LPG站爆炸危险区域划分及电气设备选型.doc

LPG 站爆炸危险区域划分及电气设备选型 论文作者：庄稼盛 摘要： 探讨了 LPG 站爆炸危险区域的划分，分析了防爆电气设备的选型，提出预防 LPG 站火灾爆炸事故应采取的措施。 关键词： LPG 站；爆炸危险区域；电气设备；火灾爆炸 LPG 爆炸需要同时具备 LPG、氧气和引燃源。因此要避免 LPG 站发生火灾，就要保证在发生 LPG 泄漏时站内的电气设备不成为引燃源。这对 LPG 站危险区域的划分和防爆电气设备的选型提出了较高的要求。 1 危险区域的划分 1 1 划分的原则 国际电工委员会根据爆炸性混合物出现的频 繁程度和持续时间对爆炸危险区域做出了如下划分： 0 区是连续地存在危险性大于 1000h a 的区域； 1 区是断续地存在危险性 10 1000h a 的区域； 2 区是事故状态下存在危险性 0 1 10h a 的区域。 我国也采用了国际电工委员会的划分原则，规定 0 区是存在连续级释放源的区域； 1 区是存在第一级释放源的区域； 2 区是存在第二级释放源的区域。区域的划分可以根据通风条件适当调整。当通风良好时，应降低爆炸危险区域等级；当通风不好时，应提高爆炸危险区域等级。 由此可见， LPG 站在正常运行时，站内的生产设备，如 烃泵、压缩机、阀门等的密封处都存在 LPG 泄漏的可能。因此，站内的储罐区、烃泵房、压缩机房、灌瓶问、瓶库等生产场所均为 1 区。 1 2 区域的划分 根据爆炸和火灾危险环境电气装置设计规范和中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程 (试行 )的规定 1，城镇燃气设计规范对 LPG 站用电场所爆炸危险区域和等级作了明确的划分 2。 2 防爆电气设备的选型 2 1 防爆标志 在防爆电气设备选型时，除注明防爆电气设备 I 的型号外，应以防爆标志 (见图 1)作为选型的依据，依次标明防爆型式、设备 类别、气体级别、温度组别 I等。如 Ex： dIIBT3 为隔爆型、工厂用类、 B 级 T3 组的防爆电气设备的防爆标志。 设备选型 爆炸危险环境可分为爆 炸性气体环境及爆炸性粉尘环境。目前我国绝大多数防爆电气产品按爆炸性气体环境用防爆电气设备制造检验标准生产，适用于爆炸性气体环境 3。按照所采取的防爆措施，适用于爆炸性气体环境的防爆电气设备可分为隔爆型 d、增安型 e、本质安全型 (ia、 ib)、正压型 p、充油型 0、充砂型q、无火花型 n、浇封型 m、气密型 h 等多种防爆型式。几类常用的爆炸性气体环境电气设备选型见表 1。 表 1 爆炸性气体环境电气设备的选型 设备 0 区 1 区 2 区 电机 隔爆、 正压型 隔爆、正压、 增安、无火花型 电器和仪表 （固定安装） 隔爆型 隔爆型 照明 灯具 固定安装 及移动式 隔爆型 隔爆、 增安型 携带式 隔爆型 隔爆型 变压器 隔爆、正压、 增安型 操作箱 隔爆、正压型 隔爆、 正压型 控制盘 本质安全型 ia（按钮） 配电盘 隔爆型 分类、分级及分组 防爆电气设备分 2 类： I 类为煤矿井下用电气设备；类为工厂用电气设备。类电气设备又按其适用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃电流比分为 3 级 A、 B、 C，并按其最高表面温度分为 6 组 T1 T6(见表 2)。 由表 2 可见，从危险程度看， C B A， T6T5WT3T12T1，即 C 级和 T6 组可燃气体混合物对电气设备要求最严格。对应等级的防爆电气设备可按表 2 选用。 表 2 防爆电气设备分类、分级及分组对应的爆炸性气体 类 和 级 最大试 验安全 间隙 s 最大点 燃电 流比 r T1 T2 T3 T4 T5 T6 t/C 450 450 t/C 300 300 t/C 200 200 t/C 135 135 t/C 100 100 t/C 85 A 0.9 s/mm 0.8 r 乙烷、 丙烷、 甲苯、 一氧化 碳 丁烷、 乙醇、 丙烯、 乙酸乙 酯 戊烷、 汽油、 硫化 氢、环 已烷 乙醚、 乙醛 亚硝 酸、 乙酯 0.5 0.45 环丙 环氧 异戊 B s/mm 0.9 r 0.8 烷、焦 炉煤 气、二 甲醚 乙 烷、丁 二烯 乙烯 二烯 C s/mm 0.5 r 0.45 水煤 气、氢 二硫 化碳 硝酸 乙酯 注：最小点燃电流比 r 为各种易燃物质的最小点燃电流与实验室的甲烷最小点燃电流之比； t 为引燃温度。 2 2 防爆电气设备的选型 先对 LPG 站用电场所爆炸危险区域和等级进行划分；再根据表 1、 2 的规定，选择适合 LPG 站危险区域使用的电气设备。根据以上的选型方式，本质安全型的 电气设备可用于站区内 0 区、 1 区和 2 区等任何环境；隔爆型电气设备适用于站区内灌瓶间、瓶库、压缩机房、烃泵房、气化间等 1 区及 2 区环境，增安型电气设备 一般用在站区 2 区环境。 同时还应注意气体和环境适应性、维修和经济效益等因素。 爆炸性混合物的危险程度 爆炸性混合物的危险程度 是指爆炸性混合物对应的气体级别、温度组别。因此，选用的防 爆电气设备的级别和组别应不低于 LPG 对应的级别和温度组别。按照气体或蒸气爆炸性混合物分级 分组的规定，丙烷、丁烷的级别和组别分别是 ATl、 AT2。因此， LPG 站 1 区场所应选用隔爆型电气设备，具体的防爆标志宜选择高一级或更高级别的产 品 (如 d BT4)。 环境条件 上述防爆性能都以标准环境为基本条件。防爆设备分为户内使用与户外使用，户内使用的设备用于户 外，环境温度为 40就不适合了；户外使用的设备要适应露天环境，要求采取防日晒、雨淋和风沙等措施。因此，用在户外的防爆电气设备应选用带有防腐电工标 志的产品，如 WF2，表示适用于户外 2类环境 (强腐蚀环境 )。 维修 防爆电气设备使用期间的维护和保养极为重要。设计时防爆电气设备宜选用易更换型产品，其结构越简单越好。要注意管理方便，维修时间短且费用少，还要做好备品和备件的储存。 经济效益 选用防爆电气设备，不仅要考虑价格，还要对其可靠性、寿命、运转费用、耗能及维修等作全面的分析，以选择最适合最经济的产品。 3 火灾爆炸事故的预防 3 1 区域划分与选型的局限性 进行 LPG 站危险区域划分和防爆电气设备选型，其根本目的是为了保 证 LPG站的安全，避免火灾事故的发生。然而在一些 LPG 站的火灾事故分析中发现，如果单纯按照以上方法进行区域划分与选型，还是不能杜绝火灾事故发生。 如 2002 年，广东惠州某储配站发生 LPG 泄漏事故， LPG 泄漏至离灌瓶间 25m的值班室，值班室内冰箱压缩机启动产生的火花引发火灾爆炸。而值班室设 在辅助区内，按规范规定辅助区是无危险场所。又如 2005 年 3 月，广州市某 LPG加气站内加气枪发生故障，引起 LPG 泄漏，气雾竟高达 3 层楼，远远超过规 范规定的距室内地面垂直高度 3m 以下的空间为危险区域，而 3m 以上为无危险 场所的范围。 英、法、美等先进国家的有关规范规定 LPG 储罐、灌瓶 间与站内建构筑物的防火间距比我国规范规定的防火间距还要小一些，但这些国家 LPG 站泄漏爆炸事故却很少发生。这些都说明无危险场所只是一个相对的概念， 也就是说，所谓无危险场所不等于无危险存在。如果单纯按照国家规范进行区域划分及选型，还不能彻底保证 LPG 站的安全，必须进一步采取预防措施。 3 2 火灾爆炸事故的预防 3 2 1 LPG 泄漏的预防 防止 LPG 站火灾爆炸事故的发生，必须在工艺设备、消防设施和管理水平等方面着手。从 源头上防止 LPG 泄漏，完善事故的应急机制，控制泄漏事故的扩大。 在设计上，应强调各专业积极协调配合，采用先进的设备与系统流程，消除或减少 LPG 泄漏及积聚，完善 LPG 站的设计；在施工中，应加强 LPG 站的施工管 理，保证工程质量；在日常管理上，应从制度上加强各类生产设备的维护与检修，保证设备的正常运行；注意加强培训，提高员工素质和事故应急处理能力，着力于 防患，以避免 LPG 站火灾爆炸事故的发生。 3 2 2 发生泄漏时事故的预防 LPG 站发生 LPG 泄漏时，防止火灾爆炸事故发生应从防止 LPG 积聚 、消除或控制电气设备线路产生火花或电弧以及为事故的应急处理争取时间等方面来考虑。 总图布置 在总图布置中，应充分考虑 LPG 站用电场所爆炸危险区域与等级划分的因素。 a LPG 供应基地总平面分区设置，分为生产区和辅助区，生产区宜布置在站区全年最小频率风向的上风侧或上侧风侧，生产区与辅助区之间应设置高度不低于 2m 的非燃烧体实体围墙，尽量减少 LPG 泄漏和发生事故时对辅助区的影响。 b在 LPG 站用地许可与总体布局合理的前提下，适当增大储罐区、灌装区与站内辅助用房的防火间距，将配电室、值班室、 消防泵房等电气设备较多的建筑物集中在辅助区内，缩短消防反应时间，有利于安全管理与生产管理。 生产区的预防措施 a工艺装置宜采取露天或敞开式布置，减少 LPG 的积聚。 b各生产用房宜设置 LPG 泄漏报警及机械通风装置，当发生 LPG 泄漏时，在可燃气体报警仪报警同时启动防爆风机，将室内的 LPG 排至室外。 c在满足工艺生产及安全的前提下， LPG 站生产区应尽可能少设置电气设备，以减少因电气设备线路发生故障成为引燃源而引起爆炸事故的概率。当必须设置防爆电气设备时，应采用隔爆型或本质安全型电气设备。 辅助用房的预防措施 辅助用房应进一步采取有效的安全措施，阻断 LPG 侵入辅助用房的途径，减少电气设备成为引燃源的概率，降低这些场所的危险程度。 a辅助用房隔墙的门采用有密封措施和自动关闭装置的防火门，避免 LPG侵入。 b将开关、插座等电气设备尽量安装在门窗开口以上位置，防止 LPG 侵入辅助用房时电火花引发火灾爆炸事故。 c空压机房、新瓶库、备件库等电气设备较少的场所采用隔爆型电气设备，以减少室内电气设备成为引燃源的可能性。 d柴油发电机组属非防爆电气设备，其废气排出口需安装排气 阻火器，以防止或减少火星排出，避免火星引燃爆炸混合物而发生爆炸火灾事故。 e配电室、仪表间 LPG 站的负荷与调控中心，由于其室内设有较多非防爆的电气件和装置，应避免 LPG 侵入，以提高其安全性。措施主要有配电室、仪表间 的地面标高应高出室外地面 0 6m，其隔墙的门采用有密封措施和自动关闭装置的防火门，以防止 LPG 侵入及积存，形成事故隐患。配电室、仪表间宜设置 LPG 检漏报警探头及自动通风设施，当 LPG 泄漏到配电室或仪表间时，可燃气体浓度报警仪报警并自动启动