粉尘爆炸危险区域的划分方法

1 粉尘爆炸危险区域划分的意义

可燃性粉尘在具备一定浓度(超过爆炸下限)和足够引燃能量的条件下会发生爆炸。可燃性粉尘的存在形成了一个潜在的爆炸环境，这些区域的危险性有高低之分，因此有必要对这些危险区域进行分类，以便按照危险区域的类型采取相应的防爆措施，将可燃性粉尘出现爆炸浓度的可能性，或任意点燃源出现的可能性，以及使二者同时出现的可能性尽可能减小，将粉尘爆炸的可能性降到最低程度。国家安全生产监督管理局在《安全验收评价守则》中明确规定，对于粉尘爆炸的危险环境，有无科学准确的区域划分是验收检验项目中的一项重要内容。同时，科学地划分危险区域对于节约项目投资也有着重要意义。粉尘防爆设备的价格是普通产品的2—3倍，只有科学地划分危险区域，才能合理地选用防爆电气设备，避免浪费。

2 粉尘爆炸危险区域划分的原则

我国很早就制定了粉尘爆炸危险区域的划分原则，如《爆炸危险场所电气安全规程》(GBJ58—83)、《爆

炸性粉尘环境电气设备:粉尘防爆电气设备》(GB12476.1—2000) .( 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范)(GB50085—92),(粮食加工、储运系统粉尘爆炸安全规程)(GB 17440—1998)等都有详细说明。国际电工委员会(IEC )、美国电气规程(NEC)以及德、日等国对区域划分原则均有规定。但随时间的推移和国情不同，划分原则不尽一致。目前国内流行的是“二区”(爆炸危险区域和非爆炸危险区域)、“二级”(10区和11区)，GB50085—92和GB17441)—1998均按此划分。此划分方法正在被IEC1241—3和GB12476.1—2000“二区”(分级区域和非分级区域)、"3级”(20区、21区、22区)所代替，但两者均按爆炸性粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间进行分区，见表1。

表1 几种流行的爆炸区域划分标准

GB17440强调10区的“封闭环境”，这只是粉尘爆炸的相对条件或充要条件。IEC 1241 确定了按释放源出现爆炸性粉尘/空气混合物的可能性大小(即释放源等级和粉尘状态)，确定危险区域的原则见表2。

表2 按释放源划分粉尘爆炸危险区域

表3 释放源的分级

所谓释放源，是指粉尘从某一点或某一位置释放或升起，导致爆炸性粉尘/空气形成。其分级原则是按出现频率、时间长短确定的，见表3。

释放源的确定是划分危险区域与危险级别的基础，因为区域级别的划分是以释放源的危险性和释放粉尘状态确定的，区域范围是按相对释放源位置的距离确定的，因此可以说，正确确定释放源是区域划分的前提。释放源位置的确定原则如下:

(1)其位置出现于加工设备、加工工序或加工操作的过程。

(2)该位置产生粉尘云释放/生成或粉尘云堆积。

确定释放源时应考虑下列因素:

(1)内外有别——在封闭设备内部即使没有粉尘释放，其堆积粉尘也因可能产生粉尘云而视为释放源，而设备外部堆积粉尘因厚度可控而视为非释放源。

(2)用途有别——即使都是封闭设备内部，通常不用于粉尘堆积可视为非释放源。

(3)以内定外——如封闭设备内部的正压或负压，对其外部形成粉尘区域的可能性影响程度不同，甚至相反。

此外，还要考虑工艺因素，如工艺设备的材料性能;加工过程的粉尘释放速度、下落高度及粉尘特性(如含水量大小)等的影响。

释放源的类型即级别，反映释放源形成爆炸性粉尘的危险程度，分级原则是按其出现频率和时间长短确定的。

3 粉尘爆炸危险区域的分级过程和方法

综上所述，危险区域的划分取决于粉尘状态、释放源等级，此外还与通风环境、实际经验、行业特点有关。区域划分方法和具体过程如下:

(1)专业技术人员对易燃粉尘进行物理性能和粉尘爆炸性能测试。如颗粒大小、水分含量、密度、导电性能、粉尘云(或层)点燃温度和电阻值等。

(2)工艺技术人员对释放源发生的可能性进行分析，明确释放源的存在位置，明确其可能出现在的某个工艺设备、工艺工序或操作过程，明确使用环境条件、工作条件。

(3)安全人员、工艺人员、技术人员等根据每一位置释放源的危险性，分析粉尘释放发生的程度和出现时间，确定其释放等级。

(4)按释放源释放等级和粉尘状态，对区域进行分级。

(5)分析该区域的通风环境、使用条件、行业特点、粉尘特性等，尤其是封闭空间和通风情况，对危险区域级别进行合理调整。一般来说，20区是个别的，大多数属于22区，应采取措施尽量减少21区。对于通风良好或采用良好通风措施、露天、半封闭建筑物的区域，可酌情降低一级，并可大大缩小其影响范围。但在容器外部任何形式的泄漏产生不能接受的(依粉尘特性和电气设备表面温度而定)、不受控制的粉尘层，若不能保证粉尘层或堆积物及时清除，即使22区也应划人20区。原则上，设备外部粉尘层均为可控厚度而可划人22区。

(6)划分区域范围。即确定释放源影响的范围，这个范围不仅是平面，而且是三维立体空间。GB17440采取以厂房为单位划分范围的方法。该方法简单，但易扩大影响范围而增加防爆的投人。一般设备外部是不允许有爆炸性粉尘/空气混合物连续存在的，20区的应通过良好的管理使其降为21区，也应考虑到低一级范围内局部包含高一级区域的情况。

IEC1241指出，一个典型释放源通常产生爆炸性粉尘/空气混合物的范围在源四周1 m立体区间内，并垂直向下扩展到地面，同时这个空间还随该释放源的粉尘层的范围扩大。对于建筑物外部开放空间、区域边界，则可进一步缩小，通常在释放源周围1m 范围就够了。同时，还要考虑粉尘特性，如含水分大的粉尘不易外释、不易形成粉尘云、形成爆炸性粉尘/空气混合物范围小等，这样划分区域更科学合理、更符合实际。(7)画出粉尘爆炸危险区域图及整理有关文件资料。区域图应指明区域类型和范围、点燃温度和温度组别。有关文件应说明释放源的位置和类别、各区域的防范原则、设立范围的说明和区域划分的过程记录等。