中华人民共和国国家标准.docx

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中华人民共和国国家标准

ICS:

UDC622.814/.817

C67

中华人民共和国国家标准

GBXXXXX－201X

粉尘爆炸泄压装置技术要求

Technicalrequirementsofdustexplosionventingdevices

（征求意见稿）

201X－XX－XX发布

201X－XX－XX实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

中国国家标准化管理委员会

发布

目次

前言III

1范围1

2规范性引用文件1

3术语和定义1

4一般要求5

4.1通则5

4.2无火焰爆炸泄压装置5

4.3背压支撑装置6

5常规爆炸泄压装置的型式试验6

5.1一般要求6

5.2静开启压力试验6

5.2.1一般要求6

5.2.2压力试验方法6

5.2.3机械试验方法7

5.2.4温度影响7

5.2.5测试数量7

5.3爆炸试验7

5.3.1一般要求7

5.3.2机械完整性7

5.3.3泄压效率8

6无火焰爆炸泄压装置的型式试验8

6.1一般要求8

6.2试验粉尘的要求9

6.3测试容器的容积和标称保护容积9

6.4灭火性能9

6.5泄压效率10

6.6对外部环境的影响10

6.7试验报告10

7使用信息11

8标识12

附录A（资料性附录）典型的爆炸泄压装置14

A.1概述14

A.2自动复位式爆炸泄压装置14

A.2.1配重式泄爆门14

A.2.2弹簧式泄爆门14

A.3手动复位式爆炸泄压装置15

A.4带有不可重用泄压元件的爆炸泄压装置16

A.4.1爆破板16

A.4.2弹出式泄压板16

A.4.3背压支撑装置17

附录B（资料性附录）典型的无火焰爆炸泄压装置19

附录C（资料性附录）无火焰泄压设计示例21

C.1假设工况21

C.2泄压设计举例21

附录D（资料性附录）有效泄压面积的计算示例22

附录E（资料性附录）无火焰泄压的条件23

E.1可燃粉尘的性质，燃烧热和火焰温度23

E.2灭火元件的堵塞23

附录F（资料性附录）安装、维护和保养26

附录G（资料性附录）无火焰爆炸泄压对周围区域的压力27

前言

本标准除1、2、3章和7.8外的全部技术内容为强制性。

本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F和附录G为资料性附录。

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本标准使用重新起草法参考欧盟标准EN14797:

2006《爆炸泄压装置》和EN16009:

2011《无火焰爆炸泄压装置》编制，与EN14797:

2006和EN16009:

2011的一致性程度为非等效。

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总局提出。

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、沈阳特种设备检测研究院。

本标准主要起草人：

钟圣俊、李刚、苗楠、蒋关宇、丁春辉、胡熙玉、刘刚、孙少辰。

本标准为新制定标准。

爆炸泄压装置技术要求

1范围

本标准规定了用于常规爆炸泄压装置和无火焰爆炸泄压装置的技术要求。

本标准适用于粉尘爆炸危险场所用爆炸泄压装置。

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和热失控反应的设备。

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

GB15605粉尘爆炸泄压规范

GB/T15604粉尘防爆术语

3术语和定义

GB15605和GB/T15604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GB15605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。

[GB15605-2018，定义3.1]

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。

[GB15605-2018，定义3.2]

3.3

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。

爆炸泄压装置的示例参见附录A。

[GB15605-2018，定义3.15]

3.4

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围包体和泄压装置的外部，并降低爆炸对外部造成危害的爆炸泄压方法。

[GB15605-2018，定义3.16]

3.5

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。

无火焰爆炸泄压装置的示例参见附录B。

[GB15605-2018，定义3.17]

3.6

可重用爆炸泄压装置explosionventingdevicewithreusableelements

发生爆炸泄压后，无需更换泄压元件，并可通过自动或手动方式复位，可以重复使用的爆炸泄压装置。

3.7

不可重用爆炸泄压装置explosionventingdevicewithnon-reusableelements

发生爆炸泄压后，需要更换一个或多个泄压元件才能重新使用的爆炸泄压装置。

3.8

背压支撑装置backpressuresupports

背压托架

用来防止爆炸泄压装置由于出现内外压差而发生意外破坏的支撑架。

3.7.1

开启型背压支撑装置openingbackpressuresupports

爆炸泄压时，与泄压元件同时开启的背压支撑装置。

3.7.2

非开启型背压支撑装置non-openingbackpressuresupports

爆炸泄压时，不开启的背压支撑装置。

3.9

保持元件retainingelement

爆炸泄压装置上用于确定静开启压力的一个或多个元件。

注：

保持元件可以是可重用的或不可重用的。

3.10

泄压元件ventingelement

爆炸泄压装置上，非爆炸条件下封闭泄压口，并在爆炸条件下开启的元件，

注：

泄压元件可以包含或不包含保持元件，可以是可重用的或不可重用的。

3.11

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。

[GB15605-2018，定义3.18]

3.12

约束元件restrainingelement

爆炸泄压装置上，用于防止形成危险抛射物的一个或多个元件。

3.13

灭火元件flamequenchingelement

无火焰爆炸泄压装置上，用于防止火焰传播到被保护容器外部从而降低爆炸泄压对容器外部造成危害的一个或多个元件。

3.14

爆破板rapturepanel

爆破膜

一种不能重新关闭泄压口，且不能再次使用的基准泄压元件，它在一定的开启压力下破裂打开泄压口。

[GB15605-2018，定义3.19]

3.15

泄爆门explosionventingdoor

在给定的开启压力下打开泄压口，且在爆炸泄压后能自动或手动关闭泄压口的一种可重用爆炸泄压装置。

[GB15605-2018，定义3.20]

3.16

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。

[GB15605-2018，定义3.6]

3.17

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。

[GB15605-2018，定义3.7]

3.18

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。

[GB15605-2018，定义3.8]

3.19

静开启压力允差staticactivationpressuretolerancerange

爆炸泄压装置的最大静开启压力和最小静开启压力与其标称静开启压力的差值。

3.20

归一化爆炸压力上升速率normalizedrateofexplosionoverpressure

Km

在规定的测试条件下，在密闭容器中采用特定的可燃物质与空气混合物测得的爆炸压力上升速率（dp/dt）m与测试容器容积的立方根V1/3的乘积，即：

（1）

式中：

（dp/dt）m——爆炸压力上升速率。

注：

Km是一个与浓度相关的参数，同一种粉尘，浓度不同，Km可能不同；而KSt是一个与浓度无关的参数，是多种反应物浓度下，最大的Km。

3.21

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。

[GB15605-2018，定义3.9]

3.22

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。

[GB15605-2018，定义3.10]

3.23

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。

[GB15605-2018，定义3.12]

3.24

标称保护容积nominalprotectionvolume

Vmax,FV

根据制造商提供的设计，允许仅被单一无火焰爆炸泄压装置保护的容器的最大容积。

4一般要求

4.1通则

4.1.1爆炸泄压装置在所受压力超过其静开启压力时（在其静开启压力允差范围内）应开启。

4.1.2所有未设计为爆裂的部件不应爆裂。

4.1.3泄压元件应设计为不产生碎片形成的危险抛射物。

4.1.4爆炸泄压装置应通过型式试验。

4.1.5爆炸泄压装置的性能应包括以下参数：

a）静开启压力pstat及其允差；

b）预期用途的爆炸指数KSt；

c）最大受控爆炸压力pred,max；

d）泄压效率EF。

4.1.6爆炸泄压装置的设计应适合环境条件和工艺条件，包括防止积雪和积冰，防止物料在泄压装置的内表面积累等。

4.1.7爆炸泄压装置的部件材料应适合其使用场所的化学和物理条件，包括腐蚀环境，高温环境，低温环境，机械振动环境，潮湿环境等。

4.1.8应使用探测装置感知泄压装置的开启，发出报警并与工艺连锁（例如启动停机程序）。

该探测装置应符合GB12476.1的要求。

4.1.9如果爆炸泄压装置的应用环境存在热量散失或结露的情况，则装置的内外表面应设计安装隔热材料。

4.1.10爆炸泄压装置的垫片和密封件应与制造商规定的型号规格一致，且应满足使用场所的化学和物理条件，包括腐蚀环境，高温环境，低温环境，机械振动环境，潮湿环境等。

4.1.11背压支撑装置不应影响爆炸泄压装置正确实现其功能。

当使用背压支撑装置时，应考虑其对于泄压面积和泄压效率的影响。

4.1.12爆炸泄压装置的设计和材料规格应充分考虑潜在点燃源，包括静电、热表面和探测装置。

4.2无火焰爆炸泄压装置

4.2.1无火焰爆炸泄压装置的灭火元件应适合其使用场所的化学和物理条件，包括温度范围，机械强度，粉尘类型，腐蚀环境，机械振动环境，潮湿环境等。

4.2.2无火焰爆炸泄压装置的应避免因泄漏的工艺粉尘进入灭火元件而导致泄压效率的降低。

4.2.3采用单一无火焰爆炸泄压装置时，被保护的容器容积应不超过无火焰爆炸泄压装置标称保护容积Vmax,FV（参见附录C）。

4.2.4采用多个无火焰爆炸泄压装置时，如果被保护容器容积是单一无火焰爆炸泄压装置标称保护容积Vmax,FV的n倍（不足n倍时按n倍计算），则至少应使用n个无火焰爆炸泄压装置（参见附录C）。

4.3背压支撑装置

4.3.1如果泄压装置本身不足以承受内外压差，则应采用背压支撑装置。

4.3.2背压支撑装置应对泄压元件提供足够的支持，并安装在正确的一侧。

4.3.3背压支撑装置应与泄压元件永久贴合或设计为泄压装置的一部分。

4.3.4背压支撑装置应不影响泄压装置的开启。

4.3.5泄压元件开启时，开启型背压支撑装置应能同时开启。

5常规爆炸泄压装置的型式试验

5.1一般要求

5.1.1型式试验的评估内容应包括：

a）静开启压力pstat；

b）功能和机械完整性；

c）泄压效率。

5.1.2功能和机械完整性应通过爆炸试验来验证。

5.1.3只采用基准泄压元件的泄压装置应直接认定其泄压效率为1，否则应通过爆炸试验来确定。

5.1.4所有型式试验都应有文档记录。

5.2静开启压力试验

5.2.1一般要求

5.2.1.1根据泄压装置的类型，静开启压力的试验应采用以下方法之一进行：

a）压力试验方法：

通过在泄压元件上施加一个持续上升的液压或气压来确定静开启压力的方法；

b）机械试验方法：

通过在泄压元件上施加一个持续上升的机械压力来确定静开启压力的方法。

5.2.1.2泄压装置的约束元件和泄压元件应按制造商的使用说明正确安装在测试容器上。

5.2.1.3静开启压力试验进行之前，爆炸泄压装置的内外压应相等。

5.2.1.4静开启压力应在以下情况下确定：

a）测试介质从测试设备中被释放时；

b）泄压元件从约束元件上脱离时。

5.2.1.5试验过程的压力-时间曲线应有记录。

5.2.1.6对于含有可重用元件的爆炸泄压装置，静开启压力试验应在每次爆炸试验后重新进行，并验证装置的密闭性。

5.2.1.7试验时，应采取合适的安全措施。

5.2.2压力试验方法

5.2.2.1压力检测装置与爆炸泄压装置的连接方式应尽可能减少压降。

5.2.2.2升压过程应按如下程序进行：

压力应首先在5秒内升至预期最小静开启压力的90%；然后在120秒内，稳定缓慢的升高至试验结束。

5.2.3机械试验方法

5.2.3.1机械压力的施加方向应与泄压元件的开启方向一致。

5.2.3.2机械压力的施力点应根据泄压装置的设计来确定。

5.2.3.3机械压力的升压速率应不超过10kPa/min。

5.2.4温度影响

5.2.4.1静开启压力试验应在（15~30）℃的温度范围内进行。

5.2.4.2如果爆炸泄压装置使用的环境温度对静开启压力有影响，则试验应在该装置设计的使用温度范围内进行。

5.2.5测试数量

5.2.5.1对于不可重用爆炸泄压装置，每一批次的测试数量应根据表1确定。

表1不可重用爆炸泄压装置的测试数量

批次数量

测试数量

<10

2

10~15

3

16~30

4

31~100

6

101~250

4%但不少于8

251~1000

3%但不少于10

5.2.5.2泄压装置生产过程中的质检测试不应计算到静开启压力的测试数量中。

5.2.5.3对于可重用元件，每个元件均应至少进行三次测试，并验证其密封性是否完好。

5.2.5.4试验测得的静开启压力值均应在静开启压力允差范围内。

5.3爆炸试验

5.3.1一般要求

5.3.1.1制造商应规定泄压装置的标称尺寸，pstst，适用的KSt和pmax，和pred,max。

5.3.1.2如果爆炸泄压装置采用了相同的设计，且具有一系列标称尺寸，则应按以下方法选取进行试验的尺寸：

a）最小尺寸和最大尺寸；

b）如果该系列标称尺寸不少于5个，则至少还应选取一个中间尺寸进行试验。

5.3.1.3爆炸泄压装置应直接或通过一个合适的连接器安装在测试容器上，且爆炸泄压装置的泄压面积应不大于测试设备的开口面积。

5.3.2机械完整性

5.3.2.1爆炸试验所采用粉尘的Km应不低于装置设计适用的KSt。

5.3.2.2爆炸试验的pred应不低于装置设计适用的pred,max的1.1倍。

5.3.2.3机械完整性应满足：

a）未设计为爆裂或失效的部件应保持其机械完整性；

b）未设计为开启的部件应保持其原始位置；

c）没有危险的抛射物产生。

5.3.3泄压效率

5.3.3.1待测泄压装置（包括泄压元件和影响泄压性能的附加元件）的几何尺寸和静开启压力pstat，应与带有基准泄压元件的泄压装置相同。

5.3.3.2爆炸试验的Km值应包括泄压装置的标称KSt和其与5MPa·m·s-1之间均匀分布的至少3个值。

5.3.3.3泄压效率EF应按式

（2）进行计算：

（2）

5.3.3.4有效泄压面积AE的测试和计算步骤如下：

a）在指定的测试条件（测试容器的容积V，爆炸泄压装置的泄压面积AV，静开启压力pstat，长径比L/D）下，测试出基准装置的受控爆炸压力pred,baseline；

b）根据GB15605，计算出基准装置受控爆炸压力对应的pm·Km值；

c）在相同的测试条件下，测试待测装置的受控爆炸压力pred,testdevice；

d）根据之前计算的pm·Km值和待测装置的受控爆炸压力pred,testdevice，计算出有效泄压面积AE。

5.3.3.5图1为计算有效泄压面积AE的流程图，附录D为计算示例。

说明：

V——测试容器的容积；

L/D——测试容器的长径比；

pred,baseline——基准装置的受控爆炸压力；

pred,testdevice——待测装置的受控爆炸压力。

图1直接比较法计算有效泄压面积

6无火焰爆炸泄压装置的型式试验

6.1一般要求

6.1.1制造商应提供以下内容：

a）工艺条件，包括环境温度和环境压力；

b）装置的几何泄压面积；

c）装置的静开启压力pstat；

d）最大被保护容积；

e）标称保护容积Vmax,FV；

f）最大受控爆炸压力pred,max；

g）适用粉尘的性质；

h）装置的类型和结构（例如材质，外形尺寸）和其它相关的质量控制参数。

6.1.2型式试验应采考察无火焰爆炸泄压装置的以下内容：

a）外部环境的影响；

b）机械完整性；

c）泄压效率；

d）静开启压力pstat；

e）灭火性能；

f）爆炸泄压过程中产生的点火源；

g）感知泄压装置开启的探测装置的安全性

h）容积限制（包括单一装置和多个装置）；

i）遮盖物或隔热装置的影响。

6.1.3带有泄压元件的无火焰爆炸泄压装置，有关静开启压力pstat的试验应按5.2的规定进行。

6.1.4无火焰爆炸泄压装置包括部件在内的机械完整性，例如盖子，应符合5.3.2.3的要求。

6.2试验粉尘的要求

6.2.1试验粉尘的粉尘云最低着火温度和最小点火能应不高于对应的标称值，pmax和KSt应不低于对应的标称值。

6.2.2试验粉尘的选取应与标称粉尘范围相符。

6.2.3如果标称粉尘为特定的金属粉尘，则试验应采用该粉尘进行。

6.3测试容器的容积和标称保护容积

6.3.1型式试验所采用测试容器的容积应不小于无火焰爆炸泄压装置的标称保护容积Vmax,FV。

6.3.2对于未进行形式试验的中间尺寸，标称保护容积应按式（3）计算：

（3）

式中：

A1——已进行试验的装置的泄压面积；

A2——设计相同，尺寸不同，未进行试验的装置的泄压面积，A2

Vmax,FV,1——已进行试验的装置的标称保护容积；

Vmax,FV,2——设计相同，尺寸不同，未进行试验的装置的标称保护容积。

6.4灭火性能

6.4.1所有型式试验都应有视频记录，且每次试验均应从至少2个不同视角进行拍摄。

6.4.2所有型式试验均不应有火焰喷出。

6.5泄压效率

6.5.1泄压效率试验应按5.3.3规定的方法进行。

6.5.2由于产生KSt的最佳浓度可能无法代表堵塞的最坏情况，所以为测定无火焰泄压装置的最低泄压效率，试验应在pred,max下和一系列浓度下进行，见附录E。

6.5.3所有试验中的受控爆炸压力pred应不小于静开启压力pstat+0.01MPa。

6.6对外部环境的影响

试验应记录以下内容：

a）泄压装置外表面温度（例如使用红外测温仪测试）；

b）试验过程中泄压装置外的气体温度（例如使用热电偶测试）；

c）泄压气流侧方向的冲击波压力；

d）从视频中估测爆炸试验过程中从泄压装置喷射出来的可见云团的大小；

e）距离泄压口轴线方向1m、5m和10m处的压力和温度。

注：

人员所处位置不应产生超过7kPa的压力。

6.7试验报告

试验报告应至少包括以下内容：

a）试验粉尘的特性：

1）一般物理性质和化学性质；

2）预处理方法；

3）粒度分布和含水量；

4）爆炸性参数，包括pmax，Kst；

b）试验条件：

1）装置尺寸简图；

2）测试容器的容积、长径比和表面积；

3）粉尘分散系统；

4）试验粉尘在测试容器中的爆炸性参数；

5）点火延时；

c）无火焰爆炸泄压装置：

1）类型和结构，包括材料、规格和物理尺寸等；

2）静开启压力；

d）试验结果：

1）泄压效率；

2）pred,max；

3）表面温度和外部压力；

4）灭火性能试验结果；

5）对外部环境的影响；

e）其它信息，包括依据标准、部件的非弹性形变、可重用元件在爆炸试验中开启压力的变化。

7使用信息

7.1爆炸泄压装置制造商应提供相应的安装、使用和维护手册。

7.2使用手册应包括以下内容：

a）制造商的名称和地址；

b）认证标识；

c）使用手册适用的装置型号；

d）制造年份；

e）“Ex”防爆标识及防护类型；

f）必要的安全警告和指示。

7.3使用手册应详细说明