国家标准 GB/T37241一2018 惰化防爆指南 Guideoninertingforthepreventionofexplosions 2018-12-28发布 2019-07-01实施国家市场监督管理总局发布币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/37241一2018 目次前言引言范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 -般要求 5 * 惰化方法惰化系统 l0 个人防护附录A资料性附录)常见可燃气体、粉尘的极限氧浓度值附录B(资料性附录》可燃气体和可燃粉尘的爆炸浓度范围 15 22 附录C资料性附录)惰化计算附录D(资料性附录》防止空气向下扩散进人放散管内 25 附录E(资料性附录)固体物料双联阀 27 附录F(资料性附录)开口容器装料 29 附录G(资料性附录) 工艺设备惰化实例 31 附录H(资料性附录)常见氧浓度探测器 34 参考文献 36
GB/37241一2018 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由应急管理部提出本标准由全国安全生产标准化技术委员会(SAC/TC288)归口本标准起草单位:公安部天津消防研究所、东北大学工业爆炸与防护研究所、陕西省公安消防总队、五环工程有限公司、石化工程建设有限公司、中冶赛迪工程技术股份有限公司威特龙消防安全集团股份公司、神华集团有限责任公司本标准主要起草人:任常兴、杜霞、李野、钟圣俊、张明、李晋、张欣、张网、王、杨建国、董海斌、王若青、陈乐、李伟,李会英、李华
GB/T37241一2018 引言惰化保护是通过向被保护的设备中通人惰性气体或添加惰性粉尘,防止设备内可燃粉尘或气体发生爆炸的一种惰化防爆技术惰化防爆常用于煤化工,电力,钢铁、水泥等煤粉制备系统,也可用于石油化工、塑料、制药、农药等可燃粉尘、可燃气体或混合物爆炸性环境的气氛惰化保护对具有较低压力上升速率的粉尘,混人少量惰性粉尘即可使爆炸性急剧下降通常混人60%的惰性粉尘,爆炸性就完全丧失粉尘惰化作用可能对爆炸压力影响不大,但对爆炸压力上升速率影响很大,可以减缓爆炸的发展或使爆炸变成缓慢的燃烧本标准暂不涉及惰性粉尘惰化防爆本标准对于优化选择工业防火防爆惰化技术方法,确定可燃混合粉尘或气体最低氧含量,计算惰性气体的流量,以及惰性气体的储存、监测系统及联动控制的设计等具有指导意义 IN
GB/37241一2018 惰化防爆指南范围本标准给出了可燃粉尘或可燃气体爆炸性环境进行气氛惰化防爆的基本方法和惰化系统技术要求本标准适用于向可燃粉尘,可燃气体或其混合物爆炸性环境通人惰化气体进行完全惰化防爆的惰化技术,部分惰化可参照执行本标准不适用于下列情况 -采用向可燃粉尘中添加惰性粉尘以防止粉尘爆炸的惰化技术; 采用在容器或储罐内的气体空间设置阻火金属网以防止可燃液体蒸气爆炸的技术; 灭火; -采用控制可燃物质浓度超出爆炸上限以避免形成爆炸性环境的技术控制粉尘层或粉尘堆积物发生着火、自燃、放热反应或燃烧在粉尘层中传播的保护措施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 GB/T15604粉尘防爆术语 GB25285.I爆炸性环境爆炸预防和防护第1部分:基本原则和方法术语和定义 GB/T15604GB25285.1中界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 惰化imerting 通过向被保护系统充人惰性气体或向可燃粉尘中添加惰性粉尘,使系统内混合物不能形成爆炸性环境,或增加混合物点燃难度的防爆技术 3.2 atmsphereinertng 气氛惰化通过向被保护系统内充人惰性气体,使系统内混合物不能形成爆炸性环境,或增加混合物点燃难度的防爆技术 3.3 完全惰化absoluteinerting 惰化技术的一种,由于被保护系统内惰性气体的比例浓度足够高,无论可燃物与含氧混合气体的比例如何变化都不会形成爆炸性环境 3.4 部分惰化partialinerting 惰化技术的一种,通过向被保护系统内充人惰性气体而控制系统内氧浓度,使可燃气体或可燃粉尘
GB/T37241一2018 与空气形成的爆炸性混合物在所有可预期点火源出现的情况下不会被引燃 3.5 极限氧浓度limitingoygenconcentration;L0c 依据标准的测定方法测得的可燃物、空气(或氧气)和惰性气体混合物中不能形成爆炸性环境的氧浓度注，极限氧浓度与可燃物特征和惰性气体种类有关附录A给出了常见可燃气体、粉尘极限氧浓度值 3.6 maximumallowable 最大允许氧浓度 osygenconcentration;MIAoc 当发生某些可预见的异常或误操作时,被惰化保护的系统内不应超过的氧浓度值注:实际工程应用中,最大允许氧浓度比工况条件下极限氧浓度低该安全裕量需考虑工艺条件的变化,通常为 2个百分点 3.7 停机氧浓度trippontofsystemshutdown;TPss 联锁停车氧浓度氧浓度监控设备启动被保护系统的停机程序来保障工艺系统安全,防止空气进人而形成爆炸性环境的氧浓度阔值注停机不是指被保护系统完全关停,而是以设定的安全方式停止被保护系统作业,并启动应急保护槽施 3.8 惰化系统动作氧浓度setpointofinertingsystem;SPIS 氧浓度监控设备开始控制惰性气体流量,压力或充人量以维持氧浓度在安全范围内)的氧浓度闵值注惰化系统动作氧浓度与惰性气体的流量,温度和压力的合理变化具有关联性,达到动作氧浓度设定点后,在正常操作和存在可预见的波动情况下控制系统能够及时调整氧浓度,以防氧浓度达到停机值 3.9 安全裕量safetymargin 极限氧浓度与最大允许氧浓度、最大允许氧浓度与停机氧浓度、停机氧浓度与惰化系统动作氧浓度之间的差值,分为三类 3.10 惰性气体inertt gas 不与氧气、可燃气体、可燃蒸气和可燃粉尘反应的气体 3.11 稀有气体noblegases 元素周期表18族气体,如氨、氛、氲、氮、氲和氢等 3.12 烟气fluegases -种燃烧产生的气体混合物,用于惰化时其氧气浓度限定在一定范围 3.13 可燃性杂混物combstiblehybridmixture 可燃粉尘、可燃气体或可燃液体燕气与助燃气体的多相流体混合物注:例如,甲烧、粉尘与空气的混合物.汽油蒸气、汽油雾滴与空气的混合物 3.14 加压惰化presure-swinginerting --种惰化方法,通过先向封闭系统加压充人惰性气体再放空,使系统压力恢复到大气压力,以降低
GB/37241一2018 系统内氧浓度 3.15 真空惰化vacuum-swinginertimg -种惰化方法,通过对密闭系统先抽真空再充人惰性气体到大气压力,以降低系统内氧浓度 3.16 吹扫惰化/通流惰化sweepthroughintering/lowthroughinterting -种惰化方法,通过向有放散口的系统连续通人惰性气体,以降低系统内氧浓度 3.17 置换惰化displacementinerting -种惰化方法,通过充人与系统内气体有明显密度差的惰性气体以降低系统内氧浓度,在此过程中不发生显著的气体混合 3.18 连续氧浓度监测contimuousoxygenmeasurement 通过氧浓度探测器连续在线监测被惰化保护系统的氧浓度,直接判定被保护系统的惰化状态 3.19 间断氧浓度监测discontinuousoxygenmeasurement 通过对工艺(包括故障情况)的深人分析,在不连续直接测量氧浓度的情况下,保证达到惰化要求的氧浓度监测方法 3.19.1 定期氧浓度监测periodieosygenmeasurement 通过定期采样测量被保护系统氧浓度,校验氧浓度水平是否达到惰化要求注:该方法通常与流量控制和压力控制方法联用定期氧浓度测量一般采用便携式氧浓度探测仪进行 3.19.2 顺序氧浓度监测sequentialoxygenmeasurement 通过按顺序分别对不同工艺设备的取样点进行氧浓度测量,监测所有取样点氧浓度的偏离状况注由于对不同采样点进行分时测量,测量结果存在延时当系统可能出现氧浓度积聚变化的情况时,该方法不可用 -般要求 4.1用于惰化的惰性气体应与可燃物质和氧气均不发生反应注在特定条件下燕汽,二氧化碳或氮气等惰性气体可能与可燃物发生反应,如熔化的锂金属可与氮气反应 4.2应采用但不限于下列惰性气体: 缸气 a 二氧化碳; b) 燕汽压大于0.3MPa的燕汽; c 注燕汽惰化冷凝时,压力下降将导致空气进人设备或产生真空 d)烟气 e 稀有气体 4.3采用烟气惰化时,应符合以下要求: 燃烧产生的烟气用于惰化,其氧气浓度应可控制在给定的范围内 a b 应采取措施使氧浓度波动最小化,如设置烟气缓冲罐等极限氧浓度可根据氮气的极限氧浓度计算; c
GB/T37241一2018 d 烟气的使用不应对设备性能、产品质量或环境产生危害 4.4爆炸性环境应确定极限氧浓度,并应符合下列要求: 惰化设计时应确定可燃物质在工艺条件下的极限氧浓度,并应考虑惰性气体种类、运行温度和压力等对可燃物质极限氧浓度的影响; b 可燃气体、蒸气或可燃粉尘与惰性气体的混合物,极限氧浓度的确定应给出以下信息 -可燃气体和蒸气:组分; 可燃粉尘;组分、,粒度分布和含水量; 惰性气体:组分和氧浓度; 可燃性杂混物的极限氧浓度应取可燃粉尘可燃气体或可燃蒸气的较低值,除非实验表明在较高的氧浓度下不会形成爆炸性混合物注:可燃气体和可燃粉尘爆炸浓度范围及影响因素的确定参见附录B S 惰化方法 5.1惰化方法选择 5.1.1工艺系统设备选择惰化方法时应考虑以下因素: 系统设备工艺运行方式:连续式或间歇式 a b) 系统设备设计压力:可允许承受的正压和负压范围健康和环境限制 c 5.1.2惰性气体与被保护系统内气体容易混合,且被保护系统能够承受一定正压,宜采用加压惰化方法 5.1.3仅可承受负压的被保护系统(不能承受正压),宜优先选择真空惰化 5.1.4无法承受正压和负压的被保护系统,宜选择吹扫惰化 5.1.5惰性气体与被保护系统内气体分子量相近时,宜采用吹扫惰化多分支复杂管道设备不宜采用吹扫惰化注纯氮或烟气(含二氧化碳体积分数为12%~18%,氧气体积分数为2%和平衡氮气)与惰化设备内空气分子量相近 5.1.6惰性气体与被保护系统内气体分子量相差较大时,宜采用置换惰化 5.2加压惰化 5.2.1加压惰化设定的最大惰化压力不应超过设备的最高工作压力注最高工作压力是指压力容器在正常使用过程中,压力容器顶部可能出现的最高压力(无特别注明时,系指表压力 5.2.2加压惰化应采用以下步骤: 切断系统与其他设备和大气之间的通道,确保系统密闭 a 充人惰性气体直至系统内压力达到设定的最大惰化压力,停止充人惰性气体 b 通过预先设计的放空阀放空系统内气体至常压; e d) 重复步骤a)c)直至系统内氧浓度达到设计的氧浓度 5.2.3加压惰化的次数参见附录C中的C.1,且计算换气次数时,应考虑惰性气体中氧气含量 5.2.4加压惰化前宜进行正压泄漏测试,确保被保护系统的气密性,并采取防止人员窒息的预防措施 5.3真空惰化 5.3.1真空惰化应采用以下步骤:
GB/37241一2018 切断系统与其他设备和大气的通道,确保系统密闭; a b 抽真空至设定的真空度; c 向系统充人惰性气体直至系统内压力达到常压; d)重复步骤a)~c)直至系统内氧浓度达到设计的氧浓度真空惰化前宜进行真空泄漏测试,确保被保护系统的气密性 5.3.2 5.3.3设备的泄压装置应能承受可预期的负压,计算公式参见附录c中的C.,2 5.4吹扫惰化/通流惰化 5.4.1窄长的设备或管道应从一端通人惰性气体,同时从远离端排出混合气体,并在周围采取预防人员窒息的措施 5.4.2吹扫惰化所需时间计算公式参见附录C中的C.3,吹扫安全系数(F)按下列方式取值一端为惰性气体人口,另一端为出口的无分支的管道,F一1 a b) 惰性气体人口和出口位于无分支设备两端,且相距较远时,F=2 c 惰性气体人口和出口相距比较近时,F取值35 5.43被保护系统正常运行时,宜通过评估循环风量和漏风率来调控惰化气体流量，确保所需的惰化气氛;短时间停产时,宜采用较小的惰化气体流量维持被保护系统的惰化气氛 5.5置换惰化 5.5.1置换过程中应缓慢充人,避免惰性气体与被保护系统内气体混合 5.5.2惰性气体比被保护系统内气体轻时,惰性气体人口应位于被保护系统上部位置,反之位于下部位置,且惰性气体人口应远离放散口 5.6维持惰化环境要求 5.6.1应采用连续氧浓度监测或间断氧浓度监测确保被保护系统氧浓度不超过最大允许氧浓度,并及时补充惰性气体 5.6.2设备与大气相通时应避免形成空气对流注如设备受热、被保护系统内气体密度与大气密度差别较大时,可导致设备内空气对流 5.6.3采用吹扫惰化或置换惰化时,应避免空气通过放散口进人,惰性气体充人速率计算公式参见附录D. 5.6.4放散管(口)存在爆炸风险时,放散管应能承受爆炸压力,且应采取隔爆措施 5.7装料作业要求 5.7.1液体和气体进料时,应避免空气进人被保护系统注，如液体进料时,用系从液体容器中抽取液体,或高位重力液体加料或真空抽取液体等 5.7.2固体进料时,应在加料人口处采用双阀(门)设计,粉体双联阀进料参见附录E 固体物料流量较大(无法采用双阀设计)采用开放式溜槽进料时应采取惰化及其他爆炸防护措施、且防止人员窒息 5.7.3开口设备填料时应维持连续吹扫惰化,且采取必要的人员防护措施,容器内氧浓度计算公式参见附录F 5.7.4设备置换惰化时,应在开口部位设置局部通风系统以降低工况环境人员窒息风险 5.7.5应依据装料方式和系统防护等级要求等,确定被保护系统的惰性气体流量注:如开口容器的氮气流量维持管道末端0.3m范围内气含量的体积分数为5%以下 5.8卸料作业 5.8.1系统卸料作业时,应避免空气进人被保护系统
GB/T37241一2018 5.8.2液体卸料时,应确保被保护系统内惰性气体的供应流量不低于液体的体积排出量 5.8.3固体卸料时,应采取措施避免空气进人被保护系统注:如回转阀星型阀)卸料时避免旋转阀吸人空气 5.8.4应采取预防空气进人放散管的措施,惰性气体的流量计算公式参见附录D. 6 惰化系统 6.1 般要求 6.1.1惰化系统应由惰性气体供给装置、氧浓度探测器(在线氧浓度探测器或便携式氧浓度探测仪监测控制组件(主控制器、紧急报警控制器)和供气管道等组成氧浓度探测器应能有效地探测惰化防护区的氧浓度.控制组件在惰化防护区氧浓度达到动作氧浓度时,应能自动和(或)手动启动供气装置，并应有相应的报警惰化系统设计应包含以下因素 6.1.2 被保护系统运行的最大允许氧浓度; a 被保护系统的工艺、温度、压力和原料加工处理等参数 b 惰性气体供给源及设备安装， c 惰性气体与工艺过程相容性， d 操作控制 e 维修、检测和测试; 惰性气体泄漏的个人防护; g 呼吸防护装备(如氧呼吸器). h 设备泄漏和通风漏气的惰性气体补给能力注工艺设备惰化实例参见附录 GG 6.1.3应分析评估以下主要因素: 被保护系统工艺过程的危险性; a b 关键设备设施的危险类型,火灾风险程度 6.1.4监测和控制被保护系统氧浓度的相关数据信息应整理归档,主要包含但不仅限于以下内容监测和控制目标; a b 工艺装置监控区; 工艺设备参数(包括容积,直径和耐压能力等,设备布置间距及高度等; e d 启动、运行、停止以及短时运行和紧急关停等工艺过程的参数变化,主要包括流量、温度、压力、氧浓度等工艺流程图及说明; e 工艺区环境温度; g8 工艺联锁控制装置 6.1.5应定期开展被保护系统的安全巡检和安全检查,惰化系统操作人员应经专门的培训,方可上岗 6.1.6惰性气体用于吹扫火炬或焚烧炉前的可燃性物质收集管线时,应设置防回火措施或回火保护措施 6.1.7对于气体输送前需要连接的管线,例如槽车等,应在输送前将被保护系统先吹扫至极限氧浓度之下,或者在连接处附近位置设置回火保护设施 6.1.8对于可能生成硫化亚铁等其它易于自燃物质的设备,如果设备维持在低氧浓度环境下运行,应采用防止自燃的预防和控制措施
GB/37241一2018 6.1.9被保护系统的惰性气体流量,惰化时间和惰化次数参见附录C计算确定 6.1.10惰化系统防护区内应设置防止人员窒息的警示信号和警示标识 6.2惰性气体供给装置和供气管道 6.2.1被惰化保护系统的惰性气体最小供给量应符合以下要求惰性气体的最小供给流量不应小于被保护系统正常运行的物料排出体积量 a b 被保护系统温度和压力变化导致的真空状态,应由足够量的惰性气体及时补偿供给惰性气体供给量不应小于a)和b)计算的最大供给流量,且应控制被保护系统良好运行的温度 c 和压力状态 6.2.2应保持被保护系统内部混合气体的均匀性,确保该系统内部任何位置的氧浓度低于最大允许氧浓度,并留有一定的安全裕量同时,应综合分析评估以下要素惰化方式; a 被保护系统惰性气体的人口位置; b c 被保护系统混合气体的排放位置; d 入口位置惰性气体的压力、温度和流量; e 排放气体的流量应保证被保护系统最远端的惰化状态满足系统运行安全要求 6.2.3 注:如增大惰性气体人口的孔径和供给压力等 6.2.4应检测被保护系统距离惰性气体人口最远端部位的氧气浓度,以验证被保护系统的惰化程度设有闭口分支的被保护系统,还应检测相关点的氧气浓度 6.2.5惰性气体进人被保护系统前应与工艺温度相匹配 6.2.6被惰化保护系统内的露点不应低于运行环境温度注通人惰性气体可能导致被保护系统内温度降低 6.2.7惰性气体的储存设备和压力管道应符合工艺设备和管道设计要求 6.2.8惰性气体管道应符合以下要求: a 惰性气体压力超过103kPa时管道系统应按压力管道设计; b 应设置过滤或其他类似措施,预防杂物进人管道关键部件,如调压器、阀门和仪表等应采用必要的除湿措施; c 主管分支点应设置手动关团阀 d 应采取防止惰性气体管路被污染的措施.如设置单向阀和(或)止回阀等; 不应与其他系统管道交叉连接; 应定期清理管道; g h)管道泄压口应通向安全区域,且避开人员密集场所和主要道路 6.3惰化系统监测控制 6.3.1应采用连续氧浓度监测或间断氧浓度监测,并采取相应控制措施确保该系统正常运行氧浓度低于最大允许氧浓度或设定的安全裕量浓度 6.3.2根据实际的惰化应用,应采取包括多点氧浓度监测和多种监测方法的冗余监测措施监测措施应根据惰化方式及以下因素选取 a 系统复杂程度; b 系统偏离设定氧浓度的出现频率被保护系统内有效点火源的出现频率; c d 测量和检测方法的可靠性; 随机监测的取样点应位于被保护系统最高氧浓度位置
GB/T37241一2018 6.3.3被保护系统为负压或闭路系统运行时,应采用连续氧浓度监测 6.3.4间断氧浓度监测时,应符合下列要求初次运行时应检验被保护系统的氧浓度,正常运行过程应定期校验系统氧浓度; a b 应监测被保护系统惰性气体的压力或流量,且确定监测参数与氧浓度的关联性,以设定报警阔值、手动或自动启动保护措施或紧急停车设施等; 连续监测惰性气体压力或流量时,应保证物料输送或装卸,以及密封不严导致空气进人的惰性气体损失量得到及时补偿; d 被保护系统设备容积变化时,应重新校验该系统惰化状态的氧浓度 6.3.5被保护系统氧浓度应控制在极限氧浓度(LOC)之下,并应符合以下要求设定系统安全裕量应根据以下因素:氧浓度的波动情况、检测和控制设备的敏感性和可靠性、发生爆炸的可能性和后果损失程度 b 被保护系统氧浓度的安全裕量宜设定为三级(见图1),惰化区位于安全裕量2和安全裕量3 极限氧浓度LocC 安全裕量1 可能爆炸区设备内最大允许氧浓度MAoc 安全裕量2 度氧浓度波动、监控仪器延迟或采样系统延迟惰化区停机氧浓度/联锁停车氧浓度TPSs 安全裕量3; 为避免误报惰化系统动作氧浓度sPIS 图1被保护系统惰化氧浓度安全裕量设定设备的最大允许氧浓度MAOC,结合工艺过程的温度和压力的变化,通常比极限氧浓度LOcC 低2个百分点被保护系统连续氧浓度监测时,系统停机氧浓度TPSS应按以下原则确定;最大允许氧浓度 MA0c不低于体积分数为5%时,系统停机氧浓度TPsS应至少低于该值2个百分点;否则，系统停机氧浓度TPSS不应超过系统最大允许氧浓度MAOC值的60% 该原则不适用于部分氧化工艺,应根据工艺实际条件确定氧浓度安全裕量被保护系统间断氧浓度监测时,系统停机氧浓度TPSS应按以下原则确定;被保护系统最大允许氧浓度MAOC不低于体积分数为5%时,系统停机氧浓度TPSS不应超过系统最大允许氧浓度MAOC值的60%;否则,系统停机氧浓度TPSS不应超过系统最大允许氧浓度MAOC 值的40% 同时,应定期校验被保护系统的氧浓度常压储罐和低压储罐的气体密封蒸气空间可不监测系统氧浓度,如氮封
GB/37241一2018 6.4惰化状态判定方法 6.4.1 -般要求 6.4.1.1应依据连续或间断监测的氧浓度数据，结合惰化方式综合评估判定被保护系统的惰化状态 6.4.1.2应选择合适的氧分析仪或氧浓度探测器(参见附录H),并符合以下要求应满足整个系统的总响应时间(如分析仪和采样系统的响应时间) a b 同时设定气体流量报警时,应与氧浓度报警优先级一致应与工艺过程条件相匹配,并采取防尘设计 c d 应在工艺要求的温度和压力范围内正常运行,且不应受背景气体干扰; 氧分析仪或氧浓度探测器的结构、材质和成分等应满足应用要求(如不锈钢、哈氏合金等) 探测器中的活性材料应与采样气体相匹配,如水溶性电解质和电极之间的副反应等 6.4.2连续氧浓度监测应选取一个或多个代表性的点,连续测量氧浓度来判定被保护系统的惰化状态 6.4.2.1 6.4.2.2应定期检测原位探测器是否被污染,例如,直接插人工艺物料流或设备中的探测器应确保除去样品中可能干扰测定的污染物或物料 6.4.2.3 6.4.2.4应定期维护和校准,且不应影响连续工艺的正常运行 6.4.3间断氧浓度监测 6.43.1应全面分析工艺.设备及异常状态的惰性气体供应量,选择定期氧浓度监测、顺序氧浓度监测或惰性气体流量、压力监测中的一种或几种,以确定被保护系统处于完全惰化状态,并采取预防惰化气体泄漏的措施 6.4.3.2定期氧浓度监测应符合下列要求定期测量被保护系统的氧浓度,校验是否达到惰化氧浓度安全裕量范围; aa b) 定期氧浓度监测应与流量或压力等监测参数联合校验,并应符合6.4.3.4和6.4.3.5的规定; 现场人工取样分析时应配备便携式氧浓度探测仪 c 6.4.3.3顺序氧浓度监测应符合下列要求应按一定序列顺序依次取样进行分析,以判定被保护系统的惰化运行氧浓度; aa b 应校验测定延时导致的偏差; 不应用于氧浓度有较大波动的场所 c 6.4.3.4惰化状态气体压力监测应符合下列要求: 压力监测应确保被保护系统惰化时的运行压力(如加压惰化的最大值、真空惰化的最小值)处 aa 于压力测定范围之内; b 应依据被保护系统的复杂程度确定加压次数; 复杂工艺设备应自动联锁惰化控制,以保证惰化状态良好 c d 应定期测定被保护系统的氧浓度,以校验氧浓度在安全裕量范围之内注:压力监测是指通过测量被保护系统的压力和加压次数,来计算判定该系统的惰化状态(参见附录C中的C.1) 6.4.3.5惰化状态气体流量监测应符合下列要求应采用自动联锁控制,确保惰性气体流量和供给时间符合被保护系统惰化状态要求 a 注流量监测是指测量并控制被保护系统惰性气体的流量,以维持该系统惰化状态 b 应定期检测被保护系统的氧浓度,以校验氧浓度在安全裕量范围之内
GB/T37241一2018 个人防护 7.1惰化防护区应采取预防人员窒息伤害的保护措施,且氧浓度降低区域、惰性气体系统和受限空间均应张贴窒息危害警告标识 7.2 惰化防护区应制定详细的安全操作规程,至少应包含以下内容: 进人许可制度,并明确需要采取的安全防护措施 a b 通风要求; c 气体分析; d 充足的呼吸防护用品 7.3应采取联锁或其他防护措施,防止人员进人正常运行的惰化保护设备内 7.4加压惰化时应采取相应的防护措施,防止设备泄漏导致周邻人员窒息,或形成爆炸性环境区域 7.5惰性气体排出时,应采取措施防止外部爆炸或火灾蔓延导致的回火损坏,且应有效处置排放的混合气取样时应采取防止人员室息和惰性气体泄漏的措施,且应避免在被惰化保护的开口容器处采样 7.6 0
GB/37241?2018 ? A ?? ?塢???? ??軯??弫??A.1 軯????A.2 A.1??軯??弫? ?IOC(/% ?/ - ?- ?Methane 10.0 12.5 ?Ethane 1.5 9.0 Propane 9.5 12.5 ?n-Butane 10.0 12.5 ?n-Butylacetate 9.,0 ??Isobutane 10,0 13.0 n-Pentane l0,0 12.5 ?Isopentane 10.0 12.5 n-Hexane 10.0 12.5 n-Heptane 9.5 12.5 Ethanol 8.7 ?Eithylene 8.,0 9,.5 ?Propylene 9.5 12.0 ? 1-Butene 9. 12.0 ??Isobutylene 10.0 13.0 11.0 ?Bautadiene 8,.5 3-?-1-?3-Methyl-1-butene 9.5 12.0 Benzene 10.l 12.0 ?Toluene 9.5 ?Styrene 9.0 ?Ethyllbenzene 9.,0 ??Vinyltoluene 9.0 8.5 ?Divnyllbenzene ?Diethylbenzene 8.5 9.5 12.0 Cyelopropane 1
GB/T37241一2018 表A.1续极限氧浓度l(OC(体积分数/% 可燃气体/蒸气氮气-空气二氧化碳-空气 73/100) 10.0 13.0 汽油Gasoline 10.0 100/1303 3.0 115/145 10.0 12.5 煤油Kerosene 8.0150 1l.0150 JP-1fuel 8.5150C 12.0150C 喷气燃料 JP-3fuel 10.0 2.5 JP4fuel 9,5 2.5 10.0 2.5 天然气Na lturlgasPitsburgh 12.0 氯丁烧n-Butylchloride 10.0(100"C 17.030" 二氯甲熔Methylenechloride 15,0100C ll.0 二氯化乙烯Ethylenedichloride 9.5(100C) 1,,1三斜乙梯1lTril richloroetlhane 12.0 7.0100C 三氧乙烯Triehlor oroethylene 丙啊Acetone 9.5 12.0 正丁醉n-Butano NA 14.5(150C 二硫化碳Carbondisulfide 3.0 5.5 -氧化碳Carbonmonoxide 3.5 3.5 注:NA表示不涉及 12
GB/37241?2018 A.2軯??? 軯? ?? ?/4m lO(C/% 22 ?Celulose ?Celulose 51 ?Cellulose materials ?woodlour 27 l0 Peaflour 25 15 17 ?Cornstarch ?wastelrommaltedbarley 25 1 ?? FoodandFeed Ryelour 2 13 14 2 Starchderivative 60 1 Сwheatflour 42 úBrowncoal 12 63 úBrowncoal 12 ú 66 úBrowncoal 12 Coals 51 15 úBrowneoalbriquettedust 17 ú Bituminouscoa 14 ? 63 Resin 95 1 ??Rubberpowder ?? Plastics,Resins,Rubber ??Polyacrylonitrile 26 1o Polyethyleneh.p. 26 10 ???,? Aminophenazone Pharmaceuticals Methionine 1o 12 Pesticide l3 ???Bariumstearate 63 Benzoylperoxide 59 10 ?ABisphenol 34 ?Cadnmiumlaurate 63 14 12 63 ?? Cadmiumstearate 12 ??Caleiumstearate <63 м?? ??Methylcellulose 70 10 Intermediate 27 Products. ?Dimethylterephthaate Additives -?Ferocene 95 ?(?)Bistrimethylsilylure 65 ?? Naphthalicacidanhdride 16 12 30 2-2-Naphthol ??Paraform-aldehyde 23 ?Pentaerythritol 10 13
GB/T37241一2018 表A.2(续) 氮气惰化极限氧浓可燃粉尘中粒径值/4m 度lO0(C体积分数/% 22 铝粉 Aluminum 22 钙铝合金Caleium/aluminum.aloy 金属粉、合金粉镁硅铁合金Ferrosilliconmagnesiumalloy 17 Metals，Alloys 硅铁合金Fero.siliconalloy 21 12 镁合金Magnesiumalloy 21 烟灰Soot 10 12 其他无机产品烟灰 13 12 OtherInorganie 烟灰Soot ProductsSoot 12 烟灰soot 16 43 12 其他ohers 膨润土衍生物1 Bentonitederivative 注:数据来源于NFPA69附录C的表C.1(a)数据实验室常温常压下测定)和C.1(b)(数据来自R.K.Eckhof.Dust explosionsintheprocessindustries，2013) 14
GB/37241一2018 附录B (资料性附录可燃气体和可燃粉尘的爆炸浓度范围 B.1可燃气体爆炸浓度范围空气中可燃气体爆炸极限采用GB/T12474进行测定可以根据不同氧浓度下可燃气体爆炸极限绘制可燃气,空气和惰性气体的爆炸浓度分布图完全惰化环境是指充人一定量惰性气体后,任何比例浓度的空气和可燃物都不能形成爆炸性气体环境以丙烧为例绘制可燃气、空气和惰性气体的爆炸浓度分布图,见图B1 丙燃与空气混合物的极限氧浓度体积分数为1.5%体积分数,下同图B中的E点),相应丙炕下限浓度体积分数为2.2%,加人氮气的浓度为:Z、.(%)=100%一4.77Z(%)一Ze(%) 惰化过程如下;丙炕与空气混合物的组成比例沿ABC下降,B为丙烧的爆炸下限(体积分数为2.2%),C为丙炖的爆炸上限(体积分数为9.5%),化学计量浓度Cst线与C线交点丙浓度的体积分数为4.02% 用氮气惰化BE三角形爆炸浓度区,加人体积分数为52.7%的缸气就可以防止混合物爆炸 25 20 15 十AIR一N 10 -CaH, -+C,H 二AIR +N，而说明 -丙烧浓度(体积分数)以%表示氧气浓度(体积分数)以%表示; -ABCD线上面的非混合区; BEC爆炸浓度区; 燃料气在空气中的当量浓度图B.1空气-丙婉与氮气的爆炸浓度范围 15
GB/T37241一2018 可燃气体,氧气和惰性气体的三角坐标系爆炸浓度分布区如图B.2所示,三种气体的浓度(以体积分数表示)绘制在三条轴上,顶点分布表示体积分数为100%的可燃气体、氧气和惰性气体 DABE为空气线,表示空气和可燃气体的所有可能比例,与氧气轴交点为体积分数100%的空气浓度点,与可燃区FBCAGF的交点即为可燃气体的爆炸上限A点和爆炸下限B点 C点代表着极限氧浓度点,低于该氧浓度的混合物是不可燃的 F点和G点分别为可燃气体在纯氧气中的爆炸上限和爆炸下限 CG 100% 100% 100% 21% 说明: CG -可燃气体浓度(体积分数)以%表示 N -惰性气体浓度体积分数)以%表示; -FBCAGF可燃区外的非可燃区 FBCAGF可燃区图B.2可燃气体-氧气-惰性气体的爆炸区图 B.2可燃粉尘爆炸浓度影响因素惰性气体惰化可燃粉尘爆炸性环境时,通常认为可燃粉尘的浓度变化对被保护系统内氧浓度的改变无影响,其惰化状态也与该系统内点火源的能量和出现概率有关例如,褐煤氧浓度对爆炸压力和煤炸压力上升速率的影响见图B.3和图B.4,不同类型惰性气体对最大爆炸压力的影响见图B.5 粉尘云爆炸下限浓度、最大爆炸压力和最大压力上升速率的测定方法采用GB/T16425和GB/T16426 可燃粉尘的纯度、粒度,湿度等不同,其极眼氧浓度也不一致,采用文献可燃粉尘极限氧浓度时应比对粉尘的基本状态参数和实际工况条件 16
GB/37241一2018 2 0.8 0.6 -21%O 0.4 12%O2 14%O2 0.2 11.5%o. l1%%O2 50ox 500 1000 说明粉尘浓度,单位为克每立方米(g/mi)1 爆炸压力,单位为兆帕(MPa) 注;,,十,公表示测试点图B.3褐煤氧浓度对爆炸压力的影响 10 21%o2 12%0， i.5%O 1%o. 14%O 500 1000 500N 说明: -粉尘浓度,单位为克每立方米(g/m'); 爆炸压力上升速率,单位为兆帕每秒(MPa/s). 注: ,o,十,a,口表示测试点图B.4褐煤氧浓度对爆炸压力上升速率的影响 17
GB/T37241一2018 08 0.4 N Ho CO 10 20 说明 X -氧气浓度体积分数)以%表示; -最大爆炸压力,单位为兆帕(MPa 注: ,,表示测试点图B.5褐煤氧浓度对最大爆炸压力的影响初始温度150c,V=1m,剧=10000J B.3工艺参数影响可燃粉尘的最小点火能随着温度的升高而降低,l000C时收敛于0.1m,见图B.6 同时,随着温度的升高,极限氧浓度降低,见图B.7 对于碳氢化合物(卤化碳氢化合物除外),温度每升高100K,其极限氧浓度降低的体积分数为1%~2%,且少许杂质对极限氧浓度是有影响的例如,环境温度升高的100C时,二氧甲烧的极限氧浓度从体积分数为20.3%降低到体积分数为9.5% 可燃气体和蒸气也具有类似的情况,如二氯甲炕在0.1MPa大气压状态100C以下是不燃的,加人体积分数为0.5%的甲醇蒸气,27C时变为可燃物质压力对褐煤和丙婉的惰化浓度的影响见图B.8和图B.9 随着初始压力的升高,惰化褐煤所需的极限氧浓度随之降低,惰化丙炕气体所需的惰性气体用量随之增加 18
GB/37241一2018 Io 10" 三聚佩 10o煤泥粉 10" 10" 只溯豆粉除草剂 10" 石松子粉 10e 10 i0 O I0o 1000X 说明: X 温度,单位为摄氏度(C). 最小点火能,单位为毫焦(mJ). 注:o,A , ,口表示测试点图B.6温度对粉尘点火能的影响 19
GB/T37241一2018 20 250X 0o 50 200 说明初始温度,单位为摄氏度(); 极限氧浓度,以体积分数表示(%); 脱脂奶粉,D0=654m 沥青,D=19pm:; 长焰煤,D=19m; 泥煤,D0=46m; 木材粉,D0=59Am; 凝胶,D0=43m 褐煤.Da=52m 注1:D表示小于或等于某粒径的颗粒质量百分比为50%,该粒径称为50%粒径注2:o,, 十,口表示测试点，温度对可燃粉尘极限氧浓度的影响(N.,V=1m,E=10000 图B.7 15 10 0.2 0.3 0.5x I 说明 -初始压力,单位为兆帕(MPa); -极限氧浓度(体积分数)以%表示图B.8压力对褐煤惰化的影响(N2,V=1m=,E=10000J 20
GB/37241一2018 40 32 少 1.361MPa 16 0.6805MPa 0.1MPa 南了 24 6 32 40 48 说明氮气浓度(体积分数)以%表示; -丙烧浓度(体积分数)以%表示; .(%)=100% (%. .(% I空气 l闪松 -I复气图B.9压力对丙皖惰化用气的影响 21
GB/T37241一2018 录附 C 资料性附录) 惰化计算加压惰化 C.1 假设膨胀和压缩过程是等温的,加压惰化被保护系统内的氧浓度可采用式(C.1)进行计算 (C.1 C，=C十(C -C 式中 C -次加压惰化后被保护系统的氧浓度(体积分数),% 惰性气体中的氧浓度(体积分数),% C 被保护系统的初始氧浓度(体积分数),%; C0 被保护系统初始压力(绝压),单位为兆帕MPa); 0 加压惰化后被保护系统压力上限(绝压),单位为兆帕(MPa); 力加压惰化次数涉及高压或剧烈压力变化的过程可视为绝热过程,其氧浓度采用修正公式(C.2)进行计算 C，=C，十(C，一 C.2 -c(虎式中气体定压比热容和定容比热容的比值即气体绝热指数达到某一给定氧浓度所需的加压次数n采用式(C.3)、式(C.4)计算 C.3 C.4 通常泄放至常压之前,被保护系统加压至最低0.1MPa(表压),为确保混合均匀至少加压循环两次已知加压次数和被保护系统所需氧浓度,最小压力比R按式(c.5)、,式(c.6)、式(c.7)计算 R C.5 R C.6 R= " 示例1: 惰化10m的容器,控制氧体积分数降低至5%以下,使用表压为0.2MPa的氮气,其中含有体积分数低于0.1%的氧气进气流量和排气流量均为50m'/Ah 需要多少次循环" 22
GB/37241一2018 50m'/h流量气体在24min内将容器加压至0.2MPa表压),采用式(C.1)的反解方程式(C.3)进行计算,带人所给的数值 (货 =1.32,即2个循环 1= u(U 示例2 含氧量体积分数为1.5%的氮气惰化保护一个50L的小容器,15s内加压至0.3MPa(表压)然后泄压,反复加压惰化循环三次惰化完成后容器内氧含量是多少? 由于所需时间较短,不满足等温条件,采用式(C.2)进行计算绝热系数k由国际工艺常数表查出为1.401,代人式(C.2)得 O 0.l =2.502% C,=1.5+(21一1.5) lo.1+0.s C.2真空惰化真空惰化过程的计算方程与压力惰化计算方程相同抽真空后切断真空源(如真空泵),定期测定容器内压力上升速率J,见表C.1 建议至少抽真空2次以确保混合均匀常见惰性气体的绝热指数见表C.2 表c.1真空系统的典型压力上升速率压力上升迷率1 真空压力 MPa/min MPa 类 B类 A类 0.000133~0.00133 0.000066661 0,000026664 0.0000066661 0.00133一0.00400 0.000133322 0,000066661 0.0000066661 0.004000.0133 0.000266645 0.000066661 0.0000066661 类别说明 A类代表一般应用; B类代表较严格应用,如包含大量法兰的被保护系统; C类代表严禁空气进人的惰化被保护设备,例如制药和半导体工业表C.2 惰性气体的绝热指数k=,/c. 气体 k(15,0.1MPa 氯Ar l.66 二氧化碳CO 1.304 氮He l,664 氨气N 1.404 1.324 燕汽(100C时)H.o C.3吹扫惰化假设被惰化保护系统内空气和惰性气体完全混合均匀,任何位置的氧气浓度在同一时间是相同的 23
GB/T37241一2018 吹扫惰化时间可采用式(C.8)进行计算 t=F 唱二品 C8 式中吹扫惰化时间,单位为秒(s)5 -吹扫安全系数,取值见5.4.2; -被保护系统体积,单位为立方米(m); Q 惰性气体流量,单位为立方米每秒m'/ s); -吹扫惰化后的氧气浓度(体积分数),%; C 被保护初始氧浓度(体积分数),% 惰性气体本身氧浓度(体积分数),% 吹扫惰化后被保护系统的氧浓度计算公式见式(C.9),惰性气体供给流量计算公式见式(C.10) =C， C.9 expQF '叫( Q=F C.10 示例1: 的设备采用纯氮气进行吹扫惰化,惰化后氧气浓度降至体积分数为5%以下吹扫气流流量为10m'/h,孔径 3m 为25mm,计算需要的吹扫时间? 经计算,惰性气体吹扫速率为5.6m/s,惰化后混合状态较好,安全系统F取值2,代人式(C.8): /=2×3/1oln( 0.86h=52min 示例2 对于示例1中的设备,采用含氧量体积分数为2%的氮气吹扫惰化.计算被保护系统内氧浓度从体积分数为21%降低至体积分数为5%所需要的吹扫流量采用式(C.10)进行计算,所得如下52min为0.86h). -13.7 Q=2×3/0.86ln m'/h 24
GB/37241一2018 附录D 资料性附录防止空气向下扩散进入放散管内为防止大气中的空气进人放散管内,惰性气体流量可采用式(D.1)计算 0,6 128 "件 6.2992n ,a.16(39.37D-M e" -0.96e (D.1 式中惰性气体折算流量,单位为米每秒(m/s); 末端至通风口距离,单位为米(m); 需要控制的氧浓度,(体积分数),%; M 惰性气体的摩尔质量,单位为克每摩尔(g/mol). -与放散管直径相关的指数系数,由图D.1确定 D -放散管直径,单位为米(m). 式(D.1)的量纲不一致,是纯经验公式 1.5 1.0 0.5 0.762X 0.254 0.508 说明 -通风直径,单位为米(m); N -指数系数 -外推图D.1不同管径的指数系数N 式(D.1)适用于氧气浓度体积分数为范围3%6%的情况对于氮气，因为其摩尔质量为 28g/mol,所以计算结果与指数系数N无关注意,如果惰性气体用于吹扫出其它气体(例如氢气),则吹扫氧气的惰性气体(实际上是惰性气体和该种其它气体的混合气体)的分子量将被改变在这种情况下需要的惰化流量增加,使用式(D.1)时应予以考虑在采取持续通人惰性气体保持容器惰化时,环境温度和压力的变化可能产生容器向外的出流和呼 25
GB/T37241一2018 吸回流此时,放散管中应维持惰化气体的流量如果容器存在呼吸效应,则对容器内物料应有保持惰性气体覆盖的设计惰化设计应考虑温度压力的变化和物料存量的改变是否有必要对有泄压设备例如爆破片和泄压阀)的放散管道进行吹扫,应根据具体的应用咨询专家 26
GB/37241一2018 录附 E 资料性附录固体物料双联阀固体装料和卸料时,为了保持系统惰化常采用双联阀(见图E.1)或回转阀也称旋转给料器),可以确保固体物料贮料仓与大气隔绝加料仓阀打开时固体物料进人惰化仓这时惰化仓下方阀关闭;加料仓阀关闭后对惰化器吹扫惰化,惰化仓下方阀打开时固体物料进人贮料仓固体物料双联阀控制的惰化计算公式符号如下贮料仓气隙体积,单位为立方米(m`): 贮料仓内最大容许氧浓度(体积分数),% C 固体物料添加初始时刻的贮料仓内氧浓度(体积分数),%; V 固体物料的总体积,单位为立方米(m'); V 惰化仓的体积,单位为立方米(m'): 添加次数固体物料的孔隙率说明: -固体物料加料仓惰化仓; -贮料仓图E.1固体物料双联阀示意图固体物料中的气体含量为V,,若惰化仓未被填满,其空气余量为V,一V. 假定空气中的氧含量为21%,则惰化仓内氧气的体积按式(E.1)计算 E.1 0.21(V,-V十V. 贮料仓内初始氧体积量为C,U,固体物料添加后假设惰化仓内氧气全部进人贮料仓,则贮料仓内氧气的总体积量为按式(E.2)计算 0,.21(V,-V,十V,十C,U E.2 贮料仓内氧浓度计算式见式(E.3 0.21(V-V,十V,)/U+C E.3 固体物料通过惰化仓添加"次后,氧气的添加体积量见式(E.4) E.4 0.21n(V,一V,十V, 27
GB/T37241一2018 贮料仓内最大容许氧浓度是Cm,则固体物料添加次数n的计算式见式(E.5),式(E.6): (E.5 UC用=0.21n(V、一V,十V,+C,U (C-C,U E.6 0.21V-V,十V, 28
GB/37241一2018 附录 F 资料性附录开口容器装料警示开口容器直接装料可能导致操作人员窒息,且存在失去惰化保护而导致爆炸事故的风险 r.1加料槽添加袋装物料加料槽添加袋装物料时若没有惰化保护,随着空气的进人其氧气浓度不断升高采用惰性气体吹扫保护时,随着袋装物料的添加,贮料仓内氧气的浓度缓慢上升添加"袋袋装物料后贮料仓内氧气的体积量计算公式见式(F.1) -exp(-QnAt/U) v.=v(货十V 中++ F.1 U) exp(一Q 式中 -添加n袋物料后贮料仓内氧气体积量,单位为立方米(m=); V -每袋物料中的氧气体积量,单位为立方米m); V 未添加物料时贮料仓内氧气体积量,单位为立方米(m'); 惰化气体流量,单位为立方米每秒(m/s) Q 添加物料袋数; 连续添加袋装物料的时间间隔,单位为秒(s); -贮料仓的未充满空间体积,单位为立方米(m') 式(F.1)偏于保守,可以预测体积分数为21%以上的氧浓度,当贮料仓内氧气浓度低于体积分数为 10%时计算误差是可容许的 F.2袋装物料添加平衡状态袋装物料添加过程中,惰性气体惰化保护使贮料仓内氧浓度保持恒定,惰性气体流量计算公式见式(F.2): C,Ks/BU) a/e二e一 (F.2 Q- 式中惰化气体流量,单位为立方米每秒(m'/s); 贮料仓内未充满空间体积,单位为立方米(m'); 连续添加袋装物料的时间间隔,单位为秒(s): A！惰化气体中的氧气浓度(体积分数),% 贮料仓内最大氧气浓度(体积分数),%; 粉状固体物料中的氧气浓度(体积分数,通常取0.21),%; C K 每袋物料的重量,单位为千克(kg); 块状物料的孔隙率(如果未知,通常假设为0.5); B 粉状物料密度(如果未知,通常假设为500kg/m'). 29
GB/T37241一2018 F3袋装物料添加活塞流状态袋装物料添加活塞流状态时,贮料仓内氧浓度平衡被破坏,需要再次惰化吹扫保护,吹扫惰化时间采用式(C.8)进行计算,通常需要5次惰化置换 F.4加料槽吹扫气流的设置位置加料槽吹扫气流的人口位置与贮料仓的内部温度有关贮料仓内液体物料温度高于环境温度,则惰性气体应从贮料仓人口以上位置通人对于贮料仓内高沸点低压液体物料,惰性气体应直接通人贮料仓内示例1: 贮料仓容积为6,.3m,盛有3m的液体,每小时加人40袋25k的袋装物料,惰性气体的通人量Q为lm`'/h 贮料仓内初始氧浓度的体积分数为2%,计算加料完毕后贮料仓内氧浓度?若最大允许氧浓度为6.0,请判定惰性气体通人量是否满足？ x0.02=0.066m 贮料仓内未充满空间体积为(6.3一 -3)m'=3.3m,初氧气体积量V,为3.3m 物料密度未知，通常采用500kg/m',孔隙率为0.5 填充空气的氧浓度的体积分数为21%,每袋物料的氧体积量为25/500×0.5×0.21 =0.00525m 1/40 0025h 采用式(F.1)计算如下添加物料袋数"为40,连续添加袋装物料的时间间隔为 -x40x0.025/3.3 V,=0.00525(e +0.066=0.2478m" I文0.053. 贮料仓内氧气浓度体积分数为0.2478/3.3=7.5% 可见,高于贮料仓内最大允许氧浓度,应加大惰性气体通人流量示例2 针对示例1,袋装物料的添加频率降低,为维持贮料仓初始氧浓度的体积分数为2%的,连续添加袋装物料的时间间隔A采用式(F.2)计算如下 C,-C,-C,Ks/BU ！= =3.3/1×ln[(0一0.02一0.21×25×0.5)/(500×3.3)/(0-0.02]=0.2525h 可知,诛加物料大约需要10h,更好的方法是增加惰性气体通人量若惰性气体通人量为10m'/h,则总的填料时间可以缩短为0,.2525×40/10=1.01h 30
GB/37241一2018 附录 G 资料性附录工艺设备惰化实例 G.1磨煤干燥系统惰化工艺由于磨煤干燥系统温度较高,惰性气流进人磨煤机的进口温度在300C左右,排出磨机的温度为 105C130C 图G.1为煤粉气化装置磨煤干燥系统中的典型惰化工艺流程在磨煤机运行时,磨煤过程中可能引起温度升高,存在潜在煤粉燃爆危险在煤粉收集器处设备渗人空气现象时有发生,如氧浓度过高,煤粉易自燃,属于潜在燃爆危险源为了保证该系统安全运行,要求控制整个系统中氧浓度不能超过体积分数为8% a 在热风炉与磨煤机之间的惰性气体管道上设置一套氧气监测系统,如在此处检测到氧含量超过控制要求值,即刻开启补氮管线上流量控制阀,向惰性气体中补充氮气 b 在煤粉收集器出口管道上设置一套氧气监测系统,如在此处检测到氧含量超过控制要求值,即刻开启补氨管线上流量控制阀,向煤粉收集器进口管道中补充氨气,以控制整个磨煤干燥系统的氧浓度在安全允许范围之内 ATM 年o 低压燃料 ATM 说明 -碎煤仓; 磨煤机; 循环风机; -称重给煤机煤粉收集器; -热风炉; 3 -旋转分离器; -煤粉旋转给料机; 燃烧空气风机图G.1磨煤干粉系统惰化工艺示意图 31
GB/T37241一2018 G.2碎煤仓煤粉惰化工艺碎煤仓煤粉惰化工艺如图G.2所示,惰化过程如下碎煤由皮带输出机进人到碎煤仓时会有小部分煤粉飘扬,为了防止煤粉扬尘在碎煤仓顶部设 a 有外滤式布袋除尘器,反吹系统使用氮气(0.45MPa),保持外滤式布袋除尘器的惰化环境 b 在碎煤仓中部设有应急用氮气，一旦碎煤仓内出现温度超限或自燃等现象,通人应急用氮气进行惰化保护碎煤通过称重给煤机进人到中速磨内,称重给煤机设备连续通人氮气,对转动部分氮封保护，防止中速磨内的气体和煤粉从中速磨的进煤口往外泄漏,也可避免外部空气通过进煤口进人中速磨内,破坏中速磨内的惰性环境说明 -氮气吹扫 -碎煤称重给煤机氮气保护; 袋滤器清扫系统醉煤仓 -碎煤(268C,3kPa). -排气; -碎煤仓氮气补人; 图G.2碎煤仓惰化工艺示意图 G.3布袋收尘器惰化工艺布袋收尘器的惰化工艺如图G.3所示,惰化保护设施如下 a 碎煤通过中速磨研磨后,合格的煤粉在热惰性气体的夹带进人布袋收尘器在进人布袋收尘器之前(I10C,4.35kPa),设有补充氮气将整个磨煤干燥系统的氧浓度控制在安全允许范围之内 b 煤粉通过外滤式布袋收尘器进行收集,反吹系统采用氨气,在布袋收尘器内形成惰性环境布袋收尘器中部设有应急用氮气,一旦出现煤粉温度过高或自燃时,紧急通人氮气 c d)在布袋收尘器下面旋转给料阀设有密封保护氮气 32
GB/37241一2018 说明 -布袋收尘器(110C,一7kPa); 排气30mg/Nm'; -惰性气体和煤粉混合物氮气补人; -中部氮气补人; -反吹系统; -旋转给料阀氮封 -氮气吹扫; 图G.3布袋收尘器惰化工艺示意图 G.4天然气输(配)气场站惰化保护利用二氧化碳气体对请管作业和过滤清洗作业进行惰化保护,实现工艺区清管装置和过滤装置的清洗作业安全,提高净化天然气输(配)气站场及阀室抗御火灾风险的能力惰性气体管路输送气态 CO.,用于惰化、清洗、排污等清管操作;清管作业时,对排污池、收发球装置/过滤装置进行惰化保护,抑爆阻燃 G.5石化工艺或装置惰化保护石油化工行业常采用通流惰化方式(也称为吹扫惰化),即通过向有放散口的系统连续通人惰性气体,降低系统内氧浓度,使系统内混合物不能形成爆炸性环境,或增加混合物点燃难度的防爆技术通流惰化通常不包括通人可燃气体(如甲婉或天然气等燃料气)来降低氧浓度的防爆技术措施,也不包括通过降低可燃物浓度至爆炸下限(LEL)的防爆技术措施部分工艺应用实例聚乙烯,聚丙烯装置的粉料输送,控制系统运行在极限氧浓度(L0C)以下 a b 工艺装置开车前采用氮气吹扫,置换系统内的氧气以控制在极限氧浓度以下 33
GB/T37241一2018 附录 H 资料性附录常见氧浓度探测器 H.1概述实际工程应用中有些氧在线分析仪表测得的氧浓度是干基,水蒸汽一般列人惰性气体而要求的惰化系统氧浓度是湿基,在选择氧浓度探测器时应特别注意氧浓度探测器的使用温度不应小于惰化系统的工作温度范围,其最大量程不应大于25%体积分数),其精度不低于满量程的士2% 电化学氧浓度探测器分为体积分数型氧浓度探测器和分压型氧浓度探测器电化学氧浓度探测器是基于电化学原理,探测器中含有阳极、阴极和电解液,能够产生正比于氧浓度的输出电流使用时要依据具体过程选用最佳的电化学探测器,其使用寿命通常为12个月,过期后需要替换或者重新组装某些分压型探测器同时,要考虑电化学氧浓度探测器的温度使用范围,避免影响测试结果对于没有采样系统的电化学氧浓度探测器,应用过程中测试气体样品中的溶剂蒸气和颗粒物可能污染探测器而导致测试故障对于易燃易爆场所,多选用本质安全型电化学氧浓度探测器此外,还有氧化错探测器、顺磁式氧分析仪等 H.2体积分数型氧浓度探测器采用毛细管探测技术,主要特性如下对压力波动不敏感" 不需要零点气,易于标定可作为本质安全型探测器不受撞击和震动的影响; 失效时输出零; 探测器寿命通常为1年 H.3分压型氧浓度探测器分压型氧浓度探测器分为固定式膜燃料电池型和极谱充电型两类,对压力变化敏感这些探测器过期后,燃料电池需要完全替换,极谱型探测器需要更换新膜并装填新的电解质分压型氧浓度探测器的特性如下对压力波动敏感; 需要零点气; 可作为本质安全型探测器; 不受撞击和震动影响; 失效时输出零; -探测器寿命通常为6个月12个月 34
GB/37241一2018 H.4氧化错探测器氧化错探测器与电化学探测器工作原理相同,阳极和阴极分别位于错管的两端错管被加热到 550C以上,沿管施加极化电压,将产生一个强度与皓管内表面氧分压成正比的信号氧化循探测器氧浓度测试范围较广,可以从10-"级到100%纯氧,且响应速度非常快可以直接用于采样点,但需考虑气样中的颗粒物对探测器的污染,且不适用于含有高浓度溶剂蒸气的气体样品氧化错探测器的特性如下量程宽(氧浓度从10-"级到100%); 响应时间快; 不适用于姬类蒸气; 对压力波动敏感; -对撞击和震动敏感; 需要零点气 H.5顺磁式氧分析仪顺磁式氧分析仪的工作原理是基于氧的顺磁性倾向包括磁力机械式,磁压式和热磁式,通常没有使用寿命限制顺磁式氧分析仪的特性如下响应快; 无损耗型探测器; 对流量、压力和温度波动敏感; 对摧击和震动敏感，需要零点气对背景气体敏感，不适用于原位测定 35
GB/T37241一2018 考文献参 GB/T12474一2008空气中可燃气体爆炸极限测定方法 [1] [2 GB/T16425粉尘云爆炸下限浓度测定方法 [3 GB/T16426粉尘云最大爆炸压力和最大压力上升速率测定方法 []赵衡阳.气体和粉尘爆炸原理.北京;北京理工大学出版社.,1996 [5]EN1839-2003Determinationofexplosionlhmitsof gasesundvapours [们 ENIS(O4126-6Safetydevicesforprotectionagainstexcessivepressure Part6:Applica tionselectionandinstallationofburstingdiscsafetydevicesISO4126-6:2003 EN50104Eleetriealapparatusforthedeteetionandmeasurementofoxygen一Performance reguirementsandtestmethods EN14034-4DeterminationofexplosioncharacteristicsofdustcoudsPart4:Determinationof thelimitingoxygenconcentrationLOCofdustclouds EN14756:2006DeterminationofthelimitingoxygenconcentrationIOC)forgases andvapours [10]APIStandard，AP120001992AmericanPetroleumInstitute，WashingtonD.C [I1]NFPA68seandardonEsplosionProteetionbyDelagraionVenting [12]NFPA69StandardonExplosionPrevention [[13]VD12263Blatt2StaubbrdeundStaubexplosionen-Gefahren,Beurteilung，schutzmaah mmen;InertisierungDustFiresandExplosions-Hazards，Assessment，ProtectiveMeasures AsTME2931StandardTestMethodforLimitingOxygen(Oxidant)Concentration of [14] CombustibleDustClouds [[15]AsTME2079StandardTestMethodforLinmitingOxygen(Oxidant)concentrationfot GasesandVapors 16]CEN/TR15281一2006GuidanceonInertingforthePreventionofExplosions [17]CIC/TR50404一2003Eleetrostaties-Codeofpraeticefortheavoidanceofhazardsdueto staticelectricity. [[18]Zabetakis，M.G FlammabilityCharacteristicsofCombustibleGasesandVapors，U.s. BureauofMinesBuletin,1965，627 [[19]wiemann，w. EinflussderTemperaturaufExplosionskenngrenundSauerstoffgrenz konzentrationen,VD1-Berieht494,1984，89-97，VD1-VerlagGmbH,Dusseldorf [[20]BodurthaF.T.IndustrialExplosionPreventionandProtection，McGraw-HilBookCom- pany,1980,ISBN0-07-006359-1l 36

惰化防爆指南GB/T37241-2018

惰化防爆是一种常用的防爆技术，其主要原理是通过改变可燃物质的物理和化学性质，使其不易被点燃或者难以燃烧，从而达到防止火灾和爆炸的目的。GB/T37241-2018《惰化防爆指南》是由中国国家标准化管理委员会发布的标准，旨在指导企业在生产中采取科学有效的惰化防爆措施。

惰化技术的分类

根据惰化原理的不同，惰化技术可以分为以下几种：

惰化剂法：通过向可燃物中加入惰化剂，使可燃物质发生化学变化，达到消除或减弱可燃性的效果。
惰化涂层法：通过在可燃物表面喷涂惰化涂料，形成一层保护膜，减少可燃物的氧化反应，以达到惰化效果。
惰化包覆法：将可燃物包覆在惰性材料中，使其不易受热、不易燃烧。
惰化分散法：将可燃物分散在惰性材料中，使其不能集聚，减缓或消除火灾和爆炸的危险。

惰化技术的应用情况

惰化技术广泛应用于石油化工、煤矿、化肥、医药等行业，在防爆领域发挥着重要的作用。例如，在石油化工行业，惰化剂法被广泛应用于储罐、输油管道等可燃气体的处置中，可以有效地防止火灾和爆炸事故的发生。在化肥行业，惰化涂层法被广泛应用于提高氨合成塔的安全性，减少事故的发生率。

总之，GB/T37241-2018《惰化防爆指南》为企业在生产中采取科学有效的惰化防爆措施提供了指导，各种惰化技术也在实践中得到了广泛应用。随着科技的不断发展，惰化防爆技术也将不断更新和完善，为保障生产安全做出更大的贡献。