前言

中华人民共和国国家标准 惰化防爆指南 Guide on inerting for the prevention of explosions
GB/T 37241-2018 国家市场监督管理总局 中国国家标准化管理委员会
2018-12-28发布 2019-07-01实施     本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。     本标准由中华人民共和国应急管理部提出。     本标准由全国安全生产标准化技术委员会（SAC/TC 288）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、中国五环工程有限公司、中国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、王婕、杨建国、董海斌、王若青、陈乐、李伟、李会英、李华。

 引言

    惰化保护是通过向被保护的设备中通入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，混入少量惰性粉尘即可使爆炸性急剧下降。通常混入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。

1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入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。

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。     GB/T 15604 粉尘防爆术语     GB 25285.1 爆炸性环境 爆炸预防和防护 第1部分：基本原则和方法

3术语和定义

    GB/T15604、GB25285.1中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 惰化 inerting
    通过向被保护系统充入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 气氛惰化 atmosphere inerting
    通过向被保护系统内充入惰性气体，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absolute inerting
    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 partial inerting
    惰化技术的一种，通过向被保护系统内充入惰性气体而控制系统内氧浓度，使可燃气体或可燃粉尘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 limiting oxygen concentration；LOC
    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 最大允许氧浓度 maximum allowable oxygen concentration；MAOC
    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 trip point of system shutdown；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，防止空气进入而形成爆炸性环境的氧浓度阈值。     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，并启动应急保护措施。 3.8 惰化系统动作氧浓度 set point of inerting system；SPIS
    氧浓度监控设备开始控制惰性气体流量、压力或充入量（以维持氧浓度在安全范围内）的氧浓度阀值。     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阈值。 3.9 安全裕量 safety margin
    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 inert 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 noble gases
    元素周期表18族气体，如氦、氖、氩、氪、氙和氡等。 3.12 烟气 flue gases
    一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 combustible hybrid mixture
    可燃粉尘、可燃气体或可燃液体蒸气与助燃气体的多相流体混合物。     注：例如，甲烷、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 pressure-swing inerting
    一种惰化方法，通过先向封闭系统加压充入惰性气体再放空，使系统压力恢复到大气压力，以降低系统内氧浓度。 3.15 真空惰化 vacuum-swing inerting
    一种惰化方法，通过对密闭系统先抽真空再充入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 sweep through intering/flow through interting
    一种惰化方法，通过向有放散口的系统连续通入惰性气体，以降低系统内氧浓度。 3.17 置换惰化 displacement inerting
    一种惰化方法，通过充入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 continuous oxygen measurement
    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 discontinuous oxygen measurement
    通过对工艺（包括故障情况）的深入分析，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 periodic oxygen measurement
    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 sequential oxygen measurement
    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。

4一般要求

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：在特定条件下蒸汽、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：     a）氮气；
    b）二氧化碳；
    c）蒸汽压大于0.3MPa的蒸汽；、
    注：蒸汽惰化冷凝时，压力下降将导致空气进入设备或产生真空。     d）烟气；
    e）稀有气体。 4.3 采用烟气惰化时，应符合以下要求：     a）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；
    b）应采取措施使氧浓度波动最小化，如设置烟气缓冲罐等；
    c）极限氧浓度可根据氮气的极限氧浓度计算；
    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：     a）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；
    c）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。
'>《惰化防爆指南》GB/T 37241-2018

 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，水蒸汽一般列入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±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，还有氧化锆探测器、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。 H.4 氧化锆探测器     氧化锆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锆管的两端。锆管被加热到550℃以上，沿管施加极化电压，将产生一个强度与锆管内表面氧分压成正比的信号。氧化锆探测器氧浓度测试范围较广，可以从10^-6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。氧化锆探测器的特性如下：     ——量程宽（氧浓度从10^-6级到100%）；
    ——响应时间快；
    ——不适用于烃类蒸气；
    ——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；
    ——对撞击和震动敏感；
    ——需要零点气；
    ——对背景气体敏感；     ——不适用于原位测定。

 参考文献

    [1] GB/T 12474-2008 空气中可燃气体爆炸极限测定方法     [2] GB/T 16425 粉尘云爆炸下限浓度测定方法     [3] GB/T 16426 粉尘云最大爆炸压力和最大压力上升速率测定方法
    [4] 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] EN 1839-2003 Determination of explosion limits of gases und vapours     [6] EN ISO 4126-6 Safety devices for protection against excessive pressure-Part 6:Applica-tion，selection and installation of bursting disc safety devices（ISO 4126-6:2003）     [7] EN 50104 Electrical apparatus for the detection and measurement of oxygen-Performance requirements and test methods     [8] EN 14034-4 Determination of explosion characteristics of dust clouds-Part 4:Determination of the limiting oxygen concentration LOC of dust clouds     [9] EN 14756:2006 Determination of the limiting oxygen concentration（LOC）for gases and vapours
    [10] API Standard, API 2000-1992 American Petroleum Institute, Washington D.C.     [11] NFPA 68 Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting     [12] NFPA 69 Standard on Explosion Prevention     [13] VDI 2263 Blatt 2 Staubbrde und Staubexplosionen-Gefahren, Beurteilung, Schutzma ah-men; Inertisierung(Dust Fires and Explosions-Hazards, Assessment, Protective Measures)     [14] ASTM E2931 Standard Test Method for Limiting Oxygen(Oxidant) Concentration of Combustible Dust Clouds     [15] ASTM E2079 Standard Test Method for Limiting Oxygen(Oxidant) Concentration for Gases and Vapors     [16] CEN/TR 15281-2006 Guidance on Inerting for the Prevention of Explosions     [17] CLC/TR 50404-2003 Electrostatics-Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity.     [18] Zabetakis,M.G. Flammability Characteristics of Combustible Gases and Vapors,U.S.Bureau of Mines Bulletin,1965,627     [19] Wiemann,W. Einfluss der Temperatur auf Explosionskenngren und Sauerstoffgrenz-konzentrationen, VDI-Bericht 494,1984,89-97, VDI-Verlag GmbH, Disseldorf     [20] Bodurtha,F.T. Industrial Explosion Prevention and Protection, McGraw-Hill Book Com-pany,1980, ISBN 0-07-006359-1