粉尘爆炸性危险区域在散粮筒仓系统的划分

王自良

摘 要：粉尘爆炸危险环境区域的合理划分对建筑结构、工艺和电气设备选型、粉尘控制及运行管理等具有重要的指导意义。散粮筒仓系统在生产过程中会出现粮食粉尘泄漏，从而导致粉尘爆炸危险。本文就爆炸性危险区域在散粮筒仓系统中的划分方面进行了论述。

关键词：粉尘释放源;爆炸性粉尘环境;危险区域;散粮筒仓系统

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

中图分类号：TU892

1 粮食粉尘的特点及风险

1.1 粮食粉尘的特点

粮食粉尘属于可燃性粉尘，是粮食细微分裂后的固体颗粒，尺寸在500 μm以内，可悬浮在空气中，也可依靠自身重量从大气中沉淀下来，与空气混合后能燃烧或发热，在大气气压和正常温度下能与空气形成爆炸性混合物[1]。粮食粉尘属于非导电性粉尘，电阻率大于103 Ω·m。采用通风稀释的方法预防粮食粉尘爆炸，粉尘环境出现的时间很短或暂时不会出现，但会导致粉尘堆积形成粉尘层。粉尘层一旦遇到快速的空气流动干扰会转换成粉尘云，从而形成爆炸性粉尘环境。

1.2 粮食粉尘带来的风险

粮食粉尘通过释放源散布到空气中，形成与空气混合的粉尘云，浓度在一定范围内会形成爆炸性环境。当粉尘云的浓度很高时，不会有爆炸危险，但随着浓度逐步下降，就会进入爆炸范围。粉尘云的浓度很低时，也不会有爆炸危险，但如果不能及时由通风除尘设施清除，随着粉尘逐步沉积，就会产生粉尘层。

爆炸性粉尘环境由粉尘释放源形成，但不是每个释放源都会形成爆炸性粉尘环境，这取决于周边环境。粉尘释放源可以是某一个点，也可以是某一个部位，也包括能够扩散形成粉尘云的粉尘层[2]。

由粉尘层引起的危险主要包括3个方面：①建筑物内如果发生初级爆炸，冲击波使粉尘层上扬，形成粉尘云，并产生比初級爆炸破坏作用更大的二次爆炸。②粉尘层长期堆积，由于自发热产生自燃或被过热的设备点燃，引起火灾，成为爆炸性环境的点火源。

③粉尘层被扰动形成具有爆炸性危险的粉尘云，被点燃并导致爆炸。因此，粉尘层应得到控制，以降低爆炸风险。企业应对粉尘爆炸危险场所制定包括清扫范围、清扫方式、清扫周期等内容的粉尘清理制度[3]。

2 粮食粉尘释放源的识别及分级

2.1 粮食粉尘释放源的识别

通常，需要确定哪一台设备、哪一段工艺或哪些操作可能会出现粉尘泄漏。在生产过程中，粮食输送、储存设施的内部会持续存在粉尘云，粮食输送、储存设施的外部在生产过程中，会因粉尘的泄漏形成粉尘云。对粮食粉尘释放源的识别，不考虑重大或灾难性的装置故障，如粮食储存设施的外壳主体结构，及其封闭的管口和人孔;无接头的输送管道等的故障;在设计和结构方面，对防止粉尘泄露给予了适当考虑的阀门压盖和法兰接头等都不应视为释放源。

2.2 粮食粉尘释放源的分级

对已识别的粮食粉尘释放源，还需根据其发生释放的频率和发生的时间，进行分级[4]。①连续级释放源。正常生产过程中，粉尘云持续的，预计长时间存在或短期频繁出现，如粮食输送、储存设施内部。②一级释放源。正常生产过程中，粉尘释放预计可能周期性或偶尔发生，如一个口袋敞开的灌包点或卸料点。③二

级释放源。正常生产过程中，粉尘释放预计不会发生，即使发生也不频繁或短期释放，如有粉尘沉积的粮食输送、储存设施，偶而或短期被打开的检查孔。

3 爆炸性粉尘危险区域划分

按照发生频率和持续时间，爆炸性粉尘环境区域可分为20区、21区和22区3个等级。

（1）20区。在正常生产过程中，爆炸性粉尘环境持续的，长期存在或短期频繁出现的区域，如输送管道、输送和储存设施的内部。爆炸性粉尘环境持续出现的外部区域，也应划分为20区。

（2）21区。在正常生产过程中，爆炸性粉尘环境有可能出现的区域。GB 15577-2018《粉尘防爆安全规程》中第4.8条规定“21区应为在正常运行时，爆炸性粉尘环境可能偶尔出现或故障状态下出现的区域。”不合适。在故障情况下出现的爆炸性粉尘环境，不能作为危险区域划分的依据。

爆炸性粉尘环境可能出现在粮食输送、储存设施的内部区域。如果筒仓的进出粮作业不频繁，生产设备只在筒仓进出粮时才使用，应考虑只有设备运行时才有粉尘云出现的因素，其内部区域可划分为21区。

爆炸性粉尘环境可能会出现的一些粮食输送、储存设施的外部区域，根据IEC60079-10-2-2009《爆炸性环境10-2：区域分级--可燃性粉尘环境》的规定，通常情况下，距一级释放源周围1 m的范围可考虑划为21区。粉尘扩散受到实体结构（墙壁、地板等）限制的地方，可作为21区的边界。21区的范围取决于形成一级释放源的几种粉尘参数，如粉尘量、流速、颗粒大小和水分含量及粉尘的释放条件。露天区域应考虑风、雨等气候对21区边界的影响。如在21区外积聚有粉尘层，考虑粉尘层的范围及扰动粉尘层会产生粉尘云，需扩大21区的范围。

从实际应用上考虑，有时会把整个区域划分为21区。我国习惯按建筑物的分隔，划分粉尘爆炸危险区域。用建筑物限制粉尘爆炸危险区域的扩大，不经常开启的门窗可认为具有限制粉尘扩散的功能。如某建筑间隔内有一级释放源，有时会把整个建筑间隔划分为21区。如果某个区域有多个一级释放源，划分的21区几乎相连，按非21区选择设备经济性不大时，则可考虑把整个区域都划分为21区。

（3）22区。在正常生产过程中，爆炸性粉尘环境不可能出现的区域，即使出现，持续时间也很短暂。根据IEC60079-10-2-2009《爆炸性环境10-2：区域分级--可燃性粉尘环境》的规定，通常情况下，超出21区或距二级释放源周围3 m的范围可考虑划为22区，一个内部没有实体结构限制的21区，通常被22区包围。

粉尘扩散受到实体结构（墙壁、地板等）限制的区域，可作为22区的边界。22区的范围，取决于形成二级释放源的几种粉尘参数，如粉尘量、流速、颗粒大小和水分含量及粉尘的释放条件。对露天区域，还应考虑风、雨等气候对22区边界的影响。如果在22区外积聚有粉尘层，考虑粉尘层的范围及扰动粉尘层会产生粉尘云，需扩大22区的范围。

从实际应用上考虑，有时会把整个区域划分为22区。我国习惯于按建筑物的分隔，划分粉尘爆炸危险区域。用建筑物限制粉尘爆炸危险区域的扩大，不经常开启的门窗，可认为具有限制粉尘扩散的功能。如果某建筑间隔内有二级释放源，则会考虑把整个建筑间隔划分为22区。如果某个区域，有多个二级释放源，划分的22区几乎相连，按非危险区选择设备经济性不大时，则也可考虑把整个区域都划分为22区。对于故障情况形成的粉尘堆积，如果粉尘堆积能被很快清除或隔离，则该区域不必划分为22区。

4 散糧筒仓系统爆炸危险区域的划分

4.1 散粮筒仓系统

散粮筒仓系统是散粮储存中转的筒仓、工作楼（塔）、灌包间、转接塔、廊道等建筑物及装卸设备、输送设备、清理设备及其他辅助设施的总称[5]。工作楼（塔）及灌包间的火灾危险性属乙类生产的火灾危险性，筒仓的火灾危险性属丙类储存物品的火灾危险性。除筒仓外，工作楼（塔）及廊道等产生粉尘的区域，宜采用开敞式结构[6]。散粮筒仓系统机械化、自动化程度高，正常生产作业时，无需人员现场操作，不属于人员密集场所[7]。散粮筒仓系统粉尘区域的划分表见表1。

4.2 散粮汽车接收站

散粮汽车接收站包括卸粮罩棚、卸粮孔、接收料斗，粮食通过专用散粮汽车自动卸入卸粮孔，进入料斗，通过输送设备转运到其他区域。在生产过程中，料斗中装满粮食，卸粮孔配有通风除尘设施。敞开的卸粮孔周边3 m范围应属22区。敞开的卸粮孔在正常生产情况下，因为有良好的通风除尘设施，释放的任何粉尘均被吸走，没有粉尘泄露。因此，该卸粮孔是二级释放源。卸粮罩棚应属22区。因为卸粮罩棚内有卸粮孔这个二级释放源，卸粮罩棚的围挡设施限制粉尘的扩散，按我国粮食行业的习惯，从实际应用上考虑，把整个卸粮罩棚内部区域划分为22区。料斗内部应属20区。因为在正常生产过程中，料斗内部爆炸性粉尘环境频繁地或甚至持续不断地出现。

4.3 工作楼（塔）和转接塔

工作楼（塔）和转接塔内设备，包括全封闭带式输送机、埋刮板输送机、斗式提升机、称重系统、除尘系统等都是完全封闭的，用法兰连接的溜管，实现了设备之间的搭接，完成了粮食的转运。在正常生产过程中，输粮设备内部虽有粉尘沉积，除偶而或短期打开的观察孔外，不会释放出粉尘，因此应为二级释放源。无接头的输粮溜管没有接头或采用法兰连接，内部无粉尘沉积，在正常生产过程中，也不会释放粉尘，因此不应是粉尘释放源。闸阀门内部也无粉尘沉积，在正常生产过程中，不会释放粉尘，因此不应视为粉尘释放源。AQ4229-2013《粮食立筒仓粉尘防爆安全规范》第4.2条把检修孔和闸阀门视为二级释放源，值得商榷。

工作楼（塔）和转接塔内的设备层应为22区。因为设备层内有输粮设备这个二级释放源，有围墙、地板及顶板限制粉尘的扩散，按我国粮食行业的习惯，从实际应用上考虑，把整个设备层内部区域划分为22区。AQ4229-2013《粮食立筒仓粉尘防爆安全规范》中第4.2条把设备层划分为21区，要求较高。工作楼（塔）和转接塔内的溜管和闸阀门层应为非危险区。因为输粮溜管和闸阀门不应视为释放源。

4.4 输粮廊道

输粮廊道内输粮设备采用全封闭带式输送机或埋刮板输送机，粮食的接收、发放、转接，均采用法兰连接的溜管。在正常生产过程中，输粮设备内部虽有粉尘沉积，除偶而或短期打开的观察孔外，不会释放出粉尘，因此应为二级释放源。

封闭式输粮廊道应为22区。因为封闭式输粮廊道内有输粮设备这个二级释放源，有围墙、地板及顶板限制粉尘的扩散，按我国粮食行业的习惯，从实际应用上考虑，把整个封闭式输粮廊道内部区域划分为22区。AQ4229-2013《粮食立筒仓粉尘防爆安全规范》第4.2条把地上封闭式廊道和地下输粮廊道划分为21区，要求较高。

敞开式输粮廊道应为22区。因输粮设备为二级释放源，考虑到风、雨等气候的影响，可以把输粮设备周围1 m的范围划为22区。按我国粮食行业的习惯，从实际应用上考虑，把整个敞开式输粮廊道区域划分为22区。AQ4229-2013粮食立筒仓粉尘防爆安全规范》，第4.2条把敞开式廊道的转向点、连接点视为一级释放源，1 m内划分为21区，1 m以外4 m以内区域划分为22区，对释放源分级要求较高，没有考虑到风、雨等气候对区域划分影响，也值得商榷。

4.5 筒仓内部区域

通常情况下，筒仓内部区域应属20区。因在正常生产过程中，设备内部爆炸性粉尘环境频繁地或甚至持续不断地出现[8]。有些筒仓作为粮食储备库使用，进出粮作业很少，筒仓内部区域也可划分为21区。

4.6 筒仓外部区域

筒仓外部区域应属非危险区域。因在正常生产过程中，筒仓内部的粉尘受到实体结构（墙壁、地板等）等的限制，各种管道、洞孔都有密封防尘措施，不会出现粉尘泄漏。在故障情况下泄漏的粉尘堆积，也会按生产管理要求，及时清除或隔离。AQ4229-2013《粮食立筒仓粉尘防爆安全规范》第4.2条把仓上层、仓下层划分为21区，要求较高。

4.7 粮食输送设备

粮食输送设备内部应属20区。因在正常生产过程中，设备内部爆炸性粉尘环境频繁或甚至持续不断出现。

5 结语

爆炸性危险区域的准确划分，是采取相应防爆措施的关键一步，对选择相应保护级别（EPL）的设备及生产管理措施具有重要的指導意义。散粮筒仓系统应根据粮食粉尘释放源，结合建筑结构情况划分危险区域。

参考文献：

[1]国家安全生产监督管理总局.AQ 4229-2013 粮食立筒仓粉尘防爆安全规范[S].北京：煤炭工业出版社，2013.

[2]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.GB/T 12476.3-2017 可燃性粉尘环境用电气设备 第3部分：存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类[S].北京：中国标准出版社，2017.

[3]国家市场监督管理总局，中国国家标准化管理委员会.GB 15577-2018 粉尘防爆安全规程[S].北京：中国标准出版社，2018.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50058-2014 爆炸危险环境电力装置设计规范[S].北京：中国计划出版社，2015.

[5]中华人民共和国交通运输部.GB 13561.1-2009 港口连续装卸设备安全规程第1部分：散粮筒仓系统[S].北京：中国标准出版社，2010.

[6]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.GB 17918-2008 港口散粮装卸系统粉尘防爆安全规程[S].北京：中国标准出版社，2009.

[7]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50322-2011 粮食钢板筒仓设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012.

[8]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.GB 17440-2008 粮食加工、储运系统粉尘防爆安全规程[S].北京：中国标准出版社，2009.