氨压缩机房电气装置防爆要求对标

氨压缩机房电气装置防爆要求对标分析与探讨 氨压缩机房电气装置防爆要求对标分析 王 宏 志 大庆石化公司实业公司 黑龙江 大庆 摘要 GB50058 2014 标准的实施 为涉氨企业氨压机房电力装置是否应满足防 爆要 求提供了最新的判定依据 通过对氨的性质 最新相关设计标准的分析与 探讨 提出在一 定条件下氨压缩机可使用不防爆型式电动机的建议 为涉氨企业 装置新建 老装置安全隐 患治理提供了技术参考 关键词 氨压机房 电力装置 标准 防爆 近几年 由氨引发的安全事故频繁发生 氨压缩机房电气装置的防爆问题引发观注 特别是针对氨压机是否应使用防爆型式的电动机 形成多种意见 1 2014 年 10 月 1 日起 实施的 GB50058 2014 爆炸危险环境电力装置设计规范 标准 为氨压机房内的电气装置 是否需要防爆 或属于哪一防爆等级提供了最新的判定依据 1 相关术语解释 文中所引用的相关术语如 可燃性气体或蒸气 爆炸性气体混合物 爆炸性气体环 境等均引自 GB50058 2014 标准 中的术语解释 2 2 对氨的认识 氨是有强烈的刺激性气味的有毒气体 能使人引起流泪 咳嗽 严重的甚至造成人 员伤亡 一定条件下遇明火可引起爆 其爆炸范围是 15 28 根据氨的性质 GB50058 2014 标准 把氨的爆炸性混合物分级为 IIA 级 温度分组为 T1 级 3 3 相关标 准规范的对标分析 3 1 氨制冷装置爆炸危险区域的划分 GB50058 2014 标准 中规定 4 爆炸性气体环境应根据爆炸性气体混合物出现的 频 繁程度和持续时间分为 0 区 1 区 2 区 分区应符合下列规定 1 区应为在正常运 行时可能出现爆炸性气体混合物的环境 2 区应为在正常运行时不太可能出现爆炸性气体 混合物的环境 或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境 由于氨制冷装置是一个封闭的制冷循环系统 在正常运行时会在压缩机 氨泵 储 罐等的轴封处 阀门 法兰密封处发生少量渗漏 一旦出现较明显的泄漏 由于氨的刺激 性气味非常易于被发现 操作人员按照规定能够及时进行处理 有效防止大量液氨的泄漏 为此 根据本条规定 氨制冷装置可确定为爆炸危险环境 2 区 针对爆炸危险环境 2 区 GB50058 2014 标准 中规定的电气设备保护级别为 EPL Gc 级 是 Ga Gb Gc 3 个 EPL 级别中最低的 关于 EPL Gc 级的定义 在 GB3836 1 2010 爆 炸性环境 第 1 部分 设备 通用要求 标准 3 定义和术语 中有相应的解释 Gc 级 EPL Gc 爆炸性气体环境用设备 具有 一般 的保护级别 在正常运行中不 是点 燃源 也可采取一些附加保护措施 保证在点燃源预期经常出现的情况下 例如灯 具的故障 不会形成有效点燃 由该解释可以确定 氨制冷装置中的电气设备的防爆等级要求比较低 这在 GB50058 2014 标准 中把氨的防爆等级确定为 IIA 级得到验证 3 2 氨压机房防爆危险区 域的划分 3 2 1 在 GB50058 2014 标准 中规定 1 爆炸危险区域的划分应按释放源级别和通 风条 件确定 存在连续级释放源的区域可划分为 0 区 存在一级释放源的区域可划为 1 区 存在二级释放源的区域可划为 2 区 并应根据通风条件按下列规定调整区域划分 当 通风良好时 可降低爆炸 1 危险区域等级 当通风不良时 应提高爆炸危险区域等级 2 符合规定条件时 可 划为非爆炸危险区域 可燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限的 10 由以上 2 条款知 只要保证氨压机房通风良好 使氨气的浓度不超过爆炸下限的 10 即可降低爆炸危险区域等级甚至可划分为非爆炸危险区域 由于氨气是有毒的刺激性气体 在 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度 分类 HG 20660 2000 5 中确定氨的毒性程度为 中度危害 的化学介质 规定其最高允 许浓度是 1mg m3 在 固定式压力容器安全技术监察规程 TSG R0004 2009 规定 6 中 度危害最高允许浓度是 1 10 mg m3 按照最高允许浓度 10 mg m3 计算 其浓度不到爆炸 下限 15 的 0 01 3 2 2 在 GB50072 2010 冷库设计规范 中规定 7 氨制冷机房 应设置氨气体浓度报警 装置 当空气中氨气浓度达到 100 10 或者 150 10 时 应自动发出报警信号 并应 自动开启制冷机房内的事故排风机 按照最高标准 150 10 6 计算 氨的浓度也只有其爆炸下限 15 的 0 1 6 6 由此可见 氨的使用安全 首先考虑的是防毒 防毒的标准远高于防爆的标准 从 所收集的资料看 由氨引发的事故大多是发生液氨泄漏引起中毒 造成人员伤亡 很少发 生因电火花引爆氨气的事故 尤其是氨压机电气系统引爆氨气的事故没有找到一个案例 即使是引起社会广泛关注的吉林宝源丰禽业有限公司氨气爆炸事故 其直接原因是配电室 上部电气线路短路 引燃周围可燃物 当火势蔓延到氨设备和氨管道区域时 燃烧产生的 高温导致氨设备和氨管道发生物理爆炸 大量氨气泄漏 介入了燃烧 因此 这起事故的 发生 与氨压机房的电力装置是否防爆没有直接关系 综上所述 氨压机房可视为通风良好 能够按照降低防爆区域等级处理 作为非爆 炸危险区域看待 氨的防爆等级为 IIA 级 在氨压机房中可以进行降级处理 可使用不防 爆的电气设备 这一点在 GB50058 2014 标准 中仍能找到如下依据 爆炸性气 体环境内的车间采用正压或连续通风稀释措施后 不能形成爆炸性气体环境时 车 间可降为非爆炸危险环境 3 3 氨压机房电气装置的防爆要求 以上分析都是基于氨气泄漏处于可控范围内的情况下 一旦因氨设备 氨管道发生 物理爆炸 造成大量氨气泄漏 可能达到氨气的爆炸范围 形成爆炸危险环境 这时在氨 压机房内的带有电接点的开关 按钮 继电器 带有热源的照明灯 信号指示灯就可能引 爆氨气 这些电气元件是否需要防爆型式 GB50058 2014 标准 的规定 在爆炸性气体环境 中应采取下列防止爆炸的措施 1 产生爆炸的条件同时出现的可能性应减到最小限度 2 在区域内应采取消除或控制设备线路产生火花 电弧或高温的措施 按此条款要求 开关 按钮 继电器和带有热源的照明灯 信号指示灯应使用防爆 型式的 而正常运转的电动机 最高温度一般不超过 70 极端的情况下也不会超过 100 这个温度不足以引爆氨气 氨气大量泄漏与电机运行中烧毁产生高温同时发生的几率 非常小 另外 一旦发生氨气大量泄漏 报警装置马上报警并启动排风系统 操作人员通 过紧急停车按钮停止压缩机的运行 对于压缩机和报警装置联锁的系统会自动停止压缩机 的运行 由电动机引爆的可能性几乎不存在 氨压机房内的压缩机可以使用非防爆型式的 电动机 4 结束语 通过对相关标准的分析可知 具有爆炸危险性的氨在一定条件下可以降低防爆等级 使用不直接产生火花 电弧和高温的非防爆型式的电气设备 为涉氨企业降低设备采购成 本 减少改造费用提供了规范依据 2 参考文献 1 郝敬熙 陈在元 氨压缩机房的电气防爆问题刍议 J 冷藏技术 2000 92 3 48 51 2 张伟 氨压缩机房漏氨报警初探 J 冷藏技术 2006 116 9 43 44 3 史纪纯 氨制冷机房防爆 防毒设计的几点体会 J 冷藏技术 2011 136 9 35 40 4 中华人民共和国住房和城乡建设部和中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 爆炸危险环 境电力装置设计规范 GB50058 2014 S 北京 中国计划出版社 2014 34 35 5 国家石油和化学工业局 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分 类 HG20660 2000 S 北京 全国化工工程建设标准编辑中心 2001 33 34 6 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 固定式压力容器安全技术监察规 程 TSG R0004 20