糧食粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域分類標(biāo)準(zhǔn)的探析

1 現(xiàn)行的主要糧食粉塵防爆規(guī)范

《糧食加工、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程》（GB 17440—2008）[1]發(fā)布時(shí)間最早，2008年12月11日發(fā)布，2009年10月1日實(shí)施。GB 17440—2008主要引用的是《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分：用外殼和限制表面溫度保護(hù)的電氣設(shè)備 第1節(jié)：電氣設(shè)備的技術(shù)要求》（GB 12476.1—2000）的相關(guān)規(guī)定，已執(zhí)行14年，現(xiàn)正在討論修訂。

《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50058—2014）[2]2014年1月29日 發(fā) 布，2014年10月1日 實(shí)施。GB 50058—2014主要根據(jù)《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分：用外殼和限制表面溫度保護(hù)的電氣設(shè)備 第1節(jié)：電氣設(shè)備的技術(shù)要求》（GB 12476.1—2000）的相關(guān)規(guī)定。GB 12476.1—2000等效采用了《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第1-1部分：用外殼和限制表面溫度保護(hù)的電氣設(shè)備——電氣設(shè)備的技術(shù)要求》（IEC 61241-1-1：1999）（第2版）；GB 12476.1—2013等效采用了《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第0部分：通用要求》（IEC 61241-0-2004）（英文第一版），2013年12月17日發(fā)布，2014年11月14日實(shí)施。必須在此說(shuō)明的一點(diǎn)是，IEC 61241-0-2004現(xiàn)已被廢止，被《爆炸性環(huán)境 第10-2部分：場(chǎng)所分類 可燃性粉塵環(huán)境》（IEC 60079-10-2：2009）所取代，因此GB 12476.1—2013等效采用的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)失效，現(xiàn)已被《爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備 通用要求》（GB/T 3836.1－2021）取 代。GB/T 3836.1－2021等效采用了《爆炸性環(huán)境 第0部分 設(shè)備 通用要求》（IEC 60079-0：2017），2021年10月11日 發(fā) 布，2022年5月1日實(shí)施。由此可見(jiàn)，GB 50058—2014重新增補(bǔ)修訂也將在所難免。

《爆炸性環(huán)境 第35部分：爆炸性粉塵環(huán)境場(chǎng)所分類》（GB/T 3836.35－2021）[3]2021年10月11日發(fā)布，2022年5月1日實(shí)施，等效采用了《爆炸性環(huán)境 第10-2部分：場(chǎng)所分類 爆炸性粉塵環(huán)境》（IEC 60079-10-2：2015），取代了《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(chǎng)所分類》（GB 12476.3T—2017）。

《粉塵防爆安全規(guī)程》（GB 15577—2018）[4]2018年11月19日發(fā)布，2019年6月1日實(shí)施。GB 15577—2018主要依據(jù)GB 12476.1—2013和GB 50058—2014的相關(guān)規(guī)定。上文已提及，GB 12476.1—2013等效采用的標(biāo)準(zhǔn)IEC 61241-0-2004已經(jīng)被廢止失效，GB 50058—2014也應(yīng)重新增補(bǔ)修訂。GB 15577—2018為何未引用當(dāng)時(shí)最新頒布的GB/T 12476.3—2017，令人難以理解，以至于在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域分類標(biāo)準(zhǔn)方面，出現(xiàn)了一處概念上的錯(cuò)誤，下文將就此分析。

2 各規(guī)范對(duì)區(qū)域分類的標(biāo)準(zhǔn)

粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域分類為20區(qū)、21區(qū)、22區(qū)，各規(guī)范在分類標(biāo)準(zhǔn)中只是用詞上略有不同，沒(méi)有本質(zhì)性的區(qū)別。

2.1 GB 17440—2008粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域分類規(guī)定

20區(qū)：在正常操作過(guò)程中，糧食粉塵連續(xù)出現(xiàn)或經(jīng)常出現(xiàn)，其數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物和/或可能形成無(wú)法控制的和極厚的粉塵層的場(chǎng)所；21區(qū)：在正常操作條件下，可能出現(xiàn)數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物的糧食粉塵，但未劃分為20區(qū)的場(chǎng)所；22區(qū)：未劃分為21區(qū)的場(chǎng)所，糧食粉塵云偶爾出現(xiàn)并且只是短時(shí)間存在，或在異常條件下出現(xiàn)糧食粉塵的堆積或可能存在粉塵層，并且在空氣中產(chǎn)生糧食粉塵混合物。如果不能保證排除糧食粉塵堆積或粉塵層，則應(yīng)分類為21區(qū)。

2.2 GB 50058—2014粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域分類規(guī)定

20區(qū)應(yīng)為空氣中的可燃性粉塵云持續(xù)地或長(zhǎng)期地或頻繁地出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境中的區(qū)域；21區(qū)應(yīng)為在正常運(yùn)行時(shí)，空氣中的可燃性粉塵云很可能偶爾出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境中的區(qū)域；22區(qū)應(yīng)為在正常運(yùn)行時(shí)，空氣中的可燃粉塵云一般不可能出現(xiàn)于爆炸性粉塵環(huán)境中的區(qū)域，即使出現(xiàn)，持續(xù)時(shí)間也是短暫的。

2.3 GB/T 3836.35－2021粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域分類規(guī)定

20區(qū)：爆炸性粉塵環(huán)境以粉塵云的形式在空氣中連續(xù)或長(zhǎng)時(shí)間存在或頻繁出現(xiàn)的場(chǎng)所。

21區(qū)：正常運(yùn)行時(shí)，爆炸性粉塵環(huán)境以粉塵云的形式在空氣中可能出現(xiàn)的場(chǎng)所。

22區(qū)：正常運(yùn)行時(shí)，爆炸性粉塵環(huán)境以粉塵云的形式在空氣中不可能出現(xiàn)，如果出現(xiàn)也僅是短時(shí)間存在的場(chǎng)所。

2.4 GB 15577—2018粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域分類規(guī)定

20區(qū)應(yīng)為爆炸性粉塵環(huán)境持續(xù)地或長(zhǎng)期地或頻繁地出現(xiàn)的區(qū)域；21區(qū)應(yīng)為在正常運(yùn)行時(shí)，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；22區(qū)應(yīng)為正常運(yùn)行時(shí)，爆炸性粉塵環(huán)境一般不可能出現(xiàn)的區(qū)域，即使出現(xiàn)也是短暫的。

3 區(qū)域分類標(biāo)準(zhǔn)的幾個(gè)關(guān)鍵詞

3.1 正常運(yùn)行

按照GB/T 3836.35－2021的術(shù)語(yǔ)和定義，正常運(yùn)行是指設(shè)備在電氣上和機(jī)械上符合設(shè)計(jì)規(guī)范并在制造商規(guī)定的限制范圍內(nèi)使用的運(yùn)行狀況。

3.1.1 設(shè)備應(yīng)在設(shè)計(jì)參數(shù)范圍內(nèi)運(yùn)行

設(shè)計(jì)參數(shù)包括風(fēng)、雨等氣候條件，還包括糧食品種、濕度、含雜量等生產(chǎn)條件。糧食品種的不同、濕度的高低和含雜量的大小，會(huì)對(duì)粉塵特性有很大的影響，點(diǎn)燃溫度、爆炸濃度均不相同，需采取不同的防爆措施。例如，常見(jiàn)的糧食品種有小麥、大豆、稻谷和玉米，它們的粉塵特性各不相同。粉塵粒徑越小，有機(jī)物含量越高，含水量越低，則產(chǎn)生的氧化反應(yīng)越快，需要的著火能量越小，著火溫度也越低。有關(guān)研究[5]表明，糧食粉塵的爆炸特性參數(shù)如表1所示。

表1 谷物粉塵的爆炸特性參數(shù)表

糧食的含雜量會(huì)影響除塵系統(tǒng)的工作效率。東北某糧庫(kù)發(fā)生粉塵爆炸，調(diào)查結(jié)論里有一條是除塵效果差。當(dāng)時(shí)是將兩個(gè)淺圓倉(cāng)內(nèi)殘留玉米集并到一個(gè)平房倉(cāng)內(nèi)，筆者推測(cè)應(yīng)該是因?yàn)闅埩舻挠衩妆旧砗s量大，又是兩個(gè)淺圓倉(cāng)同時(shí)出倉(cāng)作業(yè)，灰塵量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出除塵系統(tǒng)的設(shè)定條件，造成灰塵不能及時(shí)吸除，以至造成嚴(yán)重后果。

3.1.2 設(shè)備按照制造商規(guī)定的限值使用

設(shè)備應(yīng)按出廠標(biāo)定的能力生產(chǎn)，不能出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象。人們傳統(tǒng)理念上總想“多拉快跑”，殊不知這就留下了很大的安全隱患，設(shè)備機(jī)械磨損加大、發(fā)熱，容易引起火災(zāi)甚至粉塵爆炸。例如，某糧庫(kù)招標(biāo)文件規(guī)定，輸送機(jī)的設(shè)計(jì)能力應(yīng)最低不小于設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的110%，氣墊帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)能力應(yīng)最低不小于設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的120%，埋刮板輸送機(jī)應(yīng)有115%的過(guò)載啟動(dòng)和連續(xù)運(yùn)行能力。由此可以看出，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備生產(chǎn)能力已經(jīng)出現(xiàn)不匹配現(xiàn)象，設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)量為1 000 t·h-1，實(shí)際產(chǎn)量有可能是1 100 t·h-1，也可能是1 150 t·h-1，甚至是1 200 t·h-1，其他設(shè)備必然出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象。特別是除塵系統(tǒng)，還是按1 000 t·h-1的產(chǎn)量匹配，極有可能造成除塵效果差，存在粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.3 不應(yīng)考慮異常情況下的粉塵泄漏

這一點(diǎn)也容易讓人誤解，有人不分情況，認(rèn)為只要有粉塵出現(xiàn)的場(chǎng)所，就應(yīng)該劃入粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。甚至在早期的規(guī)范中，也有這樣的規(guī)定。例如，《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分：用外殼和限制表面溫度保護(hù)的電氣設(shè)備 第1節(jié)：電氣設(shè)備的技術(shù)要求》（GB 12476.1—2000）第3.15條規(guī)定：“22區(qū) 在異常條件下，可燃性粉塵云偶爾出現(xiàn)并且只是短時(shí)間存在，或可燃性粉塵偶爾出現(xiàn)堆積或可能存在粉塵層并且產(chǎn)生可燃性粉塵空氣混合物的場(chǎng)所，如果不能保證排除可燃性粉塵堆積或粉塵層時(shí)，則應(yīng)分類為21區(qū)?！?/p>

值得提醒注意的是，《粉塵防爆安全規(guī)程》（GB 15577—2018）第4.8條規(guī)定：“21區(qū)應(yīng)為在正常運(yùn)行時(shí)，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?！币?guī)范中把故障狀態(tài)下出現(xiàn)爆炸性粉塵環(huán)境的場(chǎng)所也劃入21區(qū)，這個(gè)概念是錯(cuò)誤的，應(yīng)及時(shí)修訂改正。

綜上可知，不能僅靠提高要求來(lái)解決防爆問(wèn)題，粉塵一旦出現(xiàn)泄漏，就應(yīng)及時(shí)清理，不能放任不管。

3.2 爆炸性粉塵環(huán)境

《糧食加工、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程》（GB 17440—2008）第3.5條規(guī)定：“在大氣環(huán)境條件下，粉塵或纖維狀的可燃性物質(zhì)與空氣混合的混合物點(diǎn)燃后，燃燒傳至全部未燃混合物的環(huán)境。”《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50058—2014）第2.0.24條規(guī)定：“在大氣環(huán)境條件下，可燃性粉塵與空氣形成的混合物被點(diǎn)燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境。”《爆炸性環(huán)境 第35部分：爆炸性粉塵環(huán)境場(chǎng)所分類》（GB/T 3836.35－2021）第3.5條規(guī)定：“在大氣條件下，可燃性物質(zhì)以粉塵、纖維或飛絮狀的形式與空氣形成的混合物，被點(diǎn)燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境?！薄斗蹓m防爆安全規(guī)程》（GB 15577—2018）第3.2條規(guī)定：“在大氣條件下，可燃性粉塵與氣態(tài)氧化劑（主要是空氣）形成的混合物被點(diǎn)燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境。”

開(kāi)放的場(chǎng)所也有可能是爆炸性粉塵環(huán)境，這一點(diǎn)必須強(qiáng)調(diào)。封閉的場(chǎng)所容易形成爆炸性粉塵環(huán)境，容易理解。開(kāi)放的場(chǎng)所，也能形成爆炸性粉塵環(huán)境，這是由粉塵的特性所決定的。粉塵一旦出現(xiàn)，不會(huì)像氣體那樣可由自然通風(fēng)完全排除，當(dāng)然也不能完全忽視開(kāi)放場(chǎng)所自然條件的影響。粉塵云經(jīng)通風(fēng)稀釋后，爆炸性粉塵環(huán)境出現(xiàn)的時(shí)間會(huì)變短或暫時(shí)不會(huì)出現(xiàn)。開(kāi)放式場(chǎng)所，考慮到自然條件的影響，可以適當(dāng)縮小爆炸性粉塵危險(xiǎn)區(qū)域范圍，或降低防爆標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 粉塵云

糧食粉塵通過(guò)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(huì)形成爆炸性環(huán)境。另外，粉塵層的危險(xiǎn)也不容忽視，由粉塵層引起的危險(xiǎn)主要包括3個(gè)方面。①建筑物內(nèi)如果發(fā)生初級(jí)爆炸，沖擊波能使粉塵層上揚(yáng)，形成粉塵云，并產(chǎn)生比初級(jí)爆炸破壞作用更大的二次爆炸。②粉塵層長(zhǎng)期堆積，可能由于自發(fā)熱產(chǎn)生自燃，或被過(guò)熱的設(shè)備點(diǎn)燃，引起火災(zāi)危險(xiǎn)，并成為爆炸性環(huán)境的點(diǎn)火源。③粉塵層有可能會(huì)被擾動(dòng)，形成具有爆炸性危險(xiǎn)的粉塵云，被點(diǎn)燃并導(dǎo)致爆炸。

因此，粉塵層應(yīng)始終得到控制，以降低粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)。企業(yè)應(yīng)對(duì)粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所應(yīng)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]。

3.4 持續(xù)時(shí)間或頻率

粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域是根據(jù)發(fā)生的頻率和持續(xù)時(shí)間分類的，連續(xù)或預(yù)計(jì)頻繁或長(zhǎng)期出現(xiàn)的場(chǎng)所為20區(qū)，預(yù)計(jì)是周期性或偶爾出現(xiàn)的場(chǎng)所為21區(qū)，預(yù)計(jì)不可能或即使出現(xiàn)也是罕見(jiàn)且短期的場(chǎng)所為22區(qū)。

需提醒注意的是，所謂的長(zhǎng)期和頻繁，都是為了描述一個(gè)區(qū)域潛在爆炸環(huán)境的高可能性，并不需要加以量化。發(fā)生的頻率和持續(xù)時(shí)間，與行業(yè)或設(shè)備的使用方式有關(guān)。

4 粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域分類的工作步驟

要想準(zhǔn)確分類粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，以下3步工作是必不可少的。①要確定粉塵特性，如顆粒大小、水分含量、云和層的最低點(diǎn)火溫度和電阻率等。②要查閱工藝流程圖和設(shè)備布置圖，確定哪一臺(tái)設(shè)備、哪一段工藝或哪些環(huán)節(jié)可能會(huì)產(chǎn)生粉塵。③要評(píng)估粉塵泄漏的可能性，確定粉塵云出現(xiàn)的頻次和持續(xù)時(shí)間，是頻繁還是偶爾，是連續(xù)或是長(zhǎng)期。這3步工作，應(yīng)由掌握粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域分類原則、具有糧食品種知識(shí)、熟悉工藝流程及其設(shè)備的專家來(lái)執(zhí)行。經(jīng)過(guò)這3步后，才能準(zhǔn)確分類區(qū)域范圍。以下舉例分析粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域分類工作。

2021年3月26日，國(guó)家防爆電氣產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)防爆電機(jī)分會(huì)、全國(guó)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)粉塵防爆分技術(shù)委員會(huì)和中國(guó)港口協(xié)會(huì)筒倉(cāng)與散糧運(yùn)輸分會(huì)在鄭州聯(lián)合召開(kāi)了“關(guān)于散糧筒倉(cāng)清倉(cāng)機(jī)粉塵防爆電機(jī)選用符合性”的專題會(huì)議（會(huì)議函字〔2021〕第1號(hào)）。會(huì)后發(fā)布的說(shuō)明中提到，目前國(guó)家涉及粉塵防爆的部分規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)中，把散糧筒倉(cāng)內(nèi)劃分為粉塵爆炸20區(qū)，但我國(guó)現(xiàn)在未有符合《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分：通用要求》（GB 12476.1—2013）所規(guī)定20區(qū)的粉塵防爆電機(jī)，故而散糧筒倉(cāng)內(nèi)清倉(cāng)機(jī)采用了符合21區(qū)規(guī)定的防爆電機(jī)。會(huì)議專家組根據(jù)散糧筒倉(cāng)清倉(cāng)作業(yè)過(guò)程，結(jié)合20世紀(jì)80年代以來(lái)數(shù)千臺(tái)清倉(cāng)機(jī)從未發(fā)生過(guò)粉塵燃爆事故的實(shí)際情況，以及在由“全國(guó)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)粉塵防爆分技術(shù)委員會(huì)”終審討論《港口散糧裝卸系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)所形成的結(jié)論，一致同意在散糧筒倉(cāng)出倉(cāng)作業(yè)時(shí)，散糧筒倉(cāng)內(nèi)劃分為粉塵爆炸21區(qū)。

這次會(huì)議是一次有益的嘗試，開(kāi)創(chuàng)了專家評(píng)估區(qū)域分類的先河，實(shí)事求是地解決了長(zhǎng)期以來(lái)生產(chǎn)實(shí)際與部分規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不相符合的問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的準(zhǔn)確分類，是采取相應(yīng)防爆措施的關(guān)鍵一步，對(duì)于選擇相應(yīng)保護(hù)級(jí)別的設(shè)備及生產(chǎn)管理具有重要的指導(dǎo)意義。筆者希望各規(guī)范能對(duì)粉塵爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，便于相關(guān)人員理解執(zhí)行，建議各區(qū)域分類標(biāo)準(zhǔn)定義如下。

20區(qū)：正常運(yùn)行時(shí)，爆炸性粉塵環(huán)境連續(xù)地，或預(yù)計(jì)長(zhǎng)期地或頻繁地出現(xiàn)的區(qū)域；21區(qū)：正常運(yùn)行時(shí)，爆炸性粉塵環(huán)境預(yù)計(jì)周期性地或偶爾地出現(xiàn)的區(qū)域；22區(qū)：正常運(yùn)行時(shí)，爆炸性粉塵環(huán)境預(yù)計(jì)不可能出現(xiàn)，即使出現(xiàn)也僅是罕見(jiàn)和短期的區(qū)域。