器在内压下降到低于环境压力时发生损坏的设备.

3.15

爆炸泄压装置explosionventingdevice

泄压装置，泄爆装置

采用爆炸泄压方法保护围包体的装置，在正常作业时封闭泄压口，在爆炸时打开泄压口释放爆炸压力.

3.16

无火焰爆炸泄压flamelessexplosionventing

无火焰泄压，无火焰泄爆

一种可以防止火焰传播到被保护设备和泄压装置的外部，并降低爆炸对外部造成危害的爆炸泄压方法.

3.17

无火焰爆炸泄压装置flamelessexplosionventingdevice

无火焰泄压装置，无火焰泄爆装置

带有灭火元件，采用无火焰爆炸泄压方法保护围包体的装置.

3.18

基准泄压元件baselineventingelement

单位面积重量小于0.5kg·m-2且在惯性作用下不阻碍泄压过程的泄压元件.

示例：

爆破板.

3.19

爆破板rupturepanel

爆破膜

一种不能重新关闭泄压口，且不能再次使用的爆炸泄压装置，它在一定的开启压力下破裂打开泄压口.

3.20

泄爆门explosionventingdoor

一种可重用爆炸泄压装置，它在预定的开启压力下打开泄压口，且在泄压后能自动或手动关闭泄压口.

3.21

气氛惰化atmosphereinerting

通过向被保护系统内充入惰化气体，使系统内混合物不能形成爆炸性环境，或增加混合物点燃难度的防爆技术.

3.22

完全气氛惰化absoluteatmosphereinerting

气氛惰化技术的一种，由于被保护系统内惰化气体的比例浓度足够高，无论可燃物与含氧混合气体的比例如何变化都不会形成爆炸性环境.

3.23

粉体惰化dustinerting

向可燃粉尘中添加不可燃粉尘以提高其点燃能量使得粉尘混合物在正常的工况中点燃的风险非常低或使其不可爆的方法.

3.24

完全粉体惰化absolutedustinerting

向可燃粉尘中添加不可燃粉尘直至其不可爆的防爆方法.

4一般规定

4.1通则

4.1.1如果不满足以下要求之一，则粉尘爆炸危险场所的工艺设备应采取爆炸泄压措施保护：

a）已经有效采取了以下爆炸防护措施的一种：

1）采取完全气氛惰化措施；

2）采用符合GB/T24626要求的耐爆炸设备；

3）按GB25445采取爆炸抑制措施；

4）采取完全粉体惰化措施；

b）同时满足以下条件的输送管道：

1）管道与容器之间采取了爆炸隔离措施；

2）管道内部无粉尘积累，且管道内部粉尘云的浓度不大于粉尘爆炸极限的25%；

示例：

1——管道内部无粉尘积累，且管道内部粉尘云的浓度不大于粉尘爆炸极限的25%，无需采取爆炸泄压措施保护的管道；

2——隔爆翻板阀；

3——管道强度高于最大受控爆炸压力，且长度满足隔爆翻板阀安装距离的要求；

4——除尘器.

图1无需采取爆炸泄压措施保护的管道示例

c）设备内存在爆炸危险环境的容积小于0.2m3，且已采取其它有效的爆炸预防措施；

注：

容积小于0.2m3的设备仍然存在爆炸危害，其它控爆措施包括：

预防点火源和预留安全距离且限制人员接近等安全管理措施等.

d）除尘系统的干净空气室及其下游的排风管道；

e）插入式除尘器.

4.1.2如果采用爆炸泄压保护的围包体位于建（构）筑物内，且泄压时存在二次爆炸风险或可能对人员造成危害，则应采用泄压导管将泄压口引到建（构）筑物外，或采用无火焰爆炸泄压装置.

4.1.3如必须向封闭的、为挡风雨而非永久性操作的空间（如筒仓顶层）泄压，则此空间也应进行泄压.

宜采用整个屋顶泄压.

4.1.4泄压装置的有效泄压面积应不小于理论泄压面积.

4.1.5泄压口附近应设置足够的危险区域和警示标志，危险区域宜按照以下方法设置：

火焰区域向外延伸1m的范围，火焰长度和火焰宽度应按6.1的要求计算.

示例：

1——泄压口；

LF——火焰长度；

WF——火焰宽度；

图2泄压口附近危险区域的平面示意图

4.1.6泄压装置的设计和安装应不使人员受到泄压危害，且不产生危险的抛射物.

4.1.7应使用探测装置感知泄压装置的开启，并发出声光报警信号和/或启动停机程序.该探测装置应符合GB12476.1的要求.

4.2爆炸泄压设计

4.2.1爆炸泄压设计应评估爆炸在设备之间传播的可能性，如果存在爆炸在设备之间传播的风险，则宜采取隔爆措施.

4.2.2围包体的理论泄压面积应按以下两种方法之一确定：

a）第5章规定的计算方法；

b）实验测试.

4.2.3如果人孔或清扫口设计为具有泄压功能，则应符合GBXXX《粉尘爆炸泄压装置技术要求》的规定.

4.2.4最大受控爆炸压力pred,max不应超过被保护围包体上所有未设计为具有泄压功能部件的设计强度，包括阀门、视镜、人孔、清扫口等，不包括软管.

4.2.5爆炸泄压设计应有设计文档，文档包括其依据的数据应在泄压装置的生命周期内维护.

4.2.6如果设备、与该设备连通的其它设备或设备所处理的物料发生变更，则应重新评估现有泄压设计和泄压装置的适用性.

4.2.7泄压装置的静开启压力pstat应根据被保护设备内正常操作压力及其波动范围，尽可能选取较低的值.

4.3容器的爆炸泄压

4.3.1容器容积应允许不包括其内障碍物的体积，例如，除尘器脏空气室容积应允许不包括其内的滤袋、滤筒或其它过滤介质包围的容积，附录A.1给出了脏空气室容积的计算方法.

4.3.2如果容器内部有障碍物，则应保证泄压过程不被障碍物阻挡，例如，滤袋或滤筒不应遮挡泄压口，设计示例见附录A.1；如果无法避免障碍物阻挡泄压口，则应在泄压面积计算中采用合理的泄压效率.

4.3.3如果容器上无法设置足够的泄压面积，则应首先考虑综合应用爆炸泄压和其它爆炸控制技术（例如爆炸抑制和耐爆炸设计）；如果综合应用爆炸控制技术仍不可行（例如大型筒仓），则应在风险评估报告中注明设备内发生粉尘爆炸事故可能出现的后果，并减少作业人员在相关区域停留的时间.

4.3.4旋风除尘器的泄压口可设置在出风管道的顶部或除尘器主体的肩部（环绕分布在出风管道周围），旋风除尘器的设计示例见附录A.2.

4.3.5如果容器需要泄压但难以设置泄压口，则应在与其相连的管道上设置泄压口，此时泄压面积为管道的截面积，容器的强度应不小于按此泄压面积计算出的pred,max，设计示例见附录A.2.

4.3.6如果容器设置有插入式除尘器，且插入式除尘器无泄压设计，则容器泄压面积的计算应考虑插入式除尘器脏空气室的容积.

4.3.7如果容器顶部设置有独立的非插入式除尘器，则除尘器与容器之间应采取爆炸隔离措施，且除尘器应采取泄压措施.

4.3.8袋式除尘器的泄压口应设置在脏空气室；如果干净空气室需要泄压，则脏空气室和干净空气室应同时设置泄压口.

4.3.9采用爆炸泄压方法保护的防爆设备，应标明容器的耐压强度，且耐压强度不低于最大受控爆炸压力pred,max.

4.4建（构造）筑物的泄压

4.4.1有粉尘爆炸危险的房间或建筑物各部分应采用爆炸泄压方法加以保护.泄压可利用房间窗户、外墙或屋顶来实现.

4.4.2泄压口附近应设置足够的安全区，使人员不会受到危害，且使有关安全的设备和主要设备的操作不受到影响.

4.4.3采用侧面泄压方式时，应设置坚固栏杆以防人员摔落.应采用不形成大的带锋利边的碎片的材料.普通玻璃或类似的易碎材料，不应用作泄压装置的材料.如果采用安全玻璃，应考虑防止碎片飞出的安全措施.

4.4.4建（构）筑物的泄压面积应符合GB50016的要求，宜符合附录B的要求.

4.5管道的爆炸泄压

4.5.1管道的爆炸防护措施应优先考虑在管道和容器的连接部位附近的管道上设置爆炸隔离装置和/或提高管道强度使其足以承受预期的最大受控爆炸压力.

4.5.2以下情况应对管道采取爆炸泄压措施：

a）管道内的预期爆炸压力超过管道的强度；

b）管道内压力升高可能导致与管道相连的容器内发生喷射点火.

4.5.3在管道上设置泄压口时，如果管道有弯头或内部障碍，应优先考虑在弯头和障碍处进行泄压.

4.5.4管道上的泄压装置的静开启压力，应不大于与管道相连设备上的泄压装置的静开启压力.

4.5.5除斗式提升机以外的管道的泄压口的间距应按5.5规定的方法计算，且每个位置的泄压面积应不小于管道的截面积.

4.5.6如果斗式提升机的强度未知，则泄压设计应符合以下要求：

a）应在顶部或头部侧面，每3m3设置有效泄压面积不小于0.14m2的泄压装置，且采用导向板将头部侧面的泄压方向朝上.如斗式提升机的顶部或头部侧面无法设置满足上述要求的泄压面积，则应设置尽可能大的泄压面积；

b）宜在箱体和底部的侧面，每6米的位置设置有效泄压面积不小于箱体截面积的泄压装置；

c）泄压装置的静开启压力应不大于0.01MPa.

示例：

a）单腿斗式提升机泄压设计示意图

b）双腿斗式提升机泄压设计示意图

图3斗式提升机的泄压设计示意图

4.5.7如果斗式提升机的强度已知，则泄压设计应符合4.5.6或附录C的要求.

4.6泄压导管

4.6.1泄压导管的设计强度应不小于被保护设备的强度.

4.6.2爆炸泄压装置应紧靠被保护设备的壁面，泄压元件离设备壁面的距离不应大于泄压导管的水力直径.

4.6.3除了4.6.4规定的情形，泄压管道末端不应被封闭.

4.6.4为了防止雨雪进入，应允许使用轻质覆盖物（单位面积重量<0.5kg/m2）封闭泄压管道末端，但轻质覆盖物不应成为危险的抛射物.

注：

典型的轻质覆盖物包括橡胶圈固定的塑料板等.

5泄压面积计算

5.1一般要求

5.1.1泄压面积应根据以下参数进行计算，计算举例见附录D：

a）设备的有效容积V；

b）最大受控爆炸压力pred,max，即最大泄爆压力；

c）粉尘的爆炸特性参数：

最大爆炸压力pmax，爆炸指数KSt；

d）设备的长径比L/D；

e）泄压装置的静开启压力pstat；

f）泄压装置的泄压效率EF.

5.1.2最大爆炸压力pmax，爆炸指数KSt应按GB/T16426规定的方法确定.

注：

本标准中的KSt即GB/T16426中的Kmax.

5.1.3泄压装置的静开启压力pstat和泄压效率EF应按GB/TXXXX规定的方法确定.

5.1.4计算泄压面积时，如果静开启压力的相对允差r不超过±25%，则可以使用静开启压力pstat的标称值，否则，应使用静开启压力范围的最大值（（1+r）×pstat）.

5.1.5如果泄压装置的泄压效率<1，则几何泄压面积AV应按式

（1）计算：

（1）

5.1.6如果设备用于具有不同爆炸特性参数的粉尘，则应分别计算泄压面积并取最大值，或采用pmax的最大值和KSt的最大值计算泄压面积.

5.2独立容器的泄压

5.2.1如果满足公式的应用条件，则独立容器的泄压面积应按式

（2）或式（5）计算：

a）如果0.01MPa≤pred,max＜0.15MPa，则：

（2）

（3）

（4）

b）如果0.15MPa≤pred,max＜0.20MPa，则：

（5）

式中：

A——泄压面积，单位为m2；

V——容器容积，单位为m3；

式

（2）和式（5）的应用条件如下：

——容器容积：

0.1m3≤V≤10000m3；

——泄压装置的静开启压力：

pstat≤0.1MPa，且如果pstat<0.01MPa，则取pstat=0.01MPa；

——最大受控爆炸压力：

0.01Mpa

——pmax与KSt：

如果1MPa·m·s-1≤KSt≤30MPa·m·s-1，则0.5MPa≤pmax≤1MPa；

如果30MPa·m·s-1

——容器内点火前的初始条件：

——绝对压力≤110kPa；

——氧浓度≤21%；

——温度：

（-20~60）℃

注1：

如果爆炸特性参数校正到实际的工艺条件，且在上述温度范围外，则计算公式仍可应用.

——长径比：

1≤L/D≤20；

注2：

长径比L/D的计算示例见附录E.

5.2.2如果5.2.1中公式应用条件中的任意一项不能满足，则应验证公式的适用性.

5.3特殊的粉尘云条件

5.3.1如果采用气力输送向容器进料，且进料口接近顶部中心轴线，则泄压面积应按式（6）或式（7）计算：

a）如果容器高度L≤10m，则按式（6）计算：

（6）

b）如果容器高度L＞10m，则按式（7）计算：

（7）

（8）

（9）

（10）

式中：

L/D——容器的长径比；

DF——进料管线的直径，单位为m；

DZ——容器的有效直径，单位为m.

式（6）和式（7）的应用条件如下：

——进料方式：

在料仓上方轴向、中心位置，通过直径为DF的管道，向无障碍物的料仓内进料（不考虑测量装置）；

——容器容积：

10m3≤V≤250m3；

——最大输送风量：

Q≤2500m3h-1；

——最大输送风速：

vL≤30ms-1；

——进料管线的直径：

DF≤0.3m；

——泄压装置的静开启压力：

pstat≤0.01MPa；

——最大受控爆炸压力：

0.01MPa＜pred,max≤0.2MPa，且pred,max≥（1+2r）pstat，r为pstat的相对允差；

——粉尘最大爆炸压力：

pmax≤0.9MPa；

——粉尘爆炸指数粉尘爆炸指数爆炸：

5MPams1≤KSt≤30MPams1.

5.3.2如果采用气力输送向容器和筒仓进料，且进料管道安装在靠近顶部边沿切向进料，则泄压面积应按式（11）计算：

（11）

（12）

（13）

式中：

如果0.01MPa≤pred,max≤0.1MPa，则k=1；

如果0.1MPa＜pred,max≤0.17MPa，则k=2；

DZ应按式（10）计算.

式（11）的应用条件如下：

——通过一根直径DF≤0.2m的管道切向进料；

——没有障碍物（不考虑检测设备）的圆形容器/筒仓；

——容器的容积V：

10m3≤V≤120m3；

——长径比：

1≤L/D≤5；

——最大输送风量：

Q≤2500m3h-1；

——最大输送风速：

vL≤30ms-1；

——泄压装置的静开启压力：

pstat≤0.01MPa；

——最大受控爆炸压力pred,max：

0.01MPa＜pre