粉塵爆炸性危險區(qū)域在散糧筒倉系統(tǒng)的劃分

王自良

摘 要：粉塵爆炸危險環(huán)境區(qū)域的合理劃分對建筑結(jié)構(gòu)、工藝和電氣設(shè)備選型、粉塵控制及運行管理等具有重要的指導(dǎo)意義。散糧筒倉系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)糧食粉塵泄漏，從而導(dǎo)致粉塵爆炸危險。本文就爆炸性危險區(qū)域在散糧筒倉系統(tǒng)中的劃分方面進行了論述。

關(guān)鍵詞：粉塵釋放源;爆炸性粉塵環(huán)境;危險區(qū)域;散糧筒倉系統(tǒng)

Abstract：The reasonable division of the hazardous environment area of dust explosion is of great significance to the construction， process and electrical equipment selection， dust control and operation management. In the process of production， the bulk grain storage system will cause a grain dust leakage， which will lead to the danger of dust explosion. This paper discusses the division of dust explosive hazardous area in the bulk grain silo system.

Key words：Source of dust release; Explosive dust atmosphere; Hazardous area; Bulk grain silo system

中圖分類號：TU892

1 糧食粉塵的特點及風(fēng)險

1.1 糧食粉塵的特點

糧食粉塵屬于可燃性粉塵，是糧食細(xì)微分裂后的固體顆粒，尺寸在500 μm以內(nèi)，可懸浮在空氣中，也可依靠自身重量從大氣中沉淀下來，與空氣混合后能燃燒或發(fā)熱，在大氣氣壓和正常溫度下能與空氣形成爆炸性混合物[1]。糧食粉塵屬于非導(dǎo)電性粉塵，電阻率大于103 Ω·m。采用通風(fēng)稀釋的方法預(yù)防糧食粉塵爆炸，粉塵環(huán)境出現(xiàn)的時間很短或暫時不會出現(xiàn)，但會導(dǎo)致粉塵堆積形成粉塵層。粉塵層一旦遇到快速的空氣流動干擾會轉(zhuǎn)換成粉塵云，從而形成爆炸性粉塵環(huán)境。

1.2 糧食粉塵帶來的風(fēng)險

糧食粉塵通過釋放源散布到空氣中，形成與空氣混合的粉塵云，濃度在一定范圍內(nèi)會形成爆炸性環(huán)境。當(dāng)粉塵云的濃度很高時，不會有爆炸危險，但隨著濃度逐步下降，就會進入爆炸范圍。粉塵云的濃度很低時，也不會有爆炸危險，但如果不能及時由通風(fēng)除塵設(shè)施清除，隨著粉塵逐步沉積，就會產(chǎn)生粉塵層。

爆炸性粉塵環(huán)境由粉塵釋放源形成，但不是每個釋放源都會形成爆炸性粉塵環(huán)境，這取決于周邊環(huán)境。粉塵釋放源可以是某一個點，也可以是某一個部位，也包括能夠擴散形成粉塵云的粉塵層[2]。

由粉塵層引起的危險主要包括3個方面：①建筑物內(nèi)如果發(fā)生初級爆炸，沖擊波使粉塵層上揚，形成粉塵云，并產(chǎn)生比初級爆炸破壞作用更大的二次爆炸。②粉塵層長期堆積，由于自發(fā)熱產(chǎn)生自燃或被過熱的設(shè)備點燃，引起火災(zāi)，成為爆炸性環(huán)境的點火源。

③粉塵層被擾動形成具有爆炸性危險的粉塵云，被點燃并導(dǎo)致爆炸。因此，粉塵層應(yīng)得到控制，以降低爆炸風(fēng)險。企業(yè)應(yīng)對粉塵爆炸危險場所制定包括清掃范圍、清掃方式、清掃周期等內(nèi)容的粉塵清理制度[3]。

2 糧食粉塵釋放源的識別及分級

2.1 糧食粉塵釋放源的識別

通常，需要確定哪一臺設(shè)備、哪一段工藝或哪些操作可能會出現(xiàn)粉塵泄漏。在生產(chǎn)過程中，糧食輸送、儲存設(shè)施的內(nèi)部會持續(xù)存在粉塵云，糧食輸送、儲存設(shè)施的外部在生產(chǎn)過程中，會因粉塵的泄漏形成粉塵云。對糧食粉塵釋放源的識別，不考慮重大或災(zāi)難性的裝置故障，如糧食儲存設(shè)施的外殼主體結(jié)構(gòu)，及其封閉的管口和人孔;無接頭的輸送管道等的故障;在設(shè)計和結(jié)構(gòu)方面，對防止粉塵泄露給予了適當(dāng)考慮的閥門壓蓋和法蘭接頭等都不應(yīng)視為釋放源。

2.2 糧食粉塵釋放源的分級

對已識別的糧食粉塵釋放源，還需根據(jù)其發(fā)生釋放的頻率和發(fā)生的時間，進行分級[4]。①連續(xù)級釋放源。正常生產(chǎn)過程中，粉塵云持續(xù)的，預(yù)計長時間存在或短期頻繁出現(xiàn)，如糧食輸送、儲存設(shè)施內(nèi)部。②一級釋放源。正常生產(chǎn)過程中，粉塵釋放預(yù)計可能周期性或偶爾發(fā)生，如一個口袋敞開的灌包點或卸料點。③二

級釋放源。正常生產(chǎn)過程中，粉塵釋放預(yù)計不會發(fā)生，即使發(fā)生也不頻繁或短期釋放，如有粉塵沉積的糧食輸送、儲存設(shè)施，偶而或短期被打開的檢查孔。

3 爆炸性粉塵危險區(qū)域劃分

按照發(fā)生頻率和持續(xù)時間，爆炸性粉塵環(huán)境區(qū)域可分為20區(qū)、21區(qū)和22區(qū)3個等級。

（1）20區(qū)。在正常生產(chǎn)過程中，爆炸性粉塵環(huán)境持續(xù)的，長期存在或短期頻繁出現(xiàn)的區(qū)域，如輸送管道、輸送和儲存設(shè)施的內(nèi)部。爆炸性粉塵環(huán)境持續(xù)出現(xiàn)的外部區(qū)域，也應(yīng)劃分為20區(qū)。

（2）21區(qū)。在正常生產(chǎn)過程中，爆炸性粉塵環(huán)境有可能出現(xiàn)的區(qū)域。GB 15577-2018《粉塵防爆安全規(guī)程》中第4.8條規(guī)定“21區(qū)應(yīng)為在正常運行時，爆炸性粉塵環(huán)境可能偶爾出現(xiàn)或故障狀態(tài)下出現(xiàn)的區(qū)域?！辈缓线m。在故障情況下出現(xiàn)的爆炸性粉塵環(huán)境，不能作為危險區(qū)域劃分的依據(jù)。

爆炸性粉塵環(huán)境可能出現(xiàn)在糧食輸送、儲存設(shè)施的內(nèi)部區(qū)域。如果筒倉的進出糧作業(yè)不頻繁，生產(chǎn)設(shè)備只在筒倉進出糧時才使用，應(yīng)考慮只有設(shè)備運行時才有粉塵云出現(xiàn)的因素，其內(nèi)部區(qū)域可劃分為21區(qū)。

爆炸性粉塵環(huán)境可能會出現(xiàn)的一些糧食輸送、儲存設(shè)施的外部區(qū)域，根據(jù)IEC60079-10-2-2009《爆炸性環(huán)境10-2：區(qū)域分級--可燃性粉塵環(huán)境》的規(guī)定，通常情況下，距一級釋放源周圍1 m的范圍可考慮劃為21區(qū)。粉塵擴散受到實體結(jié)構(gòu)（墻壁、地板等）限制的地方，可作為21區(qū)的邊界。21區(qū)的范圍取決于形成一級釋放源的幾種粉塵參數(shù)，如粉塵量、流速、顆粒大小和水分含量及粉塵的釋放條件。露天區(qū)域應(yīng)考慮風(fēng)、雨等氣候?qū)?1區(qū)邊界的影響。如在21區(qū)外積聚有粉塵層，考慮粉塵層的范圍及擾動粉塵層會產(chǎn)生粉塵云，需擴大21區(qū)的范圍。

從實際應(yīng)用上考慮，有時會把整個區(qū)域劃分為21區(qū)。我國習(xí)慣按建筑物的分隔，劃分粉塵爆炸危險區(qū)域。用建筑物限制粉塵爆炸危險區(qū)域的擴大，不經(jīng)常開啟的門窗可認(rèn)為具有限制粉塵擴散的功能。如某建筑間隔內(nèi)有一級釋放源，有時會把整個建筑間隔劃分為21區(qū)。如果某個區(qū)域有多個一級釋放源，劃分的21區(qū)幾乎相連，按非21區(qū)選擇設(shè)備經(jīng)濟性不大時，則可考慮把整個區(qū)域都劃分為21區(qū)。

（3）22區(qū)。在正常生產(chǎn)過程中，爆炸性粉塵環(huán)境不可能出現(xiàn)的區(qū)域，即使出現(xiàn)，持續(xù)時間也很短暫。根據(jù)IEC60079-10-2-2009《爆炸性環(huán)境10-2：區(qū)域分級--可燃性粉塵環(huán)境》的規(guī)定，通常情況下，超出21區(qū)或距二級釋放源周圍3 m的范圍可考慮劃為22區(qū)，一個內(nèi)部沒有實體結(jié)構(gòu)限制的21區(qū)，通常被22區(qū)包圍。

粉塵擴散受到實體結(jié)構(gòu)（墻壁、地板等）限制的區(qū)域，可作為22區(qū)的邊界。22區(qū)的范圍，取決于形成二級釋放源的幾種粉塵參數(shù)，如粉塵量、流速、顆粒大小和水分含量及粉塵的釋放條件。對露天區(qū)域，還應(yīng)考慮風(fēng)、雨等氣候?qū)?2區(qū)邊界的影響。如果在22區(qū)外積聚有粉塵層，考慮粉塵層的范圍及擾動粉塵層會產(chǎn)生粉塵云，需擴大22區(qū)的范圍。

從實際應(yīng)用上考慮，有時會把整個區(qū)域劃分為22區(qū)。我國習(xí)慣于按建筑物的分隔，劃分粉塵爆炸危險區(qū)域。用建筑物限制粉塵爆炸危險區(qū)域的擴大，不經(jīng)常開啟的門窗，可認(rèn)為具有限制粉塵擴散的功能。如果某建筑間隔內(nèi)有二級釋放源，則會考慮把整個建筑間隔劃分為22區(qū)。如果某個區(qū)域，有多個二級釋放源，劃分的22區(qū)幾乎相連，按非危險區(qū)選擇設(shè)備經(jīng)濟性不大時，則也可考慮把整個區(qū)域都劃分為22區(qū)。對于故障情況形成的粉塵堆積，如果粉塵堆積能被很快清除或隔離，則該區(qū)域不必劃分為22區(qū)。

4 散糧筒倉系統(tǒng)爆炸危險區(qū)域的劃分

4.1 散糧筒倉系統(tǒng)

散糧筒倉系統(tǒng)是散糧儲存中轉(zhuǎn)的筒倉、工作樓（塔）、灌包間、轉(zhuǎn)接塔、廊道等建筑物及裝卸設(shè)備、輸送設(shè)備、清理設(shè)備及其他輔助設(shè)施的總稱[5]。工作樓（塔）及灌包間的火災(zāi)危險性屬乙類生產(chǎn)的火災(zāi)危險性，筒倉的火災(zāi)危險性屬丙類儲存物品的火災(zāi)危險性。除筒倉外，工作樓（塔）及廊道等產(chǎn)生粉塵的區(qū)域，宜采用開敞式結(jié)構(gòu)[6]。散糧筒倉系統(tǒng)機械化、自動化程度高，正常生產(chǎn)作業(yè)時，無需人員現(xiàn)場操作，不屬于人員密集場所[7]。散糧筒倉系統(tǒng)粉塵區(qū)域的劃分表見表1。

4.2 散糧汽車接收站

散糧汽車接收站包括卸糧罩棚、卸糧孔、接收料斗，糧食通過專用散糧汽車自動卸入卸糧孔，進入料斗，通過輸送設(shè)備轉(zhuǎn)運到其他區(qū)域。在生產(chǎn)過程中，料斗中裝滿糧食，卸糧孔配有通風(fēng)除塵設(shè)施。敞開的卸糧孔周邊3 m范圍應(yīng)屬22區(qū)。敞開的卸糧孔在正常生產(chǎn)情況下，因為有良好的通風(fēng)除塵設(shè)施，釋放的任何粉塵均被吸走，沒有粉塵泄露。因此，該卸糧孔是二級釋放源。卸糧罩棚應(yīng)屬22區(qū)。因為卸糧罩棚內(nèi)有卸糧孔這個二級釋放源，卸糧罩棚的圍擋設(shè)施限制粉塵的擴散，按我國糧食行業(yè)的習(xí)慣，從實際應(yīng)用上考慮，把整個卸糧罩棚內(nèi)部區(qū)域劃分為22區(qū)。料斗內(nèi)部應(yīng)屬20區(qū)。因為在正常生產(chǎn)過程中，料斗內(nèi)部爆炸性粉塵環(huán)境頻繁地或甚至持續(xù)不斷地出現(xiàn)。

4.3 工作樓（塔）和轉(zhuǎn)接塔

工作樓（塔）和轉(zhuǎn)接塔內(nèi)設(shè)備，包括全封閉帶式輸送機、埋刮板輸送機、斗式提升機、稱重系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等都是完全封閉的，用法蘭連接的溜管，實現(xiàn)了設(shè)備之間的搭接，完成了糧食的轉(zhuǎn)運。在正常生產(chǎn)過程中，輸糧設(shè)備內(nèi)部雖有粉塵沉積，除偶而或短期打開的觀察孔外，不會釋放出粉塵，因此應(yīng)為二級釋放源。無接頭的輸糧溜管沒有接頭或采用法蘭連接，內(nèi)部無粉塵沉積，在正常生產(chǎn)過程中，也不會釋放粉塵，因此不應(yīng)是粉塵釋放源。閘閥門內(nèi)部也無粉塵沉積，在正常生產(chǎn)過程中，不會釋放粉塵，因此不應(yīng)視為粉塵釋放源。AQ4229-2013《糧食立筒倉粉塵防爆安全規(guī)范》第4.2條把檢修孔和閘閥門視為二級釋放源，值得商榷。

工作樓（塔）和轉(zhuǎn)接塔內(nèi)的設(shè)備層應(yīng)為22區(qū)。因為設(shè)備層內(nèi)有輸糧設(shè)備這個二級釋放源，有圍墻、地板及頂板限制粉塵的擴散，按我國糧食行業(yè)的習(xí)慣，從實際應(yīng)用上考慮，把整個設(shè)備層內(nèi)部區(qū)域劃分為22區(qū)。AQ4229-2013《糧食立筒倉粉塵防爆安全規(guī)范》中第4.2條把設(shè)備層劃分為21區(qū)，要求較高。工作樓（塔）和轉(zhuǎn)接塔內(nèi)的溜管和閘閥門層應(yīng)為非危險區(qū)。因為輸糧溜管和閘閥門不應(yīng)視為釋放源。

4.4 輸糧廊道

輸糧廊道內(nèi)輸糧設(shè)備采用全封閉帶式輸送機或埋刮板輸送機，糧食的接收、發(fā)放、轉(zhuǎn)接，均采用法蘭連接的溜管。在正常生產(chǎn)過程中，輸糧設(shè)備內(nèi)部雖有粉塵沉積，除偶而或短期打開的觀察孔外，不會釋放出粉塵，因此應(yīng)為二級釋放源。

封閉式輸糧廊道應(yīng)為22區(qū)。因為封閉式輸糧廊道內(nèi)有輸糧設(shè)備這個二級釋放源，有圍墻、地板及頂板限制粉塵的擴散，按我國糧食行業(yè)的習(xí)慣，從實際應(yīng)用上考慮，把整個封閉式輸糧廊道內(nèi)部區(qū)域劃分為22區(qū)。AQ4229-2013《糧食立筒倉粉塵防爆安全規(guī)范》第4.2條把地上封閉式廊道和地下輸糧廊道劃分為21區(qū)，要求較高。

敞開式輸糧廊道應(yīng)為22區(qū)。因輸糧設(shè)備為二級釋放源，考慮到風(fēng)、雨等氣候的影響，可以把輸糧設(shè)備周圍1 m的范圍劃為22區(qū)。按我國糧食行業(yè)的習(xí)慣，從實際應(yīng)用上考慮，把整個敞開式輸糧廊道區(qū)域劃分為22區(qū)。AQ4229-2013糧食立筒倉粉塵防爆安全規(guī)范》，第4.2條把敞開式廊道的轉(zhuǎn)向點、連接點視為一級釋放源，1 m內(nèi)劃分為21區(qū)，1 m以外4 m以內(nèi)區(qū)域劃分為22區(qū)，對釋放源分級要求較高，沒有考慮到風(fēng)、雨等氣候?qū)^(qū)域劃分影響，也值得商榷。

4.5 筒倉內(nèi)部區(qū)域

通常情況下，筒倉內(nèi)部區(qū)域應(yīng)屬20區(qū)。因在正常生產(chǎn)過程中，設(shè)備內(nèi)部爆炸性粉塵環(huán)境頻繁地或甚至持續(xù)不斷地出現(xiàn)[8]。有些筒倉作為糧食儲備庫使用，進出糧作業(yè)很少，筒倉內(nèi)部區(qū)域也可劃分為21區(qū)。

4.6 筒倉外部區(qū)域

筒倉外部區(qū)域應(yīng)屬非危險區(qū)域。因在正常生產(chǎn)過程中，筒倉內(nèi)部的粉塵受到實體結(jié)構(gòu)（墻壁、地板等）等的限制，各種管道、洞孔都有密封防塵措施，不會出現(xiàn)粉塵泄漏。在故障情況下泄漏的粉塵堆積，也會按生產(chǎn)管理要求，及時清除或隔離。AQ4229-2013《糧食立筒倉粉塵防爆安全規(guī)范》第4.2條把倉上層、倉下層劃分為21區(qū)，要求較高。

4.7 糧食輸送設(shè)備

糧食輸送設(shè)備內(nèi)部應(yīng)屬20區(qū)。因在正常生產(chǎn)過程中，設(shè)備內(nèi)部爆炸性粉塵環(huán)境頻繁或甚至持續(xù)不斷出現(xiàn)。

5 結(jié)語

爆炸性危險區(qū)域的準(zhǔn)確劃分，是采取相應(yīng)防爆措施的關(guān)鍵一步，對選擇相應(yīng)保護級別（EPL）的設(shè)備及生產(chǎn)管理措施具有重要的指導(dǎo)意義。散糧筒倉系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)糧食粉塵釋放源，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)情況劃分危險區(qū)域。

參考文獻：

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[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 12476.3-2017 可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第3部分：存在或可能存在可燃性粉塵的場所分類[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

[3]國家市場監(jiān)督管理總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB 15577-2018 粉塵防爆安全規(guī)程[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018.

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[6]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB 17918-2008 港口散糧裝卸系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[7]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50322-2011 糧食鋼板筒倉設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2012.

[8]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB 17440-2008 糧食加工、儲運系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.