浅谈化工设计中爆炸危险区域的划分及防爆电气设备的选型

浅谈化工设计中爆炸危险区域的划浅谈化工设计中爆炸危险区域的划 分及防爆电气设备的选型分及防爆电气设备的选型 引言引言 在化工企业中 许多生产装置的物料介质是具有爆炸 火 灾性危险的 爆炸及它引起的火灾事故是威胁化工企业安全生 产的一个重要问题 我院是以设计化肥 化工项目为主的化工 设计院 根据多年的设计经验得知 化肥厂主要生产装置大都 处于爆炸危险环境 如 以煤焦为原料的合成氨生产系统 由原 料至净化的爆炸危险气体属轻于空气的爆炸危险环境 以油为原 料的合成氨生产系统 由油气化至净化的爆炸危险气体属重于 空气的爆炸危险环境 合成 压缩 尿素主厂房的部分楼层 属 于爆炸危险气体轻于空气的爆炸危险环境 在这种环境中 电 气设备的火花常常是引起爆炸事故的主要原因之一 因此 严 格 细致地划分爆炸危险场所的等级和危险介质的级别 经济 合理的选用防爆电气设备 并辅以建筑物的防爆设计 加强通 风等措施 以防止爆炸条件的形成和减轻爆炸危险的严重程度 是工程设计人员的职责 事关企业安全生产和工程建设的重要 问题 1 爆炸危险的产生爆炸危险的产生 物系自一种状态迅速地转变成另一种状态 并在瞬间以机 械功的形式放出大量能量的现象称为爆炸 它也是爆炸性混合 物在燃烧基础上进行的高速化学反应 亦可视为气体或蒸气在 瞬间剧烈膨胀的现象 爆炸危险必须同时存在三个条件 a 存在易燃气体 易燃液 体的蒸气或薄雾 b 上述物质与空气混合其浓度在爆炸极限以内 c 存在足以点燃爆炸性混合物的火花 电弧或高温 对于设计 而言 应使产生爆炸危险的三个条件同时出现的可能性减到最 小程度 我国从 70 年代中期已经开始对爆炸危险环境出现的或然 率进行分级 如 gb58 83 gb50058 92 工程建设标准强制性 这些规程 规范 规定了爆炸性气体环境 爆炸性粉尘环境等 危险区域的划分及危险区域的范围 2 爆炸危险区域的划分爆炸危险区域的划分 爆炸危险性场所的分类 应由懂得易燃性材料性能 设备 工艺性能的技术人员提出易燃性介质及其释放源和懂得安全 电气的工程技术人员根据有关规范 来划分爆炸危险区域 为 尽量准确地划分区域 在根据有关标准和规范划分的同时 还 应参考以往的经济和行业特点 既要保证生产装置的安全可靠 又要避免人为提高爆炸危险区域等级 而造成工程投资浪费 爆炸危险场所的划分首先要查找和确定释放源 根据释放 源的等级 划分爆炸危险区域 然后还应结合释放源所处的通 风条件调整区域的划分 2 1 查找和确定释放源 在每个工程项目中 每一台加工设备 如罐 泵 管道 容器等 其内部含有易燃性物料 就应视为潜在释放源 在场 所分类中 首先应按易燃物质的释放频繁程度和持续时间长短 确定释放源的等级 根据规范规定共分为三级 a 连续级释放源 预计长期释放或短时频繁释放的释放源 可划为连续级释放源 如 固定顶贮罐的上部空间和排气口 油 水分离器等 直 接与空气接触的易燃液体的表面 经常或长期向空间释放易燃气 体或易燃液体的蒸气的自由排气孔或其它孔口等 b 第一级释放源 预计正常运行时周期或偶尔释放的释放 源 可划为第一级释放源 如 正常运行时 会释放易燃物质的泵 压缩机和阀门等 的密封处 取样口等 c 第二级释放源 预计在正常时不会释放 即使释放也仅 是偶尔短时释放的释放源 可划为第二级释放源 如 正常运行时不会出现释放易燃物质的泵 压缩机和阀 门的密封处 正常运行时不会释放易燃物质的法兰 连接件 管 道接头 安全阀 排气孔和取样口 由上述两种或三种级别释放源组成的释放源 称为多级释 放源 2 2 爆炸危险区域的划分 爆炸危险区域的划分是根据爆炸性混合物出现的频繁程度 和持续时间确定的 分为 区 1 区 2 区 首先根据有关专业提供的爆炸危险区域划分条件和释放源 的等级划分爆炸危险区域 a 存在连续释放源的区域可划分为 区 b 存在第一级释放源的区域可划分为 1 区 c 存在第二级释放源的区域可划分为 2 区 然后应根据通风条件调整区域划分 当通风良好时 应降 低爆炸危险区域等级 当通风不良时应提高爆炸危险区域等级 在生产装置中 0 区是极个别的 大多数属于 2 区 在设计 中划分爆炸危险区域时 应采取合理措施尽量减少 1 区 2 3 爆炸危险区域的范围 爆炸危险区域的范围划分 除了按照规范条文规定以外 还与以下几个因素有关 a 易燃物质的泄出量 b 释放速度 c 释放的爆炸气体混合物的浓度 d 易燃液体的沸点 液体混合物初沸点 e 爆炸下限 f 闪点 9 通风量等 这些量的增加与减少都与爆炸危险区域范围的大小有直接 的关系 因这些量界定的因素较复杂 所以上述所列影响范围 大小的参数 只是采用了 iec 规定 而该规定迄今为止只是一 个原则性规定 无具体尺寸可遵循 由于实际生产装置的工艺 设备 仪表 通风布置等条件各不相同 在具体设计中均需结 合实际情况妥善选择 才能确保安全 具体划分尺寸见有关规 范 bg5005892 在区域划分中有两个场所要特别引起注意 一是装置区内 的变配电所 应尽量布置在爆炸危险区域范围以外 位于爆炸 危险区域场所附加 2 区内的变配电所 设计中其室内外地坪高 差应大于 0 6 m 二是加热炉区的爆炸危险区域 离炉子外壁 1 5 m 内应 视为非防爆区 在爆炸危险区域划分后 应对其结果画出爆炸危险区域划 分图 作为在该区域范围内的电气设备的选型依据 3 爆炸危险场所防爆电气设备选型爆炸危险场所防爆电气设备选型 在选择使用于爆炸危险场所的电气设备前 应首先明确以 下内容 3 1 爆炸危险场所环境的类别是爆炸性气体环境还是爆炸性粉 尘环境 不同的爆炸性介质其电气设备的防爆结构要求是不一 样的 我们通常所说的防爆设备大多数指的是爆炸性气体环境 中使用的 如 d bt4 d ct6 等 而用于爆炸性粉尘环境的电 气设备应为防尘结构 标志为 dp 主要用于可燃性非导电粉尘和 可燃纤维的 11 区环境 或尘密结构 标志为 dp 主要用于爆炸性 粉尘 10 区环境和其它爆炸性粉尘 11 区环境 3 2 环境中爆炸性气体混合物的爆炸级别即 a b c 其级别根据产生爆炸性气体的介质不同而不同 如丙烷属 a 乙烯属 b 乙炔和氢属 c 等 3 3 环境中爆炸性气体混合物的组别或引燃温度 这是易燃性物质的气体或蒸汽与空气形成的混合物的规定 条件下被热表面引燃的最低温度 从组别 t1 到 t6 随着引燃温 度的降低 其电气设备的防爆要求逐级提高 3 4 周围环境对防爆电气设备的选型要求 如周围环境内化学的 机械的 热的 霉菌等不同环境条 件 在防爆电气设备选型时应同时考虑 在考虑以上几条基本要求后 可选择能满足要求的防爆电 气产品 对有些必须布置在爆炸危险区域内的电气设备 而其 防爆要求又不能满足场所要求的时候 可采用正压通风 具体 要求详见国标 gb5005892 按国家标准 爆炸性环境用防爆电气设备通用要求 规定 各种防爆类型标志如下 隔爆型 d 充油型 o 增安型 e 充沙型 q 本质安全型 ia ib 无火花型 n 正压型 p 特殊型 s 在实际工程设计中 化肥企业一般选用 类工厂用电气设 备 如工厂用的隔爆型 b 级 t4 组 d bt4 工厂用的增安型 b 级 t3 一组 e bt3o 4 结束语