《无火焰粉尘爆炸泄压装置性能试验方法》.docx

无火焰粉尘爆炸泄压装置性能试验方法地方标准编制说明标准编制组2023年03月21日目录1工作简介错误!未定义书签。2编制原则和主要内容33现场调研、试点验证和预期社会经济效益114与有关的现行法律、法规和国家标准、行业标准、地方标准的关系135重大意见分歧的处理结果和依据136作为强制性地方标准或推荐性地方标准的建议及理由137标准实施建议138其它应予说明的事项131工作简介1.1 任务来源随着现代工业的发展，粉体技术的广泛应用，粉体产物日益增多，可燃粉尘爆炸的危险性大大增加。泄爆技术是防止工业生产过程中气体、粉尘发生毁灭性爆炸灾害的一种有效减灾技术手段。目前爆破片已在工贸行业得到普遍应用。但对于室内的爆炸危险设备没法应用，因为泄爆时喷出的火焰会对周围人员和环境产生危害，并可能产生严重的“二次爆炸”，为此无火焰粉尘爆炸泄压装置应运而生。无火焰粉尘爆炸泄压装置包括一个爆炸泄压装置和用来防止火焰传播到周围环境的灭火元件。国外产品早在10年前进入中国市场，国内也有个别企业在研发、试制该类产品，但由于没有相应的国家标准对该装置的安全、质量等指标加以规范，严重的制约了该类产品的国产化和进口产品质量的检验，也无法保证市场的大量需求。为此参考国际相关标准，制定相应的国家标准，加强对无火焰粉尘爆炸泄压装置的产品的设计、制造、测试方法和使用的管理。中国特种设备安全与节能促进会（以下简称“中特促进会”）下达2019年度中特促进会团体标准制修订项目计划，沈阳市市场监管事务服务中心（沈阳特种设备检测研究院）承担了中特促进会团体标准无火焰粉尘爆炸泄压装置性能试验方法的编制起草工作。1.2 工作过程工作任务下达后，沈阳市市场监管事务服务中心（沈阳市检验检测中心）指派附属机构沈阳特种设备检测研究院承担起草工作，并成立起草工作组。工作组收集了相关的法律、法规、标准及资料，通过现场调研和会议研讨的方式，工作组成员开展了分工讨论合稿整理的标准起草工作。2020年3月8日，成立标准编制工作组，工作组成员由博士、硕士等安全工程、化工过程机械学科专业人员组成，既充分考虑了安全领域在开展无火焰粉尘爆炸泄压装置产品测试的专业经验，也照顾到特种设备行业的重要地位和管理特点。工作组搜集了大量无火焰粉尘爆炸泄压装置产品的技术标准和文件。经深入研究，我国目前与爆炸泄压装置相关的标准为GB567系列标准爆破片安全装置。其中GB567.1-2012爆破片安全装置第1部分：技术要求规定了爆破片安全装置的技术要求。爆炸泄压装置包括爆破片、泄压门、无火焰泄压装置，爆破片只是爆炸泄压设备的一种。因此GB567.1不足以规范各种不同类型的爆炸泄压设备。另外，爆破片一般用于物理爆炸泄压，不适用于防止发生化学超压爆炸，因此GB567.1的部分内容不适用于本标准定义的“无火焰粉尘爆炸泄压装置我国目前没有无火焰粉尘爆炸泄压装置的国家标准，尤其是没有对爆破片之外的爆炸泄压装置进行规范的国家标准。而在可燃粉尘处理工艺，因为爆炸泄压装置不符合规范，常常导致泄压失败。因此，急需对无火焰粉尘爆炸泄压装置的技术要求进行规范。工作组在认真研究上述文件和标准的同时，调研了国内多家涉粉企业的实际生产情况，最终形成了标准草案。2019年12月05日，中特促进会批复了沈阳特检院申请的中特促进会团体标准制修订项目建议书。2020年5月16日，形成无火焰粉尘爆炸泄压装置性能试验方法初稿。2020年6月18日，标准起草组召开无火焰粉尘爆炸泄压装置性能试验方法第一次讨论会。2020年8月27日，完成无火焰粉尘爆炸泄压装置性能试验方法第一次修改。2021年12月03日，中特促进会召开无火焰粉尘爆炸泄压装置性能试验方法标准启动会议，会议由中特促进会王为国副秘书长主持，沈阳特检院、东北大学、大连理工大学、沈阳电气传动研究所等标准起草参与单位参加了会议。会议对无火焰粉尘爆炸泄压装置应用情况、国内外标准、标准拟定的范围、主要内容进行了介绍，对标准的名称、主要技术内容、工作进度安排进行了讨论。2022年05月22日，标准起草组召开无火焰粉尘爆炸泄压装置性能试验方法第二次讨论会。2022年06月10日，完成无火焰粉尘爆炸泄压装置性能试验方法第二次修改。2022年11月6日，中特促进会召开无火焰粉尘爆炸泄压装置性能试验方法标准研讨会议，形成无火焰粉尘爆炸泄压装置性能试验方法征求意见稿。2023年3月21日，完成标准征求意见稿和标准编制说明的编制。开始面向社会征求意见。1.3 起草单位、协作单位、主要起草人及其所做的工作本标准牵头单位起草单位：沈阳市市场监管事务服务中心（沈阳特种设备检测研究院）。参加单位：东北大学、大连理工大学、东莞市南盾智能安全科技有限公司、江苏复森特种阀门有限公司、沈阳建筑大学、沈阳电气传动研究所（有限公司）、上海朗晏安全系统设备有限公司、徐州八方安全设备有限公司、苏州安鼎爆破片制造有限公司、郑州中泰安科粉体科技有限公司、江苏爵格工业设备有限公司、广东省安全生产技术中心有限公司。本标准主要起草人：潘超、孙少辰、王瑞斌、王玉、胡熙玉、郝延平、文U刚、苑春苗、任婿杰、李畅、刘大平、刘云鹤、陈永桂、李绍利、苏凤弟、刘利利、孙大伟、吴跃峰、徐建军、刘晓、杨铭斯、曹铭。标准起草负责人潘超，负责总体协调和技术指导。孙少辰、刘晓、杨铭斯、苑春苗、任靖杰、李畅、刘大平负责标准制定的具体工作，包括技术研究、方案制定等内容。王瑞斌、王玉、胡熙玉、郝延平、刘刚、曹铭负责沈阳特种设备检测研究院、中特促进会、试点单位之间的联络协调工作。刘云鹤、陈永锋、李绍利、苏凤弟、刘利利、孙大伟、吴跃峰、徐建军负责标准的验证、试点和协助工作。2编制原则和主要内容2.1 编制原则（1）在GB/T15605粉尘爆炸泄压指南（即将更改为强制性标准粉尘爆炸泄压规范，己经立项)己经涉及到了部分爆炸泄压装置的规定，这部分内容将纳入本标准。粉尘爆炸泄压规范将聚焦泄压设计方法，不再包含有关泄压装置技术要求的有关内容。本标准主体内容采纳欧盟标准EN14797-2007Explosionventingdevices(爆炸泄压设备)和EN16009-201l_Flamelessexplosionventingdevices(无火焰粉尘爆炸泄压设备)。将欧盟两个涉及爆炸泄压的标准合并为一个标准。本标准给出了用于无火焰粉尘爆炸泄压的装置的技术要求。本标准适用于可燃粉尘、可燃气体或可燃粉尘/可燃气体混合形成的异相混合物。本标准不适用于有毒性和腐蚀性的粉尘、火炸药或自身能发生爆轰的含能材料。本标准不适用于为了防止物理超压而使用的爆破片和安全阀。(2)标准格式符合GB/T1.1-2009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写的规定。(3)与国家法律、法规和有关标准相一致。(4)统一了标准化对象的名词、术语等。2.2 主要内容说明2.2.1 范围简要介绍了标准的内容，并提出了适用范围。本标准规定了适用于可燃粉尘的无火焰粉尘爆炸泄压装置的技术要求。本标准不适用于有毒性或腐蚀性的粉尘、烟花爆竹、火炸药或其它不需要助燃气体即可自身发生爆炸的粉尘。本标准不适用于可能发生粉尘爆轰或热失控反应的工艺设备或设施。2.2.2 规范性引用文件本标准引用了：GB/T567.1爆破片安全装置第1部分：基本要求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GBZT15604粉尘防爆术语GB/T16426粉尘云最大爆炸压力和爆炸指数测定方法2.2.3 术语与定义本标准定义了围包体、爆炸泄压、爆炸泄压装置、无火焰爆炸泄压、无火焰爆炸泄压装置、可再用爆炸泄压装置、不可再用爆炸泄压装置、保持元件、泄压元件、基准泄压元件、约束元件、灭火元件、集成式无火焰爆炸泄压装置、爆破板、受控爆炸压力、最大受控爆炸压力、粉尘云最大爆炸压力、静开启压力、静开启压力允差、规格化爆炸压力上升速率、粉尘爆炸指数、几何泄压面积、有效泄压面积、泄压效率、标称保护容积等术语。2.2.4 通则2.2.4.1 一般要求无火焰爆炸泄压装置包括一个爆炸泄压装置和至少一个灭火元件。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。无火焰爆炸泄压装置应避免因泄漏的工艺粉尘进入灭火元件而导致泄压效率降低。无火焰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。无火焰爆炸泄压装置在所受压力达到其静开启压力时（在其静开启压力允差范围内）应开启。不以泄压为目的的部件，在爆炸泄压时不应爆裂。无火焰爆炸泄压装置的泄压元件不应形成危险的飞掷物。如无火焰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。无火焰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。无火焰爆炸泄压装置应通过性能试验。无火焰粉尘爆炸泄压装置应包括以下参数：（I）静开启压力PSUH及其允差；（2）预期用途的爆炸指数K"（3）几何泄压面积Av;（4）泄压效率Ef。2.2.4.2 无火焰爆炸泄压系统的设计采用单一无火焰爆炸泄压装置时，被保护容器的容积应不超过性能试验时所采用的测试容器的容积。（参见附录A）。如果单一无火焰爆炸泄压装置受此限制不足以保护时，可采用多个相同型号、尺寸的无火焰爆炸泄压装置。（参见附录A）。当采用多个无火焰爆炸泄压装置保护的容器的容积是单一无火焰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）时，则该容器应至少使用n个无火焰泄压装置（参见附录A）。2.2.5 无火焰爆炸泄压装置的性能试验2.3 .5.1一般要求制造商应提供以下内容：（1）装置适用的工艺条件，包括环境温度和环境压力;（2）装置的安装尺寸，几何泄压面积AV和泄压效率Ef;（3）泄压元件的静开启压力Pstat；（4）标称保护容积VmaX,FV；（5）最大受控爆炸压力pred,max；（6）适用粉尘的性质，包括粉尘的Kst、pmax；（7）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。无火焰爆炸泄压装置的性能试验应测试以下项目：（1）静开启压力试验；（2）爆炸试验，包括：功能和机械完整性；灭火消焰性能；泄压效率；对外部环境的影响。（3）如带有感知泄压装置开启的探测装置，则应测试其安全性;(4)如预期用途带有遮盖物或隔热装置，则应测试其影响。所有性能试验都应有文档记录。如在任意一次无火焰爆炸泄压装置的性能试验中有火星喷出，则该无火焰爆炸泄压装置不应在粉尘爆炸危险环境中使用。注：“粉尘爆炸危险环境”指的是被保护围包体的外部。2.252静开启压力试验2.2.5.2.1 一般要求根据爆炸泄压装置的类型，静开启压力的试验应采用以下方法之一进行：(1)压力试验方法：通过在泄压元件上施加一个持续上升的气压来确定静开启压力的方法；(2)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。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。静开启压力试验进行之前，爆炸泄压装置的内外压力应相等。静开启压力应在以下情况之一下确定：(1)测试介质从测试设备中释放时；(2)泄压元件从约束元件上脱离时。试验过程的压力时间曲线应有记录。对于含有可再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。试验时，应采取安全措施。2.2.5.2.2 机械试验方法机械压力的施加方向应与泄压元件的开启方向一致。机械压力的施力点应根据泄压装置的设计来确定。机械压力的升压速率应不超过10kPamin02.2.5.2.3 温度影响静开启压力试验应在（1530）的温度范围内进行。如爆炸泄压装置的使用环境温度对静开启压力有影响，则试验应在该装置的设计使用温度范围内进行。2.2.5.2.4 测试数量对于不可重复使用爆炸泄压装置，每一批次的测试数量应根据表1确定。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。表1不可重复使用爆炸泄压装置的测试数量批次数量测试数量<10210-15316-30431-1006101-2504%且不少于8251-10003%且不少于10对于可再用元件，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。试验测得的静开启压力值均应在GB/T567.1要求的压力允差范围内。225.3爆炸试验2.2.531一般要求制造商应规定无火焰爆炸泄压装置的安装尺寸、几何泄压面积和静开启压力Pstalo如无火焰爆炸泄压装置采用相同的设计，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：(1)最小尺寸和最大尺寸；(2)如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。无火焰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，且泄压装置的几何泄压面积应不大于测试容器的开口面积。功能和机械完整性、灭火性能、泄压效率、对外部环境的影响应通过爆炸试验来验证。2.2.5.3.2试验介质试验粉尘在测试容器中p11三和降应不低于对应的标称值，且试验结果与GB/T16426试验结果的差值宜符合以下要求：(1) PmaX的差值应310%；(2) KSl的差值应20%°如制造商规定了无火焰泄压装置适用的粉尘种类，则试验粉尘应与标称的粉尘种类一致。2.2.533测试装置性能试验所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,FVo对于未进行性能试验的中间尺寸，标称保护容积应按式(2)计算：na.FV.2=vmax,FV,l×4"A(2)式中：Ai已进行试验的装置的泄压面积;Ar设计相同，尺寸不同，未进行试验的装置的泄压面积，A2<Ai;½nax,FVJ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。测试容器的长径比宜为1：1,且不应大于1：3。无火焰爆炸泄压装置与测试容器的连接应符合5.3.1.3的要求。2.2.534功能和机械完整性爆炸试验所采用粉尘的Km应不低于装置设计适用的KstO爆炸试验的Pred应不低于装置设计适用的Pred,max的1.1倍。机械完整性应满足：（1）未设计为爆裂或失效的部件应保持其机械完整性；（2）未设计为开启的部件应保持其原始位置；（3）没有危险的抛射物产生。2.2.5.3.5 灭火性能所有性能试验均应有视频记录，且每次试验均应从至少2个不同视角进行拍摄。所有性能试验均不应有火焰喷出。2.2.5.3.6 泄压效率待测泄压装置（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PQ,应与带有基准泄压元件的泄压装置相同。爆炸试验的Km值应包括泄压装置的标称KN和其与5MPams-1之间均匀分布的至少3个值。泄压效率EF应按式（3）进行计算：Ev=e/4v×100%（3）有效泄压面积Ae的测试和计算步骤如下：（1）在指定的测试条件（测试容器的容积匕爆炸泄压装置的泄压面积Av,静开启压力PSlaI,长径比下，测试出基准装置的受控爆炸压力PMbaseline;（2）根据GB/T15605,计算出基准装置受控爆炸压力对应的p11rKm值；（3）在相同的测试条件下，测试待测装置的受控爆炸压力Pred,由device；（4）根据之前计算的pmKm值和待测装置的受控爆炸压力Pred,由device,计算出有效泄压面积Ae。图1为计算有效泄压面积AE的流程图，附录B为计算示例。图1直接比较法计算有效泄压面积说明：V测试容器的容积；1./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。所有试验中的受控爆炸压力Pred应不小于静开启压力PM+0.01MPao2.2.537对外部环境的影响试验应记录以下内容:(1)泄压装置的外表面温度(例如使用红外测温仪测试)；(2)试验过程中泄压装置外的气体温度(例如使用热电偶测试)；(3)从视频中估测爆炸试验过程中从泄压装置喷射出的可见云团的大小。(4)距泄压口轴线方向Im处的压力和温度。2.2.5.4试验报告试验报告应至少包括以下内容：(1)试验粉尘的特性和条件：一般物理性质和化学性质；试验粉尘的预处理方法，例如加热、粉碎、研磨和筛分；粒度分布和含水量；爆炸性参数，包括Pmax、ATsto(2)试验条件：装置尺寸简图；测试容器的容积、长径比和表面积；粉尘分散系统;试验粉尘在测试容器中的爆炸性参数;点火延时。(3)爆炸泄压装置:类型和结构，包括材料、规格和物理尺寸等;静开启压力Pstato(4)试验结果:泄压效率;Pred,max；无焰性能试验结果;对外部环境的影响;表面和外部温度。(5)其它信息，包括依据标准、部件的非弹性形变、可再用元件在爆炸试验中静开启压力的变化。3现场调研、试点验证和预期社会经济效益3.1 现场调研、试点验证情况2022年3月18H,沈阳特种设备检测研究院一行三人赴鞍山市天华木业有限公司、中粮糖业有限公司调研翻板式隔爆阀、无焰泄放装置现场使用情况。2022年5月27日至28日，大连安全科学研究院举办专业技术高级研讨班涉爆企业专项整治专题。沈阳特种设备检测研究院潘超、孙少辰针对粉尘爆炸基础知识及爆炸防护产品等内容进行授课。与东北大学李刚、苑春苗老师探讨了翻板式隔爆阀、无焰泄放装置的安全技术。2022年9月9日至13日，沈阳特种设备检测研究院潘超随辽宁省应急管理厅制造业监管处在营口开展粉尘涉爆场所安全检查工作，针对涉爆企业粉尘爆炸安全隐患进行排查，并同步开展隔爆阀、无焰泄放安全技术研究，经查三台隔爆阀、两台无焰泄放安装不规范，存在安全隐患。3.2 预期社会经济效益工业粉尘爆炸涉及煤炭开采、粮食加工、粉体制备存储和运输以及化工、纺织、冶金等各个行业和部门。随着新技术的应用和生产规模的扩大，工业粉尘爆炸事故的发生日益频繁。我国每年发生的粉尘爆炸事故多达数百起，造成巨大的财产损失和人员伤亡。泄爆技术是防止工业生产过程中气体、粉尘发生毁灭性爆炸灾害的一种有效减灾技术手段。目前爆破片已在工贸行业得到普遍应用。但对于室内的爆炸危险设备没法应用，因为泄爆时喷出的火焰会对周围人员和环境产生危害，并可能产生严重的“二次爆炸”，为此无火焰粉尘爆炸泄压装置应运而生，国外产品早在10年前已进入中国市场，国内也有个别企业在研发、试制该类产品，但由于没有相应的国家标准对该装置的安全、质量等指标加以规范，严重的制约了该类产品的国产化和进口产品质量的检验，也无法保证市场的大量需求。为此参考国际相关标准，制定相应的国家标准势在必行。本标准的目的是规定无火焰粉尘爆炸泄压装置的性能试验方法。无火焰粉尘爆炸泄压装置是实施爆炸泄压保护方法的保护装置，要实现安全的泄压，一方面要求泄压口的布置、泄压面积的大小、开启压力的选择应满足要求，另一方面要求泄压装置必须符合规范、可靠。可减小因为无火焰粉尘爆炸泄压装置测试不规范而导致的无焰泄放装置的质量问题。沈阳特种设备检测研究院一直致力于无火焰粉尘爆炸泄压装置测试方法的理论与试验研究工作。开展的无火焰粉尘爆炸泄压装置的相关试验项目，为CNAS实验室认可资质授权的领域范围，实践了国际标准EN16009-2011Flamelessexplosionventingdevices的试验方法，从现场试验过程中积累了大量的检测数据和经验。随着大型的涉粉企业的增多，粉尘泄爆装置的应用必然增多。为给无火焰粉尘爆炸泄压装置产品一个良好的市场环境，不论从生产厂家、第三方测试单位、使用者都需要一部行业内先进试验方法标准。本标准将很大程度地提高我国在这一领域的技术水平，缩小这一领域我国与国外之间的差距，同时也对粉尘泄爆装置相关测试标准的完善提供较大的参考意义。既可以满足国内产品的检测需要，也对进口产品的安全使用提供可靠的检测评价服务，满足中国作为WTO成员国对进口产品实现国民待遇的要求。符合国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）中关于发展公共安全事业和开发工业运输设施安全关键技术研究的要求，完善了公共检测服务平台的建设。4与有关的现行法律、法规和国家标准、行业标准、地方标准的关系本标准为首次制定的地方标准，国家标准和行业标准尚无，与现行的法律、法规、标准无冲突。目前有关泄压装置的标准为GB567系列标准。GB567.1爆破片安全装置第1部分：技术要求本标准在现有的标准体系中比GB567涉及的产品范围有一定的重叠，但范围更广。5重大意见分歧的处理结果和依据无6作为强制性地方标准或推荐性地方标准的建议及理由建议将本标准列为推荐性团体标准。中华人民共和国应急管理部、国家市场监督管理总局正在工业爆炸防护领域开展专项整治工作，本标准顺应了国家在工业安全领域内产品管理的需求。7标准实施建议为了贯彻实施本标准，建议开展本标准的宣贯、培训工作，为后期的广泛推广积累宝贵经验。8其它应予说明的事项无标准编制组2023年03月21日