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                                淺談爆炸危險區域的劃分及防爆電氣設備的選型

                                作者:中通智能 發布日期:2021-08-10 點擊次數: 二維碼分享

                                  一、概 述

                                  眾所周知,易燃氣體或蒸汽與空氣的混合物遇到火花、電弧或危險高溫就會被點燃,會形成燃燒或爆炸。

                                  石化和化工企業經濟要加工和處理易燃性液體或氣體,石化工業的原料中有相當多的品種是易燃性的,如常用的原料中的石油、天然氣、氫氣是易燃性物質;半成品中的烷類、烴燈化合物多數是易燃性物質;成品中的汽油、柴油等也是易燃性物質。這些易燃性物質在被加工、貯存的工程中不可避免的會從管道、反應器、貯罐中逸出或漏出,與空氣中的氧氣混合后形成爆炸性混合物,如果當時現場有點燃源,就會形成爆炸。爆炸產生高溫和沖擊波,造成人員傷亡和財產的巨大損失。

                                  由于上述特點,石化企業的防爆安全就成為企業的頭等大事。為了防范這種工程爆炸,需在工程中采取相應的措施。工程上采用的防爆安全措施一般分兩類,第一類稱為一次防爆措施,如建筑物的防爆設計,通風設施等。第二類稱為二次防爆措施,如選用防爆電氣設備等。這些措施都需要增加工程的投資,其設備費用、安裝費用都高于普通電氣產品,且平時的運行和維護都比普通電氣設備難度大。如何在設計中正確劃分爆炸危險區域,合理地按級選用防爆電氣設備,事關企業的安全和工程投資的合理。

                                  二、爆炸危險區域的劃分

                                  如果對于一個煉油廠或其中的一個裝置,由于它的原料、產品有易燃性物質,就把整個廠區或裝置都認定為爆炸危險場所,是極不經濟的,顯然也是不合理的。

                                  易燃性物質的出現形成了一個潛在的爆炸性環境。所謂潛在的,就意味著它們并不是時刻出現的,有的出現頻率高,有的出現頻率低。在這種情況下,就存在危險性大的場所和危險性小的場所。因此,就有必要對這些危險場所進行的“場所分類”。分類的目的就在于運用統計學的原理,按照場所中氣體環境出現的頻率和存在的時間的長短,將場所的危險程度分類,以便按照危險區域類型采用不同的防爆措施。

                                  我國從七十年代中期已經開始對防爆危險環境出現的或然率進行分極。如:七十年代的 《電力設計技術規范》、八十年代的《爆炸危險電氣安全規程》(試行)、1983年發布的《爆炸和火災危險環境電氣裝置設計規范》GBJ58-83和1992年發布的目前仍在使用的《爆炸和火災危險環境電氣裝置設計規范》(GB50058-92)。這此規程、規范,規定了爆炸性氣體環境、爆炸性粉塵環境等危險區域的劃分及危險區域的范圍。

                                  爆炸危險性場所的分類,應由懂得易燃性材料性能、設備工藝性能的技術人員提出易燃性介質及其釋放源;由懂得安全、電氣的工程技術人員根據有關規范,來劃分爆炸危險區域。場所分類對工程設計很重要,為了盡量準確地劃分區域,在根據有關標準和規范劃分的同時,還應參考以往的經濟和行業的特點。既要保證生產裝置的安全可靠,又要避免人為提高爆炸危險區域等級,而造成工程投資浪費。

                                  爆炸危險場所的劃分首先要查找和確定釋放源,根據釋放源的等級,劃分爆炸危險區域,然后還應結合釋放源所在處的通風條件調整區域劃分。

                                  (一)查找和確定釋放源

                                  在每個工程項目中,每一臺加工設備(如罐、泵、管道、容器等),其內部含有易燃性物料,就應視為潛在釋放源,如易燃性氣體或液體的排入口、取樣點、泄漏的閥門等,都是釋放源。該類設備中含有的易燃性物料不會向環境中釋放的。如全部焊接的管道等,則不可視為釋放源。在場所分類中,首先應按易燃物質的釋放頻繁程度和持續時間長短確定釋放源的等級。根據規范規定共分為三級:

                                  1.連續級釋放源:預計長期釋放或短時頻繁釋放的釋放源,可劃為連續級釋放源。

                                  如:固定頂貯罐的上部空間和排氣口;油、水分離器等直接與空氣接觸的易燃液體的表面;經?;蜷L期向空間釋放易燃氣體或易燃液體的蒸汽的自由排氣孔或其它孔口等。

                                  2.第一級釋放源:預計正常運行時周期或偶爾釋放的釋放源,可劃為第一級釋放源。

                                  如:正常運行時,會釋放易燃物質的泵、壓縮機和閥門等的密封處;正常運行時,會向空間釋放易燃物質、安裝在貯有易燃液體的容器上的排水系統;正常運行時會向空間釋放易燃物質的取樣口。

                                  3.第二級釋放源:預計在正常下不會釋放,即使釋放也僅是偶爾短時釋放的釋放源,或劃為第二級釋放源。

                                  如:正常運行時不能出現釋放易燃物質的泵、壓縮機和閥門的密封處;正常運行時不能釋放易燃物質的法蘭、連接件和管道接頭;正常運行時不能向空間釋放易燃物質的安全閥、排氣孔和其它孔口處;正常運行時不能向空間釋放易燃物質的取樣口。

                                  由上述兩種或三種級別釋放源組成的釋放源,稱為多級釋放源。

                                  (二)爆炸危險區域的劃分

                                  爆炸危險區域的劃分是根據爆炸性混合物出現的頻繁程度和持續時間確定的,分為0區、1區、2區。

                                  首先根據工藝專業等有關專業提供的爆炸危險區域劃分條件圖和釋放源的等級劃分爆炸危險區域:

                                  1.存在連續級釋放源的區域可劃為0區;

                                  2.存在第一級釋放源的區域可劃為1區;

                                  3.存在第二級釋放源的區域可劃為2區。

                                  然后應根據通風條件調整區域劃分。當通風良好時,應降低爆炸危險區域等級;當通風不良時應提高爆炸危險區域等級。

                                  在生產裝置中0區是極個別的,大多數屬于2區,在設計中劃分爆炸危險區域時,應采取合理措施盡量減少1區。

                                  (三)爆炸危險區域的范圍

                                  爆炸危險區域的范圍劃分,除了按照規范條文的規定以外,還與以下幾個因素有關:

                                  1.易燃物質的泄出量;

                                  2.釋放速度;

                                  3.釋放的爆炸性氣體混合物的濃度;

                                  4.易燃液體的沸點液體混合物初沸點;

                                  5.爆炸下限;

                                  6.閃點;

                                  7.通風量;等等。

                                  這些量的增加與減少都與爆炸危險區域范圍的大小有直接的關系。因這些量界定的因素較復雜。所以上述所列的影響范圍大小的參數,只是采用了IEC規定,而該規定迄今為止只是一個原則性規定,無具體尺寸可遵循。由于實際生產裝置的工藝、設備、儀表、通風布置等條件各不相同,在具體設計中均需結合實際情況妥善選擇,才能確保安全。具體劃分尺寸見有關規范GB50058-92

                                  在區域劃分中有兩個場所要特別引起注意,一是裝置區內的變配電所,應盡量布置在爆炸危險區域范圍以外,位于爆炸危險區域場所附加2區內的變配電所,設計中其室內外地坪高差應大于0.6m。二是加熱爐區的爆炸危險區域,離爐子外壁1.5m內應視為非防爆區。

                                  在爆炸危險區域劃分后,應對其結果畫出“爆炸危險區域劃分圖”,作為在該區域范圍內的電氣設備的選型依據。

                                  三、爆炸危險場所防爆電氣設備選型

                                  在選擇使用于爆炸危險場所的電氣設備前,應首先明確以下內容:

                                  1.燃炸危險場所環境的類別,是燃炸性氣體環境還是燃炸性粉塵環境。不同的爆炸性介質其電氣設備的防爆結構要求是不一樣的。我們通常在說的防爆設備大多指的是爆炸性氣體環境中使用的,如dⅡBT4、dⅡCT6等等,而用于爆炸性粉塵環境的電氣設備應為防塵結構標志為DP,主要用于可燃性非導電粉塵和可燃纖維的11區環境或塵密結構標志為DT,主要用于爆炸性粉塵10區環境和其它爆炸性粉塵11區環境。

                                  2.環境中爆炸性氣體混合物的爆炸級別,即ⅡA、ⅡB、ⅡC。這是相應于設備的最大試驗安全間隙和最小點燃電流比的分極。其級別根據產生爆炸性氣體的介質不同而不同,如丙烷屬ⅡA、乙烯屬ⅡB、乙炔和氫屬ⅡC等。從ⅡA到ⅡC隨著防爆電氣設備的最大試驗安全間隙和最小點燃電流比的逐級減小而其防爆要求逐級提高。

                                  3.環境中爆炸性氣體混合物的組別或引燃溫度。這是易燃性物質的氣體或蒸汽與空氣形成的混合物的規定條件下被熱表面引燃的最低溫度。從組別T1到T6隨著引燃溫度的降低,其電氣設備的防爆要求逐級提高。

                                  4.周圍環境對防爆電氣設備的選型要求。如周圍環境內化學的、機械的、熱的、霉菌等不同環境條件,在防爆電氣設備選型時應同時考慮。

                                  在考慮以上幾條基本要求后,可選擇能滿足要求的防爆電氣產品。對有些必須布置在爆炸危險區域內的電氣設備,而其防爆要求又不能滿足場所要求的時候,可采用正壓通風的措施來達到防爆的要求。有關正壓通風的具體要求詳見國標G50058-92。

                                  按國家標準《爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求》規定,各種防爆類型標志如下:

                                  隔爆型   d

                                  增安型   e

                                  本質安全型  ia,ib

                                  正壓型   p

                                  充油型   o

                                  充砂型   q

                                  無火花型   n

                                  特殊型   s

                                  電氣設備分為兩類:Ⅰ類為煤礦井下用的電氣設備;

                                 ?、蝾悶楣S用的電氣設備

                                  如工廠用的隔爆型B級T4組:dⅡBT4;

                                  工廠用的增安型B級T3一組:eⅡBT3。

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