GB/T 25285.1-2021 爆炸性环境 爆炸预防和防护 第1部分:基本原则和方法.pdf
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爆炸危险通常与设备、防护系统和元件所处理、使用或释放的材料和物质有关,也与制造设备、防护 系统和元件的材料有关。其中一些释放的物质在空气中会经历燃烧过程。燃烧过程通常伴有大量的热 释放,同时会产生压力及释放有害物质。与燃烧不同,爆炸基本上是反应区域(火焰)在危险爆炸性环境 中的自行传播。一且危险爆炸性环境被有效点燃源点燃,与之有关的潜在危险就释放出来。 4.2.2和4.2.3中列出的安全特性描述了与安全有关的可燃性物质特性。材料特性和安全特性用于 爆炸危险识别。 需要注意,这些安全特性不是常量,而是(例如)与测量采用的技术有关。而且对于粉尘来说,列出 的安全数据仅作为推荐值,因为这些值与粉尘颗粒大小和形状、湿度及添加剂(甚至微量的浓度)有关。 对于特定的应用,宜对设备中出现的粉尘试样进行试验,得出的数据用于危险识别
4.2.4危险爆炸性环境出现的可能性
危险爆炸性环境出现的可能性取决于下列方面: 可燃性物质的存在; 可燃性物质(如气体、蒸气、薄雾、粉尘)的扩散程度; 可燃性物质在空气中的浓度在爆炸范围内; 点燃后足以造成伤害或破坏的爆炸性环境的量 在评定危险爆炸性环境出现的可能性时,需要考虑现场存在的物质经化学反应、分解和生物过程可 能形成的危险爆炸性环境, 如果无法估计危险爆炸性环境出现的可能性,则应假定这样的环境始终存在
桥梁工程GB/T25285.12021
可燃性物质应被视为能形成危险爆炸性环境的材料,除非对其特性的调查表明,在与空气的混 合物中,爆炸不能自行传播。在评定危险爆炸性环境出现的可能性时,需要考虑现场存在的物 质经化学反应、分解和生物过程可能形成的危险爆炸性环境
b)可燃性物质的扩散程度
气体、蒸气和薄雾的本质特性决定了它们具有很高的扩散程度并足以形成危险爆炸性环 对于粉尘,如果颗粒尺寸等于或小于0.5mm,则足以形成危险爆炸性环境。 注1:在现实中出现的大量薄雾、悬浮微粒和各类粉尘,其微粒尺寸均在0.001mm~0.1mm之间 注2:可燃性飞絮是一种类型的粉尘(ⅢA类,见GB/T3836.1),包括纤维(例如棉/碳/黄麻纤维),其 寸大于0.5mm,可能与空气形成危险爆炸性环境, 应注意,即使杂混物中的每种可燃性物质均不在爆炸范围内,杂混物中也可能发生爆炸
当散布在空气中的可燃性物质的浓度达到最低值(爆炸下限)时,爆炸是可能的。 最大值(爆炸上限)时,爆炸将不会发生。 注3:有些物质化学性能不稳定,如乙炔和环氧乙烷,即使在缺乏氧气时也能发生放热反应,因此爆炸上限 为100%。 爆炸极限随温度和压力不同而变化。通常,爆炸上、下限间的范围随压力和温度的升高而变 宽。在可燃性物质与氧气混合的情况下,其爆炸上限远高于空气混合物。 如果可燃性液体的表面温度高于爆炸下限温度点,则能够形成危险爆炸性环境(见6.2.1.2)。 注4:在远低于爆炸下限温度点(LEP)的温度下,杂混物(如气溶胶和薄雾)可能成为爆炸性混合物 与气体和蒸气相比较,粉尘的爆炸极限意义不同。粉尘云通常是不均匀的。由于粉尘在大气 中的沉积和扩散、散落,粉尘的浓度波动较大,当存在可燃性粉尘沉积时,通常认为危险爆炸性 环境可能形成
评定出现的爆炸性环境的量是否存在危险决定于爆炸的可能效应(见4.4)。
首先,应确定哪些类型的点燃源是可能的以及哪些是与设备(或元件、防护系统)相关的。第5章考 虑了不同的点燃源。应评定可能接触危险爆炸性环境的所有点燃源的意义。 随后,所有设备相关点燃源的点燃能力应与可燃性物质的点燃特性相比较(见4.3.2)。 该步骤应形成设备、元件或防护系统的所有潜在点燃源的完整列表。随后,对潜在点燃源变为有效 点燃源的可能性进行评定,也需要考虑维护和清洁等作业时可能产生的点燃源
应确定危险爆炸性环境的点燃特性。相关数据如: 最小点燃能量(见GB/T3836.12); 爆炸性粉尘环境的最低点燃温度(见GB/T3836.12); 爆炸性气体环境的自燃温度(见GB/T3836.11)
为有效点燃源的可能性,按下列方式对潜在点燃
连续或频繁出现的点燃源; 在很少情况下出现的点燃源; 在极少情况下出现的点燃源。 对于使用的设备、防护系统和元件,这种分类应视为等效于下列情况: 正常运行期间出现的点燃源; 仅由于出现故障才可能出现的点燃源; 仅由于出现罕见故障才可能出现的点燃源。 注:可采取保护措施使点燃源失效(见6.4)。 如果无法估计有效点燃源出现的可能性,则应假定有效点燃源始终存在
4.4估计爆炸可能产生的效应
为了估计爆炸可能产生的效应,需要考虑下列因素,例如: 火焰和热气体; 热辐射; 压力波; 飞出的碎片; 有危险的物质释放。 上述后果与下列因素有关: 可燃性物质的物理和化学性质: 危险爆炸性环境的量和界限、封闭情况; 考虑障碍物的周围环境的几何形状; 外壳和支承结构的强度; 受危险危及人员的个体防护装备: 受危险危及物体的物理性能。 为了使用者估计对人、家畜或财产的预期损害以及受危害场所的大小,需要提供爆炸后果的信息 当的信息应是用户说明的一部分。 注:设备、防护系统和元件的使用者,评定工作场所的爆炸风险及选择适当的设备、防护系统和元件时,本程序也能 作为指南,
如果爆炸性环境触及受热表面,则可能发生点燃。不仅热表面本身能成为点燃源,而且与热表面接 触或被热表面点燃的粉尘层和可燃固体也能成为爆炸性环境的点燃源(见5.2)。 受热表面引起点燃的能力取决于特定物质与空气混合物的类型和浓度。随着温度的升高和受热表 面面积的增大,点燃能量增大。另外,触发点燃的温度与受热物体的尺寸和形状、邻近表面的浓度梯度、 热表面周围爆炸性气体的流速有关,且某种程度上还与表面的材料有关系。因此,例如在相当大的受热 空间(大约1L或更大)内,爆炸性气体或蒸气环境能够被低于按照GB/T3836.11或其他等效方法测定 的表面温度点燃。另一方面,对于一个凸面而非凹面的受热体,点燃则需要较高的表面温度;例如球状 或管状物体,最低点燃温度随着其直径的减小而升高。当一种爆炸性环境物质经过受热表面时,由于接 触时间短,点燃可能需要较高的表面温度。如果爆炸性环境与热表面接触的时间相对较长,则能发生初 级反应(例如冷焰),从而生成更易点燃的分解产物,加速原来环境的点燃。 除了容易识别的诸如散热器、干燥箱、加热线圈及其他产品的热表面,机械和机器加工过程也能导
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致危险温度。这些过程也包括把机械能转换成热能的设备、防护系统和元件,即各种摩擦离合器和机械 噪纵的制动器(例如车辆和离心分离器上)。另外,轴承、轴通道、密封压盖等的所有活动部件,如果没有 进行充分的润滑也能成为点燃源。在活动部件的密封壳体内,外物的侵入或轴心偏移也能导致摩擦,进 而导致表面温度升高,在某些情况下,温度甚至升高很快。 热表面也可能通过其他点燃源加热吸收体产生,例如电磁波(见5.8和5.9)和超声波(见5.11)。 还需要考虑由于化学反应(例如与润滑剂和清洁剂的化学反应)引起的温度升高。 焊接和切削工作中的点燃危险见5.2。 防止热表面引起点燃危险的保护措施见6.4.2。如果热表面全部或部分由其他条款更具体地覆盖, 则这些条款应适用,见6.4.4、6.4.9、6.4.10、6.4.12
5.2火焰和热气体(包括热颗粒)
温度通常高于1000℃时的燃烧反应伴有火焰。热气体是反应的产物,并且在含尘和/或烟炭火焰 中,还会产生炽热的固体颗粒。火焰及其热反应的产物或其他高温(未燃烧)气体能够点燃爆炸性环境, 即使是很小的火焰,也是最有效的点燃源。 如果设备、防护系统或元件的内部及外部或者在装置的相邻部件内存在爆炸性环境,并且如果这些 地方中有一处发生点燃,则火焰能够通过开口(例如通风管道)传播到其他地方。预防火焰传播需要专 门设计的保护措施(见6.5), 焊接或切割时产生的焊屑是具有很大表面的颗粒,因此,它们也是最有效点燃源, 防止火焰和热气体引起点燃危险的保
5.3机械产生的冲击、摩擦和磨削
由于摩擦、冲击或研磨加工如磨削,能产生与固体材料分离的微粒,并且在分离过程中由于施加能 量使颗粒变热。如果这些颗粒含有可氧化的物质,例如铁或钢,则它们能发生氧化过程,从而达到更高 的温度。这些颗粒(火花)能够点燃可燃性气体和蒸气以及某些粉尘/空气混合物(尤其是金属粉尘/空 气混合物),在沉积的粉尘中,火花能引起焖燃,从而成为爆炸性环境的点燃源。 需要考虑石粒或杂散金属等异物进设备、防护系统和元件造成火花, 滑动摩擦,即使是在类似的黑色金属之间及在某些陶瓷之间的摩擦,也能产生热点及与磨削火花类 以的火花。这些都能引起爆炸性环境点燃。 当不锈钢受到冲击、摩擦或磨削时,很容易产生热表面,从而成为有效点燃源。在摩擦或磨削的情 况下施加高接触压力还会产生火花。 铁锈和轻金属(例如铝和镁)及其合金之间的撞击能够引起铝热反应,也能引起爆炸性环境点燃。 轻金属钛和锆与足够坚硬的材料撞击或摩擦时,即使没有铁锈也能够产生引燃火花。 焊接和切削工作中的点燃危险见5.2。 防止机械火花引起点燃危险的保护措施见6.4.4
电气设备和元件的电火花和热表面(见5.1)能成为点燃源。下列情况下能够产生电火花和热表面: 电路断开和闭合时; 连接松动; 杂散电流(见5.5); 一过载和冷却不足; 一短路。 应明确指出,特低电压(ELV.例如小于50V)是防止人身触电的保护,不是防止爆炸的措施。尽管
防止电气设备和元件引起点燃危险的保护措施见6.4.5。
5.5杂散电流、阴极防腐措施
下列原因可能使导电系统或系统的导电部件产生杂散电流: 发电系统的回流电流,尤其是在电气化铁路和大型焊接系统附近,例如,当轨道和敷设在地下 的电缆护套等导电电气系统元件降低了该回流电流通路的电阻时; 电气装置故障造成的短路或接地故障; 磁感应(例如靠近大电流装置或射频装置,见5.8); 一 雷电(见5.7); 一 一地面架空线感应。 如果能够传导杂散电流的系统部件被断开、被连接或桥接,即使在电位差很小的情况下,也会由于 电火花和/或电弧的作用而点燃爆炸性环境。另外,由于这些电流通路发热也能产生点燃, 采用外加电流阴极防腐措施,也可能存在上述点燃危险。然而,如果使用阳极保护,则不可能出现 电火花引起的点燃危险,除非阳极为铝或镁金属。 防止杂散电流和阴极防腐引起点燃危险的保护措施见6.4.6.
在一定条件下静电能产生引燃放电。带电荷的绝缘导电部件的电荷放电能够很容易导致引燃火 花。对于由非导电材料(多数为塑料以及其他材料)制成的带电荷部件,也可能出现刷形放电。在特殊 青况下,在快速分离过程中(例如,薄膜越过滚筒、传动带,或由于导电和非导电材料的组合),也可能出 见传播型刷形放电。也可能出现散装材料造成的锥形放电和电子云放电, 根据放电能量大小,火花、传播型刷形放电、锥形放电和电子云放电,能够点燃各种类型的爆炸性环 竟。刷形放电几乎能够点燃所有的爆炸性气体和蒸气环境。根据现阶段掌握的知识,能排除刷形放电 点燃爆炸性粉尘/空气环境。 防止静电引起点燃危险的保护措施见6.4.7。 注:关于静电危害的更多信息见GB/T3836.26和GB/T3836.27
如果在爆炸性环境中出现雷电,通常会造成点燃。此外,避雷器达到较高温度时也具有点燃的可 能性。 强大电流从雷电击中的地方流过,这些电流能够在冲击点附近生成火花, 即使没有雷电电击,雷暴雨也能够使设备、防护系统和元件产生很高的感应电压并能导致点燃 危险。 防止雷电引起点燃危险的保护措施见6.4.8。 5.810*Hz~3×10Hz射频(RF)电磁波
5.810Hz3×10Hz射频RF)电磁波
所有产生和使用射频电气能量的系统(射频系统)都发射电磁波,例如无线电发射器或用于熔炼、烘 干、萍火、焊接、切割等的工业或医疗射频发生器 位于辐射场内的所有导电部件都具有接收天线的作用。如果场强足够大,并且接收天线足够长,这 些导电部件能够在爆炸性环境中引起点燃。例如,接收到的射频能量在与导电部件接触或断开过程中, 能够使细导线发热或产生火花。接收大线获得的能量能够导致点燃,主要取决于发射器和接收大线之 间的距离,以及在特定波长接收天线的规格尺寸和射频功率
防止射频频谱内电磁波引起点燃危险的保护措施见6.4.9
5.93×10Hz~3×1015Hz电磁波
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该频谱范围内的辐射(光辐射),尤其是当聚焦时,能够被爆炸性气体或固体表面吸收成为点燃源 列如,如果物体使辐射集中在一起(例如起透镜作用的瓶子、聚焦反射器),则阳光能够引起点燃。 在一定条件下,强光源(持续或闪烁)的辐射被粉尘颗粒大量吸收,致使这些颗粒成为爆炸性气体或 沉积粉尘的点燃源。 激光辐射(例如在通信装置、距离测量装置、勘测仪、光学仪表中),即使距离很远,未聚焦的射束的 能量或功率密度也能够高到足以引起点燃。还有,当激光光束射到固体表面时或当激光光束被环境中 或受污透明部件上的粉尘颗粒吸收时,也出现发热过程。 应注意,产生辐射的设备、防护系统和元件(例如灯管、电弧、激光等),本身就是5.1和5.4中定义的 点燃源。 防止该频谱范围内电磁波引起点燃危险的保护措施见6.4.10
由于吸收能量,例如,X射线管和放射性物质等产生的电离辐射能点燃爆炸性环境(尤其是有粉尘 频粒的爆炸性环境)。此外,由于放射源内部吸收辐射能,导致放射源本身温度升高能超过周围爆炸性 环境的最低点燃温度。 电离辐射能造成化学分解或其他反应,导致产生高活性基或不稳定化合物,能引起点燃, 注:这种辐射也能通过分解作用,造成爆炸性环境(例如水电离辐射分解产生氧气和氢气混合物)。 防正电离辐射引起点燃危 .4.11
使用超声波时,电声换能器发射的大部分能量被固态或液态物质所吸收。因此会造成暴露在超声 波中的物质温度升高,在极端情况下可能产生点燃。 在爆炸性环境中,如果特定的吸收体将声能转换成热点,超声波驻波场或传播的超声波能点燃爆炸 性环境。吸收体的最危险位置是驻波场(n入/2)的第一声压波腹点或传播波的第一声压最大值。 在液体中,如果位于液体表面的特定吸收体将声能转换成热点,耦合到液体中的聚焦超声能点燃液 本上方的爆炸性环境。空化现象(例如出现在超声波清洗槽中)不能引起液体上方爆炸性环境的点燃。 防止超声波引起点燃危险的保护措施见6.4.12
.12绝热压缩和冲击波
在绝热或接近绝热压缩的情况下及在冲击波中,能够产生高温点燃爆炸性环境(和沉积粉尘)。此 类温度的升高主要决于压缩比,而非压力差, 注1:在空气压缩机的压力管路中和与这些管路连接的容器中,会因润滑油雾压缩点燃而产生爆炸 例如,在高压气体突然泄压到管道的过程中可产生冲击波。在这个过程中,冲击波以超音速向低压 力区域传播,当它们被管道的弯道、缩颈、连接法兰、隔断阀等衍射或反射时,能产生极高的温度。 注2:容装有高氧化性气体(例如纯氧或含氧浓度较高的气体环境)或不稳定气体的设备、防护系统和元件,在绝热 压缩、冲击波乃至纯气流的作用下,由于润滑剂、密封垫甚至结构材料能被点燃,设备、防护系统和元件能成 为有效点燃源。如果由此导致设备、防护系统和元件破坏,其中一些部件将点燃周围的爆炸性环境。 防止绝热压缩和冲击波引起点燃危险的保护措施见6.4.13
放热反应(包括粉尘自燃
当热量产生速度超过向周围环境的散热速度时,放热反应能成为点燃源。多数化学反应都是放
反应。反应是否能够达到很高温度,取决于反应系统的体积/表面比、环境温度和滞留时间以及其他因 素。这种高温能导致爆炸性环境点燃,也能造成焖燃和/或燃烧, 注1:不能在粉尘层中自持燃烧或焖燃的材料在分散在空气中时仍可能会产生粉尘爆炸。 放热反应包括自燃物质与空气的反应、碱金属与水的反应、可燃性粉尘自燃、饲料生物加工处理引 起自身发热、有机过氧化物的分解或聚合反应。 注2:关于粉尘积聚自燃特性的测定,见EN15188, 催化剂也能引起产生能量的反应(例如氢气/空气环境和铂)。 注3:有些化学反应(例如高温分解和生物加工处理)也能导致产生可燃性物质,它们又与周围空气形成爆炸性 环境。 一些结构材料与化学制品(例如铜与乙炔、重金属与过氧化氢)化合作用时,能发生剧烈反应引起 点燃。 某些物质的化合作用,无其是均匀散布时(例如铝/铁锈或糖/氯酸盐),受到冲击或摩擦作用时会产 主剧烈的反应(见5.3)。 防止化学反应引起点燃危险的保护措施见6.4.14。 注4:由于化学反应时的热量不稳定性、反应产生高温和/或快速生成气体,也能产生危险,这些危险在本文件中没 有考虑
根据危险爆炸性坏境和有效点燃源同时存在的必要性,以及第4章描述的爆炸预期的效应,直接以 列顺序得出爆炸预防和爆炸防护的基本原理。 a)预防: 1)避免或减少出现危险爆炸性环境。主要通过改变可燃性物质的浓度使其处于爆炸范围之 外,或者使氧气浓度低于极限氧浓度值(LOC)来实现。 2)避免出现任何潜在的有效点燃源, b)防护: 1)通过防护措施停止爆炸和/或把爆炸效应限制到容许的程度,例如隔离、泄压、抑制、耐爆。 与上述两种措施不同,这种措施充许发生爆炸。 可以仅采用一种上述预防或防护原理,消除风险或使风险最小化。也可以综合使用这些方法。 避免出现危险爆炸性环境始终应是第一选择。 出现危险爆炸性环境的可能性越大,对预防有效点燃源措施要求的程度就越高,反之亦然。 为了能够选择适当的措施,对每一种独立的情况都应制定防爆安全方案 在爆炸预防和爆炸防护措施的计划中,需要考虑到正常运行情况,包括起动和停机。此外,还需要 虑可能出现的技术故障以及符合GB/T15706的可预见的误用。采用爆炸预防和防护措施,需要全 了解实际情况,并且应具有丰富的经验。因此建议寻求专家的指导
避免出现爆炸性环境或减少危险爆炸性环境的量
6.2.1.1置换或减少能够形成爆炸性环境的物质的量
如果可能,应用非可燃性物质或不能形成危险爆炸性环境的物质替换可燃性物质 应将可燃性材料的量降至合理的最低量
6.2.1.2限制浓度
GB/T25285.12021
6.2.2设备、防护系统和元件的设计和制造
容装可燃性物质的设备、防护系统和元件在进行设计阶段,应努力做到将可燃物质始终封闭在 系统中。 宜尽可能使用难燃的材料制造
例如,这可通过将设备在空间上隔离或在设 备之间加装防护装置来实现。即使在大流量的可燃性物质时,也应始终将可燃性物质分成小批量,并且 在每处只保持少量可燃性物质,这对安全是有利的
6.2.2.2避免或减少可燃性物质的释放
为了使设备、防护系统和元件外部由可燃性物质泄漏造成的爆炸风险降至最低程度,在设计、制造 和操作时应使其不会泄漏并保持密封性。尽管如此,实践表明在某些情况下仍可能出现少量泄漏,在承 受动态压力的密封件和衬垫处,例如在泵的密封圈处,或在采样处,可能出现少量泄漏。 通过将逸出的蒸气封闭并转移到不存在点燃危险的场所等方式,能防止在释放点附近出现危险爆 炸性环境。 在设备、防护系统和元件设计时需要考虑这一情况。应采取措施限制泄漏速率和防止可燃性物质 的扩散。必要时,应安装泄漏检测仪。应特别注意下列方面。 结构材料的选择,包括密封垫、接合件、密封填料和保温层的材料,并考虑可能的腐蚀、磨损和 被处理加工物质相互作用的危险。 涉及密封性的配件(见附录A)。活动连接件的数量和尺寸保持在必要的最小值。 涉及完整性的管道。可以通过例如适当防冲击保护或适当安放实现。挠性管道保持最少。 设置排放和局部通风装置以控制微量泄漏。 可拆卸的连接件应配置密封接头 填料和清料操作。考虑使用蒸气平衡系统并 量和尺寸保持最少
6.2.2.3通风稀释
通风对控制可燃性气体和蒸气释放的影响很重要。它可用于设备、防护系统和元件的内部和外部 注:GB3836.14中给出了利用通风对气体和蒸气危险场所进行控制和分类的有关内容 对于粉尘,通常只有当粉尘从起源位置排放(局部排放)并且可靠地防止可燃性粉尘危险沉积时,通 风才能提供充分的防护 应预期粉尘在正常运行或故障期间(例如在转运点或者在检查和清洁口)从设备、防护系统及元件 的开口处释放。既可通过在含有粉尘的设备、防护系统及元件内部建立稍低于环境压力(负压吸人)的
6.2.2.4避免粉尘堆积
GB/T25285.12021
危险场所可能取决于某些设备、防护系统和元件的设计和使用,并且在规划设计和规定用途时将具 考虑在内(见GB3836.14和GB/T12476.3) 避免有效点燃源所需要采取措施的程度取决于危险爆炸性环境出现的频率和持续时间。 注1:下文使用“气体”或“气体/蒸气”术语时,也包括薄雾环境。 预计危险爆炸性气体出现的量不要求采取专门预防措施的场所,在本文件含义内应被视为非危险 场所。 注2:考虑到粉尘的沉降和粉尘层扩散可能形成危险爆炸性环境,对可燃性气体/蒸气和可燃性粉尘规定了不同的 分区。 鉴于这种情况,与可燃性气体/蒸气相比,需要采取其他措施避免可燃性粉尘的有效点燃源
6.3.2气体/蒸气分区
可燃性气体/蒸气形成的危险场所分区如下。 0区 可燃性物质以气体、蒸气或薄雾的形式与空气形成的爆炸性环境,连续出现或长期存在或频繁 出现的场所。 注1:这些情况一般出现在容器、管道和储罐等的内部。 b)1区 可燃性物质以气体、蒸气或薄雾的形式与空气形成的爆炸性环境,在正常运行条件下偶尔可 能出现的场所。 注2:该区也包括: ·靠近区附近; ·靠近进料口附近; ·靠近投料口和排料口周围; 由玻璃、陶瓷和类似材料制成的易碎设备、防护系统和元件附近; 的
可燃性物质以气体、蒸气或薄雾的形式与空气形成的爆炸性环境,在正常运行条件下不可能出 现,如果出现也是短时间存在的场所。 注3:该区也包括0区或1区周围的场所。
可燃性粉尘积层、沉积和堆积应视为形成爆炸性环境的另一原因。 可燃性粉尘形成的危险场所分区如下。 a)20区 爆炸性环境以空气中可燃性粉尘云的形式,持续地或长期地或频繁地存在的场所。 注1:这些情况一般发生在容器、管道和储罐等的内部 b)21区 爆炸性环境以空气中可燃性粉尘云的形式,在正常运行时偶尔可能出现的场所。 注2:该区也包括靠近粉末投料和排料点附近的区域,以及在正常运行中可能出现粉尘层,并且可燃性粉尘与 空气的混合物可能达到爆炸浓度的场所
c)22区 爆炸性环境以空气中可燃性粉尘云的形式,正常运行时不可能出现,如果出现也是短时间存在 的场所。 注3:该区也包括容装粉尘并因泄漏形成沉积粉尘的设备、防护系统和元件附近的场所(例如磨房,粉尘从磨 粉机上逸出然后沉积下来)
6.4设备、防护系统和元件避免有效点燃源的设计和制造要求
当设备、防护系统和元件在危险场所中使用时,通过考虑第5章描述的点燃过程,检查并判断是否 能出现点燃危险。如果可能有点燃危险,应从危险场所消除点燃源。如果不可能做到这一点,考虑下 因素采取6.4.2~6.4.14所述的保护措施。 这些措施应使点燃源变得没有危险,或应减少有效点燃源出现的可能性。通过设备、防护系统和元 适当的设计和结构,通过操作程序,以及通过适当的测量和控制系统(见6.7)能够实现这一目的。 防护措施的程度取决于危险爆炸性环境出现的可能性和潜在爆炸的影响。这可通过区分设备的不 设备保护级别(EPL)来确定。这些级别反映了不同区域的要求。 下面是确定设备保护级别(EPL)的依据。 Ga级和Da级: Ga级和Da级设备,其设计应使之能按照制造商设定的运行参数发挥功能,并能保证具有很 高的保护等级。 Ga级设备用于爆炸气体、蒸气、薄雾与空气形成的混合物连续出现、长期存在或频繁出现的爆 炸性环境; Da级设备用于可燃性粉尘与空气形成的混合物连续出现、长期存在或频繁出现的爆炸性 环境。 Ga、Da级设备,即使是在设备出现罕见故障的情况下,仍能保证必要的保护等级,其保护措施 如下: ·一个保护措施失效时,至少有第二个独立的保护措施提供必要的保护等级;或者 ·同时出现两个各自独立的故障时,仍保证必要的保护等级。 Gb级和Db级: Gb级和Db级设备,其设计应使之能按照制造商设定的运行参数发挥功能,并能保证具有高 的保护等级。 Gb级设备用于可能出现气体、蒸气、薄雾与空气形成的混合物的爆炸性环境 Db级设备用于可能出现可燃性粉尘与空气形成的混合物的爆炸性环境。 Gb、Db级设备,即使在通常必需考虑的频繁出现的干扰或设备故障情况下,仍能保证必要的 保护等级。 Gc级和Dc级: Gc级和Dc级设备,其设计应使之能按照制造商设定的运行参数发挥功能,并保证具有一般的 保护等级。 Gc级设备用于不可能出现,即使出现也是偶尔出现或短时间存在的蒸气、薄雾与空气形成的 混合物的爆炸性环境。 Dc级设备用于不可能出现,即使出现也是偶尔出现或短时间存在的可燃性粉尘与空气形成的 混合物的爆炸性环境。 Gc、Dc级设备保证在正常运行时必要的保护等级。 设备保护级别(EPL)和区之间的关系在附录B中说明
当设备、防护系统和元件在危险场所中使用时,通过考虑第5章描述的点燃过程,检查并判断是否 出现点燃危险。如果可能有点燃危险,应从危险场所消除点燃源。如果不可能做到这一点,考虑下 素采取6.4.2~6.4.14所述的保护措施。 这些措施应使点燃源变得没有危险,或应减少有效点燃源出现的可能性。通过设备、防护系统和元 当的设计和结构,通过操作程序,以及通过适当的测量和控制系统(见6.7)能够实现这一目的。 防护措施的程度取决于危险爆炸性环境出现的可能性和潜在爆炸的影响。这可通过区分设备的不 备保护级别(EPL)来确定。这些级别反映了不同区域的要求。 下面是确定设备保护级别(EPL)的依据。 Ga级和Da级: Ga级和Da级设备,其设计应使之能按照制造商设定的运行参数发挥功能,并能保证具有很 高的保护等级。 Ga级设备用于爆炸气体、蒸气、薄雾与空气形成的混合物连续出现、长期存在或频繁出现的爆 炸性环境; Da级设备用于可燃性粉尘与空气形成的混合物连续出现、长期存在或频繁出现的爆炸性 环境。 Ga、Da级设备,即使是在设备出现罕见故障的情况下,仍能保证必要的保护等级,其保护措施 如下: ·一个保护措施失效时,至少有第二个独立的保护措施提供必要的保护等级;或者 ·同时出现两个各自独立的故障时,仍保证必要的保护等级。 Gb级和Db级: Gb级和Db级设备,其设计应使之能按照制造商设定的运行参数发挥功能,并能保证具有高 的保护等级。 Gb级设备用于可能出现气体、蒸气、薄雾与空气形成的混合物的爆炸性环境 Db级设备用于可能出现可燃性粉尘与空气形成的混合物的爆炸性环境。 Gb、Db级设备,即使在通常必需考虑的频繁出现的干扰或设备故障情况下,仍能保证必要的 保护等级。 Gc级和Dc级: Gc级和Dc级设备,其设计应使之能按照制造商设定的运行参数发挥功能,并保证具有一般的 保护等级。 Gc级设备用于不可能出现,即使出现也是偶尔出现或短时间存在的蒸气、薄雾与空气形成的 混合物的爆炸性环境。 Dc级设备用于不可能出现,即使出现也是偶尔出现或短时间存在的可燃性粉尘与空气形成的 混合物的爆炸性环境。 Gc、Dc级设备保证在正常运行时必要的保护等级。 设备保护级别(EPL和区之间的关系在附录B中说明
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根据危险爆炸性环境的类型(气体/蒸气/薄或可燃性粉尘物质)和设备的类别,应符合下列对设 防护系统和元件的通用要求。 a)用于爆炸性气体/空气、蒸气/空气和薄雾/空气环境的设备、防护系统和元件: Gc级:应避免能连续出现或频素出现(例如,在设备、防护系统和元件正常运行期间)的点 燃源。 ·Gb级:除了应避免Gc级的点燃源之外,还应避免在罕见情况下(例如,由于设备、防护系 统和元件的故障引起)能出现的点燃源。 ·Ga级:除了避免Gb级的点燃源之外,还应避免仅在非常罕见的情况下(例如,由于设备 防护系统和元件的罕见故障引起)能出现的点燃源。 b)用于爆炸性粉尘/空气环境的设备、防护系统和元件: ·Dc级:应避免能连续出现或频素出现(例如,在设备、防护系统和元件正常运行期间)的点 燃源。这适用于粉尘云以及粉尘层的点燃。也包括限制表面温度防止在长期处于热暴露 的沉积粉尘的点燃。 ·Db级:除避免Gc级所规定的点燃源之外,还应避免仅在罕见情况下能出现(例如,由于设 备、防护系统和元件的故障)的点燃源。这也适用于粉尘云以及粉尘层的点燃 ·Da级:除避免Gb级所规定的点燃源之外,还应避免仅在非常罕见情况下能出现(例如,由 于设备、防护系统和元件的罕见故障)的点燃源。这也适用于粉尘云以及粉尘层的点燃。 c)所有级别的设备、防护系统和元件: ·设计这些不同的级别时,也需要考虑可燃性物质的不同特性。 ·如果危险爆炸性环境含有几种不同类型的可燃性气体、蒸气、薄雾或粉尘,通常应以专门 研究结果为依据制定保护措施。 只有各种类型的点燃源被识别并被有效控制后,才可用避免有效点燃源作为唯一的措施(见6.4.2 14)。 6.4.2~6.4.14中规定了从区域划分到不同级别的设备对避免点燃源的具体要求
确定由热表面引起的危险见5.1。 如果由热表面引起的危险已被识别,根据危险爆炸性环境的类型(气体/蒸气/薄雾或粉尘为可燃性 物质)和设备的级别,设备、防护系统和元件应符合下列要求。 a 用于爆炸性气体/空气、蒸气/空气和薄雾/空气环境的设备、防护系统和元件: ·Ga级:所有能接触危险爆炸性环境的设备、防护系统和元件表面的温度,即使在罕见故障 情况下也不应超过可燃性气体或可燃性液体的自燃温度(℃)的80%。 ·Gb级:所有能接触危险爆炸性环境的设备、防护系统和元件表面的温度,在正常运行期间 和在故障情况下均不应超过可燃性气体或液体的自燃温度(℃)。然而,如果不能排除气 体或蒸气能被加热到表面温度,则表面温度不应超过气体或液体的自燃温度(℃)的80% (见5.1)。仅在罕见故障情况下才可超过这些限值。 ·Gc级:所有能接触危险爆炸性环境的设备、防护系统和元件表面的温度,在正常运行期间 均不应超过气体或液体的自燃温度(℃)。 ·所有级别的设备、防护系统和元件:在特殊情况下,如果有确切证据证实不会出现点燃,则 也可超过上述温度限值(见5.1)。因小于1S的冲击、摩擦或磨削接触引起的机械火花或 快速生成热表面应符合6.4.4的要求。每次小于1s的反复接触应视为连续接触。 b)用于爆炸性粉尘/空气环境的设备、防护系统和元件: ·Da级.所有能接触粉尘云的表面的温度.即使在罕见故障情况下也不应超过所涉及的粉尘
云的最低点燃温度(℃)的三分之二。此外,能沉积粉尘的表面的温度应比所涉及的粉尘 能形成的最厚粉尘层的最低点燃温度低一个安全值(见GB/T3836.15);即使在罕见故障 情况下也应确保这一点。如果不知道粉尘层的厚度,应假定可预见的最厚的粉尘层。 Db级:所有能接触粉尘云的表面的温度,即使在故障情况下,也不应超过所涉及的粉尘云 的最低点燃温度(℃)的三分之二。此外,可能沉积粉尘的表面的温度应比所涉及的粉尘 层的最低点燃温度低一个安全值(见GB/T3836.15);即使在故障情况下也应确保这一点。 ·Dc级:所有能接触粉尘云的表面的温度,在正常运行期间均不应超过粉尘云的最低点燃温 度(℃)的三分之二。此外,能沉积粉尘的表面的温度应比所涉及的粉尘层的最低点燃温 度低一个安全值(见GB/T3836.15)。 ·所有级别的设备、防护系统和元件:在特殊情况下,如果有确切证据证实不会出现点燃,则 也可超过上述温度限值(见5.1)。因小于1s的冲击、摩擦或磨削接触引起的快速生成热 表面应符合6.4.4(见5.3)的要求。每次小于1s的反复接触应视为连续接触
6.4.3火焰和热气体
确定由火焰和热气体引起的危险见5.2。 如果涉及热固体颗粒(例如飞溅火花),见6.4.4(机械产生的冲击、摩擦和磨削)和6.5有关火焰传 看的要求。 如果由火焰和/或热气体引起的危险已被识别,根据不同的级别,设备、防护系统和元件应符合下列 要求。 所有级别:除下述情况之外,不允许出现明火。 Ga、Da级:除了消除明火之外,火焰形成的气体(例如用于惰化排出的气体)或其他受热气体 也不充许出现,除非采取了特殊的预防措施,例如限制温度或消除易燃微粒。 Gb、Db级和Gc、Dc级:只有火焰被安全封闭,并且设备部件的外表面温度不超过6.4.2规定的 温度,才充许装置有火焰。此外,对于封闭火焰的设备、防护系统和元件(例如特殊加热系统), 应确保外壳能够承受火焰的影响,并且火焰不能扩散至危险场所。如果燃烧所需的空气来自 危险爆炸性环境可能发生或只在偶尔短时间内发生的场所,则应通过实施适当的保护措施来 防止危险(见6.5)。 即使在故障情况下,Gb和Db级装置也不应产生有效点燃源
6.4.4机械产生的冲击、摩擦和磨削
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在某些情况下,有可能通过涂敷防止轻金属与铁锈机械接触,如果涂敷非导电材料如塑料,需要防 静电措施。涂敷不宜含有较高的铝成分。 例如用湿润的方法处理,能降低机械产生的可引起点燃的火花或快速生成热表面出现的可能性 宜考虑到与润湿介质的可能反应.见GB/T3836.29
6.4.5电气设备和元件
确定电气设备和元件引起的危险见5.4。 如果由电气设备引起的危险已被识别,则设备、防护系统和元件应符合相关防爆安全标准要求。爆 炸性环境中的电气设备和元件应按照国家的相关标准(例如GB/T3836等)进行设计、制造、安装和维 护(适用时)。
6.4.6杂散电流和阴极防腐
确定杂散电流和阴极防腐引起的危险见5.5。 如果由杂散电流和/或阴极防腐引起的危险已被识别,根据危险爆炸性环境的类型(气体/蒸气/薄 或粉尘状可燃性物质)和设备的级别,设备、防护系统和元件应符合下列要求。 a)所有级别:属于电气设备的一部分或靠近电气设备的系统的所有导电部件应按GB/T3836.15 进行保护。 b Ga、Da级和Db级:应对设备的所有导电部件,以及按照GB/T3836.15对与电气设备不相邻 的导电部件进行电位均衡。在属于电位均衡系统的导电墙封闭的位置内,允许与该要求不 致。如果系统的导电部件安装在0区、20区和21区(例如储罐中的通风和吸入管道),应首先 把它们加人电位均衡系统中。这些要求应列人使用信息中(见第7章)。 Gb级:应提供与Ga、Da级保护措施等同的保护措施。然而,对于不靠近电气设备的系统的导 电部件,例如,当由导电系统的互联部件形成的均衡系统,如管道网或广泛的接地系统已经存 在,允许不使用特殊的措施如另加电桥来均衡电位。 在断开或闭合系统导电部件的连接之前,例如拆卸管道的连接件和部件时,如果互相连接的完 整性可能受到损害,则应提供横截面足够大的连接线构成的桥路。这些要求应列人使用信息 中(见第7章)。 d Gc、Dc级:除频繁出现的杂散电流引起电弧或火花之外,一般可不必满足Ga或Da级和Gb或 Db级的要求,如电位均衡。 应对具有外加电流阴极防腐的系统提供特殊保护措施。 关于埋地金属罐和相关管道的保护,见EN13636
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Gc、Dc级:通常,只有当引燃放电频素出现时(例如不能充分导电的传动带情况),才需要采取 接地要求以外的措施。 注2.对这一间题的其他信息见GB/T3836.26
Ga、Da级和Gb、Db级的防护措施:雷电传导路径的实现应确保预热、点燃火花或喷射火花不能成 为危险爆炸性环境的点燃源。这也适用于更远距离的雷击。 这些措施的实施至少应确保能控制半径为30m的雷电。 雷电防护措施的效果或配置不应损害其他防护措施,例如阴极腐蚀防护。 除电线外,可靠导电连接的金属设备部件也视为金属部件和接地连接之间的导体 等电位连接以及电路点和与管道连接的设计应确保在雷电电流中不会产生火花或危险加热 管道上合适的连接件是焊接标记或螺栓或法兰上用于放人螺钉的螺纹孔。 对于Ga、Da级设备,这些连接的尺寸应能承受雷电的电流。 此外,对于Ga、Da级设备,过电压保护系统应安装在危险场所之外。 Gc、Dc级的防护措施:避雷器不是必需的,因为雷电与危险爆炸性环境同时发生的概率可视为是极 低的。如有必要,可采取组织预防措施(例如在维护期间)。 确定由雷电引起的危险见5.7。 如果由雷电引起的危险已被识别,则设备、防护系统和元件应符合下列要求: 一所有级别:装置应采用适当的雷电防护措施。 应防止0区和20区之外出现的雷电影响对0区和20区造成有害影响,例如可在合适的地方安装 过电压保护系统。对于接地保护的油罐装置或与油罐电气绝缘的导电系统的元件,应进行等电位连接, 并设置一个环形接地电极系统。这些要求应列人使用信息中(见第7章)。 雷电防护措施不应削弱符合6.4.6规定的阴极防腐措施。 注:电防护见GB/T21714。
6.4.91×10*Hz~3×10Hz射频(RF)电磁波
确定由射频电磁波引起的危险见5.8 如果由射频电磁波引起的危险已被识别,则设备、防护系统和元件应符合下列要求。 所有级别: ·在连续辐射的情况下应限制输出功率;或 ·在脉冲辐射的情况下应限制输出能量 ·在可能含有危险爆炸性环境的场所内最近的发射部件和接收天线(见5.8)之间,各个方向 都应保持一个安全距离。 注1:输出功率和输出能量的限值见GB/T3836.1。 对于具有定向模式的发射系统,应注意安全距离与方向有关。还应注意,根据射频源的输出功率 天线增益和工作频率,射频源甚至可能设置在几千米远。如有疑问,应通过测量确定安全距离。 如果不能保证适当的安全距离,应采取特殊保护措施,例如屏蔽。 注2:例如国家电讯管理部门颁布的电磁干扰水平运行许可证,相应的无线电干扰防护标识或有关无线电干扰等 级的资料信息,不能说明该装置或其辐射场是否产生点燃风险。 所有级别的射频系统也应符合6.4.5的要求
确定由该频谱范围电磁波引起的危险见5.9
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应注意,产生辐射的设备、防护系统和元件(例如灯管、电弧、激光等),本身也能是5.1和5.4中定义 点燃源。 如果由3×1011Hz~3×1015Hz电磁波引起的危险已被识别,根据不同级别,设备、防护系统和元 应符合下列要求。 a)所有级别:通过共(谐)振吸收能够引起点燃的装置不允许使用(见5.9)。 b)Gc、Dc级:如果满足下列条件,能够产生辐射、并且已被认可或适用于存在该级别对应危险爆 炸性环境的场所的电气设备(见6.4.5)允许使用: 1)辐射脉冲的能量或连续辐射的能量通量(功率)被限制在不能点燃危险爆炸性环境的低 值;或者 2)辐射被安全封闭起来,确保: ·安全地防止从外壳泄漏的能够点燃危险爆炸性环境的辐射进人危险场所,并且不会 出现由于辐射原因能够点燃外壳外部危险爆炸性环境的热表面;和 ·危险爆炸性环境不能进入外壳内部,或者外壳内部的爆炸不能传播到危险场所。 正常运行期间应确保满足这些要求。 C Gb、Db级:在罕见情况下(例如故障),也应保证上述条件。 d)Gc、Dc级:即使在非常罕见的情况下(例如罕见故障),也应保证上述条件。 注:当辐射完全被吸收物吸收时,对如用于气体和蒸气/空气混合物中的光辐射设备等一些应用,见GB/T3836.22 和GB/T3836.1
确定电离辐射引起的危险见5.10。 如果由电离辐射引起的危险已被识别,根据不同级别,设备、防护系统和元件应符合下列要求。 a)所有级别:对于辐射源运行所需的电气系统,应符合6.4.5的要求。 对激光的保护措施见6.4.10。 b)Gc、Dc级:如果满足下列条件,允许使用产生电离辐射的电气设备: 1)辐射脉冲的能量或连续辐射的能量通量(功率)被限制在不能点燃危险爆炸性环境的低 值;或者 2)辐射被安全封闭起来,确保: ·安全地防止从外壳泄漏的能够点燃危险爆炸性环境的辐射进人危险场所,并且不会 出现由于辐射原因能够点燃外壳外部危险爆炸性环境的热表面;和 ·危险爆炸性环境不能进入外壳内部,或者外壳内部的爆炸不能传播到危险场所。 正常运行期间应确保满足这些要求 c)Gb、Db级:在罕见的情况下(例如故障),也应保证上述条件。 d)Ga、Da级:即使在非常罕见情况下(例如罕见故障),也应保证上述条件
确定超声波引起的危险见5.11。 本条的信息仅适用于由声功率引起的点燃危险。对于关联的电气系统需要考虑6.4.5。 注1:具体应用见GB/T3836.1。 如果由超声波引起的危险已被识别,根据不同的级别,设备、防护系统和元件应符合下列要求: 所有级别:超声波的频率不允许大于10MHz,除非表明没有分子共振吸收,证实在相关情
下不存在点然危险。 对危险爆炸性环境中的频率不超过10MHz的超声波适用下列要求。 所有级别:只有确保工作流程安全性的情况下,才可允许有超声波。在强超声场中电力弱电施工组织设计,应始终避 免使用容易着火的吸声材料(例如棉花,即在干赫兹频率下),因为燃烧的吸声材料可能点燃危 险爆炸性环境,而与危险爆炸性环境类型无关, 整个声场中任何一点的声压级不应超过170dB(re.20μPa),除非证明不可能点燃。该阈值适 用于气体、蒸气和粉尘的危险爆炸性环境,因为在该國值以下这些环境达不到临界温度 注2:这是因为即使在具有100%吸声率的固体中(5kHz时),也没有达到临界温度。该阈值包括6dB的安全裕 度,并考虑到2dB的测量不确定度(k=1)。 对与危险爆炸性环境接触的液体中的频率不超过10MHz的超声波适用下列要求。 所有级别:液体表面的声强不应超过400mW/mm,除非证明不可能点燃。在该阈值以下,穿 透液体表面的吸声固体不能产生临界温度。 注3:该阈值相对于实验确定的乙醚点燃极限包含20%的安全裕度,并考虑到8%(k=1)的测量不确定度。阅值 代表所有气体和蒸气,包括二硫化碳 在不符合该阈值的应用中,应通过其他方式排除点燃 防止超声波点燃源成为有效点燃源的其他方法可能是: 排除穿透液体表面且具有与液体类似声阻抗的吸声体,即与液体的声阻抗不同的一个数量 级;或 排除在空间上固定并穿透液体表面的吸声体;或 穿透液体表面的吸声体的声透射时间限制在3s以内。 应按照附录D确认是否符合阈值
6.4.13绝热压缩和冲击波
确定绝热压缩和冲击波引起的危险见5.12。 如果由绝热压缩和/或冲击波引起的危险已被识别,根据不同的级别,设备、防护系统和元件应符合 下列要求。 Ga、Da级:应避免能引起压缩或冲击波、造成点燃的工艺过程。即使在罕见故障情况下也应 确保这一点。按照惯例,例如,存在高压力比的系统,如果系统部件之间的滑道和阀能慢慢打 开,则能够消除有危险的压力和冲击波。 Gb、Db级:仅在罕见故障情况下才允许能引起绝热压缩或冲击波的操作。 Gc、Dc级:在正常运行期间应防止出现能够点燃危险爆炸性环境的冲击波或压缩。 如果必须使用含有高氧化气体的设备、防护系统和元件,宜采取特殊措施防止点燃结构材料和辅助 材料。
6.4.14放热反应(包括粉尘自燃)
确定放热反应引起的危险见5.13。 如果由放热反应引起的危险已被识别,则设备、防护系统和元件应符合下列要求1”: 所有级别:在任何可能的情况下,应避免具有自燃倾向的物质。 当必须处理这样的物质时,应针对每一具体情况采取必要的保护措施。可采取下列保护措施: 惰化:
由于潜在化学反应的多样性市政工艺、技术,在本文件中规定所有需要的预防措施是不现实的。因此,需要寻求专家的指导
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