防火防爆技术讲稿6.doc

六、电气防火防爆1、 电气引发火灾爆炸事故的原因电气事故不仅包括触电、电气火灾爆炸，而且包括如静电、雷电、电磁场危害，以及一些危及人身安全的电气线路和设备故障都属于电气事故。由于电气原因引发的火灾爆炸称为电气火灾爆炸事故。其发生有两个条件：首先要有易燃易爆物质和环境；其次要有引燃条件。在生产生活场所，广泛存在易燃易爆物质，易挥发性物质等，其中煤炭、石化、军工等生产企业尤为突出。如在石化生产过程中产生的石油、天然气、化工原料等，以及纺织食品企业中的可燃性气体、粉尘、纤维等，容易在生产、存储、运输和使用过程中与空气混合形成爆炸性混合物；在生活场所如乱堆乱放的杂物、木结构房明设的电气线路等都容易形成易燃易爆环境。生产场所的动力、照明、控制保护、测量等系统和生活场所的各种电气设备和电路，如果在运行过程中出现电弧、火花和危险性高温，就具备了引燃引爆条件。（1） 电火花或电弧引起的火灾爆炸有些电气设备正常工作条件下就能产生火花、电弧或者危险高温，如电气开关的闭合、运行中的电机、直流电机电刷和整流子间以及交流绕线式电机电刷与滑环之间总有火花、电弧，称为工作火花。事故火花是线路或者设备发生故障时如短路、漏电、松动接地、断线分离时形成的火花，以变压器、断路器等高压电气设备绝缘表面发生闪络等，还包括雷电、静电以及电磁感应火花等。电路放电火花是电气设备在实际运行中由于开关触点的开闭和电路绝缘损坏形成短路而产生的。而电路绝缘损坏形成短路所产生的电火花相当于开关触点闭合时所产生的电火花。放电火花的实质是电源能量和电路中储能元件的储存能量向通断的电极间隙放电的现象（释放能量），是电路的电子流和电极间气体电离的离子流形成的导电带。放电火花含有熔融的金属粒子和蒸气（即液态金属桥），在极高的电流密度作用下产生高温和大量的热能。当这种能量超过了周围爆炸性混合物的最小点燃能量时就会引起爆炸。通常认为电路放电有三种形式：火花放电、弧光放电和辉光放电。火花放电的特点是低电压大电流放电。弧光放电为高压击穿时产生的放电，它可以产生持续电弧，电流密度大、能量集中、点燃周围环境中爆炸性混合物的能力强，电感电路能产生弧光放电。辉光放电是在高电压小电流的条件下发生的，通常认为电压在200-300W以上才能发生辉光放电。辉光放电的特点是能量不集中，散失大，点燃周围环境中爆炸性混合物的能力差。电火花、电弧温度极高，不仅可能引起绝缘物质燃烧，甚至可以使导体金属融化、飞溅构成点火源。（2） 电气设备和线路等过热引起的火灾电流通过电气设备的能量消耗，转化为热量，使运行设备的温度升高，尤其是在发生故障或异常运行时，如短路、超负载、接触不良等，就会超过温度升高所允许的限度，达到危险温度。电气设备中的铁磁材料在交流和直流作用下，因磁滞损耗和涡流损耗产生热。由于材料性能、工艺装配质量等原因，使铁损增大而产生高温。绝缘劣化后，泄露电流和介质损耗增加，导致绝缘发生热损坏，在电场作用下产生大量的热。机械故障导致电机接触器被卡死、电流增加；接地电流或集中的漏电流引起局部发热；线路电压波动过大时，电压过高时引起铁芯发热，电压过低时引起吸合不牢，对恒功率负载引起电流增大。 环境温度过高或者使用方式不当，以及散热设置不正常，造成散热不良或失效。如变压器油量不够、散热油管堵塞、电机通风通道堵塞等使散热条件恶化，造成设备温度过高。电气设备工作时外表面温度较高。如电灯、电熨斗、电炉直接利用电能发热，其工作温度相当高。如100W白炽灯的温度在170216，碘钨灯高达500700。以上情况发生时，如果现场有易燃易爆物质，就会引起火灾爆炸事故。（3） 电气设备本身结构上有危险因素 部分电气设备中充有大量的可燃物，如油浸变压器、多油开关等，在电弧作用下，油可分解为油雾以及可燃气体；酸性蓄电池充放电时可能泄露出氢气等可燃气体形成爆炸性混合物；电气设备和线路由于绝缘老化、积污、受潮、化学腐蚀、机械损伤等造成绝缘强度降低或者破坏，导致相间或对地短路，电气设备和线路由于超负载或通风不良等原因产生火花、电弧或危险高温。另外，静电、设备内部的过电压等也会产生火花或电弧。2、 猝熄距离、最大试验安全间隙（MESG）（1）猝熄距离根据热爆炸理论，只有当燃烧反应的放热速率高于向环境的散热速率时，燃烧、爆炸才有可能发生。当燃烧在一通道中进行时，通道的表面要散失热量，通道越窄，则它的比表面积越大（通道表面积和体积的比值），中断链锁反应的机会就越多，相应的热损失也越大。当通道窄到一定程时，通道内反应的放热速率就会小于通道表面的散热速率，这时燃烧过程就会停止，火焰就会熄灭。猝熄距离就是指火焰传播不下去的最大通道尺寸。所以，猝熄距离是火焰传播能力的一种度量参数，对于可燃气体来说，一般用平板猝熄距离表示，对固体粉尘来说，常用猝熄直径来表示。平板猝熄距离的测试方法基本上与最小点火能量的测试方法相同，只是把电极换成两块互相平行的平板，平板间的距离可调节。一些可燃物质猝熄距离的测试数据见表1-32所示。表1-32 可燃物质的猝熄距离图1-29 猝熄直径测定装置可燃气的猝熄距离与可燃气在空气中的浓度有关，也受气体的流速、气体的压力等因素的影响。当气体的流速增加，压力减小，就会使猝熄距离增大，从而提高了使用的安全性。猝熄直径的测定装置见图1-29所示。测定时在18个不同直径的圆孔中均充满待测的可燃混合气，燃料燃烧后火焰同时传入这18个圆孔中，根据热电偶的温度指示来判断火焰在多大直径的孔中熄灭，以确定猝熄直径。此外，根据实验和理论的分析结果，平板猝熄距离和猝熄直径间大致存在下述关系： （1-66）式中：猝熄直径（mm）平板猝熄距离（mm）在设计可燃物的加工、贮存、运输、生产等各种装置时，猝熄距离和猝熄直径是一重要的设计参数。例如，在生产过程中向高温反应设备输送可燃物料时，就要采取隔爆措施，使火焰不致通过输料管线传播出来。在生产装置上往往设置阻火器，其原理就是控制火焰的传输直径小于猝熄直径，以保证火焰不能传播出来，造成重大事故。（2）最大试验安全间隙（MESG）由于电气设备内部总是有可能产生火花，且这些火花会点燃由缝隙进入设备内部的可燃混合气。为了防止火焰由缝隙传出并点燃设备外部的可燃混合气，导致发生事故，必须按照可燃物的MESG选用防爆电气设备。所谓最大试验安全间隙(MESG)是指，在标准规定试验条件下，壳内所有浓度的被试气体或蒸气与空气的混合物点燃后，通过25mm长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔两部分之间的最大间隙。其测定装置如图2-44所示。MESG测定的标准方法是采用IEC60079-1A文件规定的试验容器完成的（即GB3836.11-91“爆炸性环境用防爆电气设备最大试验安全间隙测定方法”）。隔爆型电气设备的设计就是以MESG为基础的。实际上，最大试验安全间隙MESG是另一种条件下的猝熄距离,除了和可燃气体本性有关外，还和可燃气浓度，点火位置、传播通道长度等因素有关。一般来说，当可燃气浓度略高于化学计算浓度时，MESG值最小。测定时，要根据实验要求，严格控制实验条件，才有可能得到准确、有效的测定结果。一些可燃物质的最大安全缝隙数据见表1-33。3、爆炸性物质的分类、分级和分组（1）爆炸性物质的分类我国和IEC标准规定要求一样，将爆炸性物质分为三类(英文称之为“Group”)：I类：矿井甲烷；II类：爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾)；类：爆炸性粉尘和纤维。北美国家将爆炸性物质分为三类(英文用“Class”表示，可译为“级”)：Class I：爆炸性气体；Class II：爆炸性粉尘；Class III：纤维。我国所指的I类爆炸性物质是指矿井甲烷，俗称“瓦斯”气体。由于煤矿井下环境特殊，故把甲烷专门列为I类。矿用防爆电器设备主要是能防止甲烷爆炸，其他可燃气体在矿井中含量甚少，在电气防爆性能方面不做专门考虑。所以矿用防爆电气设备在其他危险场所中不适用。类爆炸性物质包括爆炸性气体和爆炸性蒸气。所谓爆炸性气体是指可燃气体，即氢、一氧化碳、环氧乙烷等与空气混合，浓度达到爆炸极限时的气体混合物。所谓爆炸性蒸气是指易燃液体(丙酮、汽油等)的蒸气或细小液滴与空气混合，浓度达到爆炸极限的气体混合物或薄雾。需要指出的是。相互接触能自动发生爆炸的气体、蒸气不在此列。例如氟与氢、氯与乙炔、臭氧与乙醇蒸气等形成的爆炸性气体不属类，因为这些爆炸性气体相遇引起爆炸的原因与前述不同。类爆炸性物质包括爆炸性粉尘和爆炸性纤维。它是指能产生爆炸的粉尘、纤维，包括可燃性粉尘或纤维(如棉花纤维)与空气混合，浓度达到爆炸极限的混合物。由于导电粉尘具有更大的危险性，因此爆炸性粉尘按其导电性能，分为导电粉尘(如铝粉等)和非导电粉尘(如淀粉等)。炸药类粉尘(或纤维)爆炸时威力很大，电气设备需具备足够强度才不致被破坏。因此，炸药类物质不属于爆炸性粉尘、纤维之列。爆炸性粉尘环境用电气设备不适用于炸药生产场所。（2）爆炸性气体的分级爆炸性气体的分级通常是按其最大试验安全间隙(MESG)和最小点燃电流比(MICR)进行分级。(1)按最大试验安全间隙(MESG)分级实验表明，不同的爆炸性混合物其最大试验安全间隙不尽相同，所以爆炸性气体分级的方法之一可以采用MESG进行分级。经实验测定，I类甲烷气体的MESG=1.14mm。类爆炸性气体的分级限值规定如下：A级：0.9mmMESG1.14mm；B级：05 mmMESGO.9 mm；C级：MESG0.5mm。因此，A级隔爆型电气设备其隔爆间隙必须小于1.14mm，而C级必须小于0.5 mm，两者是不同的。可见适用于A级爆炸性物质的隔爆型电气设备不适用于B级或C级爆炸性物质的场所。如果设备选型不当，就可能失去防爆作用。(2)按最小点燃电流比(MICR)分级试验表明，在规定的标准试验条件下，不同物质产生点燃所需的电流大小各不相同。不同爆炸性物质(气体、蒸气)的最小点燃电流可应用IEC79-3规定的本质安全电路的火花试验装置测定。所谓最小点燃电流比是指用甲烷的最小点燃电流(MIC)为参考，以气体的最小点燃电流除以甲烷的最小点燃电流，即： 实验结果显示，所有爆炸性气体、蒸气的最小点燃电流都比甲烷小，所以MICR1.0。本质安全型电气设备的设计就是以MICR为基础的。根据MICR定义可知，甲烷的最小点燃电流比为1.0，其他II类气体的分级限值规定如下：A级：0.8MICR1.0：B级：0.45MICRO.8：C级： MICR0.45。分析表明，爆炸性气体、蒸气的最大试验安全间隙(MESG)趣小，最小点燃电流也越小。若按最小点燃电流分档归纳分级，与按最大安全间隙分级，两者结果十分相似。据此，中国和绝大多数IEC成员国一样，将煤矿甲烷以外的全部爆炸性蒸气、气体分成A、B、C三级。其中，A级的代表气体为丙烷，B级的代表气体为乙烯，C级的代表气体为氢气。北美国家将爆炸性气体表述为Class I，并细分为A、B、C和D四级(英文称之为“Group”，也可译为“组”)。其中，Group A的代表气体是乙炔；Group B的代表气体是氢气；Group C的代表气体是乙烯；Group D的代表气体是丙烷和甲烷。表1给出了中国与北美气体分级对应关系。从表1中可以看出，甲烷需要的点燃能量最大，C级气体则最易被被点燃。表1 不同气体分级体系对比（3）爆炸性气体的分组和IEC标准的规定一样，我国将爆炸性气体按其引燃温度分为T1一T6六个组别。北美对温度组别的划分与IEC基本一致，他们只是将部分温度组别划分得更细而已，共计分成14个温度组别。表2给出了两种分组体系的对应关系。表2温度组别与引燃温度的关系从表2可以看出。不同爆炸性气体的引燃温度不同。温度组别T1的气体引燃温度最高，而温度组别为T6气体则最易被点燃。在实践中，为了防止因电气设备发热导致爆炸性环境引爆，我们应严格控制电气设备的最高表面温度，并确保设备的最高表面温度不超过设备可能接触到的气体的引燃温度。因此，就电气设备的最高表面温度而言，凡满足某温度组别气体环境用的电气设备，也必能满足TlT5组别的气体环境应用的要求。（4）可燃性粉尘分类和分组如前所述，可燃性粉尘(爆炸性粉尘)按其导电特性，可分为导电粉尘和非导电粉尘两种类型。凡电阻系数小于或等于的粉尘、纤维或飞扬(絮)物可认定为导电粉尘，否则可认定为非导电粉尘。IEC60079-0国际标准将爆炸性粉尘和纤维定义为类爆炸性物质，并将所有爆炸性粉尘和纤维细分为A、B和C三个级。其中，A为爆炸性纤维，B为非导电粉尘，C为导电性粉尘。很显然，C物质最危险，而B次之。关于可燃性粉尘的分组，依据现行国家标准的规定，可燃性粉尘按其最低点燃温度进行分组，分成Tl一T6六个温度组别。具体分组方法同爆炸性气体引燃温度分组。可燃性粉尘的点燃温度分为粉尘与空气混合物最低点燃温度(即粉尘云最低点燃温度，Tcl)和粉尘层最低点燃温度。粉尘层最低点燃温度通常又分为粉尘层厚度为5mm的最低点燃温度(T5mm)和粉尘层厚度为125mm的最低点燃温度(T12.5mm)。这些点燃温度数据通常可通过查阅相关手册或通过试验获得。4、危险场所的区域划分（1）危险场所区域划分的目的意义在生产、处理、使用、储存、运输易燃易爆危险物品的场所，通常有产生爆炸事故的危险。在具体的实践中，由于爆炸性物质的物理性质、出现的方式、涉及的范围、存在的概率和持续的时间各不相同，发生爆炸的可能性及危害程度也都不一样。因此，可根据爆炸性物质出现的频繁程度和持续时间正确划定爆炸危险场所区域将有助于防爆电气设备的选型，并采取其他必要的的安全技术措施(例如，安装换气排风扇、安装可燃性气体检测报警装置、使用无火花工具、控制其他危险点燃源、实施安全管理措施等)，实现最经济的安全生产。（2）危险场所的区域划分爆炸危险场所按爆炸性物质的物态，可分为爆炸性气体危险场所和可燃性粉尘危险场所两种场所。1)爆炸性气体危险场所与IEC标准规定一样，我国GB 3836.14-2000爆炸性气体环境用电气设备第14部分：危险场所分类、GB 500581992(爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范和中华入民共和国爆炸危险场所电气安全规程均根据爆炸性气体环境出现的频率和持续时间，把爆炸性气体危险场所分为0区、l区和2区三个区域(zone)。图1给出的是典型的带有呼吸阀的露天油罐的爆炸危险区域划分示例。0区是指爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所，即在正常情况下，爆炸性气体混合物，连续地、短时间频繁地出现或长时间存在的场所。一般情况下，除了封闭的空间。如密闭的容器、储油罐等内部气体空间外，很少存在0区场所。这里，虽然高于爆炸上限的混合物不能作为爆炸性混合物，但是对于有可能进入空气而使其达到爆炸极限范围以内的情况仍应划为0区。如固定顶盖的易燃液体储罐，当液面以上空间未充惰性气体时，应划为0区。1区是指在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。2区是指在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生且仅是短时间存在的场所。正常运行指设备的正常启动、停止、正常运行和维修，且所有设备都在其设计参数范围内工作；不正常情况是指有可能发生的设备故障或误操作。2)可燃性粉尘危险场所根据现行国家标准GB 124763-2007(可燃性粉尘环境用电气设备第3部分存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类规定，按照可燃性粉尘空气混合物出现的频率和持续时间及粉尘层厚度，可燃性粉尘危险场所可分为20区、2l区和22区三个区域。 20区是指在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。 2l区是指在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划人20区的场所。该区域包括，与充人或排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘层和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气混合物的场所。 22区是指在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分为2l区。3)非爆炸危险场所的判断非爆炸危险场所是指正常情况下或非正常情况下，均不能产生爆炸性混合物的场所。根据有关标准，符合下列条件之一时，可划为非爆炸危险区域：没有释放源并不可能有易燃物质侵入的区域；易燃物质可能出现的最大体积浓度不超过爆炸下限值的10；在生产过程中使用明火的设备或炽热部件，其表面温度超过该区域易燃物质引燃温度的设备附近；在生产装置区外，露天或开敞安装的输送爆炸危险物质的架空管道地带(但其阀门处须按具体情况另行考虑)。判定非危险场所时，还须注意研究有无可能出现其他微量爆炸性粉尘所产生的爆炸危险性的叠加效应，必须考虑到有可能产生的各种因素，并经充分分析后慎重研究其存在的可能性。4)北美爆炸性危险场所的划分北美国家将爆炸性危险场所划分为两个区域(division)，即Divisionl和Division2。它们的定义如下：Divisionl(1区)。在正常工作条件下，可能存在爆炸性或可燃性混合物的场所(包括气体、粉尘和纤维场所)。Division2(2区)。仅仅在故障条件下或其他异常情况下，偶尔地或短时间地存在爆炸性或可燃性混合物的场所(包括气体、粉尘和纤维场所)。从定义看出，北美的区域(division)划分方法与我国的区域(zone)划分方法存在着很大的差异。它们之间的近似对应关系如表4所示。表4两种区域划分体系近似对应关系根据资料，典型的爆炸性危险场所被划分为0区(Zone 0)、l区(Zone 1)和2区(Zone 2)的百分比分别为2、28和70；而被划分为Divisionl(1区)和Division2(2区)的百分比分别为5和95。从这些数据可以看出，被划分为2区的范围较大。此外，由于上述区域划分方法系定性划分方法，具有一定的模糊性。国外也曾有过采取定量概念划分区域的报道，即将一年中存在爆炸性混合物且其浓度介于爆炸极限范围内的时间少于10 h的划分为2区，介于lO一1000h的为1区，大于l000h的为O区。尽管这一划分概念尚未成为国际认可的标准。但它确实可使人们对区域的概念有一个更加直观的认识。（3）区域划分的判断因素1)存在危险介质的可能性要了解危险介质存在的可能性，必须首先分析可能的释放源的状态，以查清在正常情况下释放源可能出现的具体部位以及可能发生的释放量、释放速度、释放方向、释放时间、释放规律和频度。其次研究其所在空间可能分布的范围，即根据释放源所在的区域的环境条件和安全技术措施，综合研究危险介质可能出现的频率、出现时间和存在时间的长短及其范围。根据国家有关规范规定，释放出爆炸危险物质的可能性大小分为以下四个级别： 续级释放源连续级释放源是指连续释放或预计长期释放或短时频繁释放的释放源。例如：没有充惰性气体的固定顶盖储罐中的易燃液体的表面；直接与空间接触的易燃液体的表面(可适用于油、水分离器)；经常或长期向空间释放易燃气体或蒸气的自由排气孔和其他开口等。 第一级释放源第一级释放源是指正常运行时周期或偶尔释放的释放源。例如：设备在正常运行时，会释放易燃物质的泵、压缩机和阀门等的密封处；安装在储有易燃液体的容器上在正常运行排水时向空间释放易燃物质的工艺设备的排水系统；在正常运行时会向空间释放易燃物质的取样点等。 第二级释放源第二级释放源是指在正常运行下不会释放，即使释放也仅是不经常且是短时释放的释放源。例如：在正常运行时不可能出现释放的泵、压缩机和阀门的密封处；法兰、连接体和管道接头；在正常运行中不可能向空间释放易燃物质的安全阀、排气孔和其他开口处；在正常运行中不可能向空间释放易燃物质的取样点等。 多级别释放源由上述两种或三种级别组成的释放源，并且：基本上划分为连续级或第一级；在不同的条件下所产生的释放。这些条件造成的区域，比基本级别所确定的区域大，但频繁程度少且持续时间短。(不同条件是指例如在同样的通风条件下易燃物质的释放量不同)。由此可见。连续级释放源可能导致0区，第一级释放源可能导致1区，第二级释放源可能导致2区。2)爆炸性物质的物理特性爆炸性物质的物理特性包括爆炸极限值(爆炸上限和爆炸下限)、引燃温度、闪点、粒度和比重等物理特性。爆炸下限值是划分区域的重要条件之一，在正常情况下混合物的浓度有可能达到爆炸下限时，划分为l区。对于存在时间较长以及频繁出现者，则可划为0区。对于爆炸上限以上的混合物，由于遇到与空气混合时，仍具有爆炸危险，因此这种场所也划为O区。仅在不正常情况下偶尔有可能达到爆炸下限浓度者划为2区。很显然，爆炸下限值越低，达到爆炸下限的可能性就越大，同时爆炸危险区域的范围也越大。对于同一场所可能存在两种以上爆炸性物质时，须研究其混合物是否具有爆炸危险性的叠加效应。所谓叠加效应是指两种以上爆炸性物质混合后，能形成爆炸危险性更高的混合物。这种混合物的爆炸下限值比它们各自的爆炸混合物的下限值均低。表3给出了甲烷与空气和煤尘与空气的混合物的爆炸下限实验值。表3 甲烷和煤尘与空气的混合物爆炸下限值叠加效应会直接导致爆炸性混合物的爆炸极限范围的扩大，使爆炸下限值降低，爆炸上限值提高，从而增加了物质的危险性。因此，对于存在叠加效应的场所必须考虑可能的最低爆炸下限值。闪点、粒度和比重等也可直接影响场所的划分。对于爆炸性液体，闪点越低，爆炸危险区域的范围就越大，当闪点高于易燃液体的最高温度，一般就不会形成爆炸性气体混合物。对于爆炸性粉尘环境，若爆炸性粉尘与空气相混合，并呈悬浮状，其浓度在爆炸极限以内时可产生粉尘爆炸。粉尘的粒度越细(即分散度越大)，悬浮在空气中的可能性越大，其爆炸危险性也越大。另外，物质的引燃温度是确定设备温度组别的重要依据，此时必须同时考虑工艺温度以及环境温度对设备选型的影响。这里还需特别指出的是：爆炸性物质的比重千差万别，对爆炸性环境的形成具有重大影响。比空气轻的物质具有扩散性；比空气重的物质具有沉积性。比重越重(比重大于1)爆炸危险区域的水平方向扩散范围也就越大。比重在07以上的气体或蒸气不易迅速上升逸散，故可视为比空气重的物质。3)通风条件确定爆炸危险场所区域范围时，通风的好坏对爆炸危险物质的扩散和排出是个重要因素。对于通风良好的爆炸危险场所，原则上可降低一级，并可大大缩小其影响范围。对于存在爆炸性粉尘(纤维)的场所应注意排出的危险性，粉尘(纤维)应排放到不危害其它场所的安全区域或收集在袋内等容器中，否则应考虑到是否有重新卷扬起来的危险。可视为通风良好的场所有I露天或开敞式建筑物；半开敞式建筑物能充分进行自然通风的场所(自然通风的空气流量容易使爆炸危险物质很快稀释到爆炸下限14以下)；屋顶设有天窗的厂房内，爆炸性物质的比重在07以下者；厂房内具有机械通风条件者，整个厂房内能充分通风换气时(对具有易燃液体的建筑物，机械通风不应低于6次h的换气次数，并设有独立备用的通风系统)。局部机械通风在稀释爆炸性气体混合物方面比自然通风和一般机械通风更有效，因而可使爆炸危险区域范围缩小。在设计中应当作为一项有效防爆安全措施予以应用。当释放源处于无通风的环境时，则可能提高爆炸危险区域的等级，连续级或第一级释放源可能导致0区，第二级释放源可能导致1区。在机械通风方面还应考虑故障的影响。这是因为爆炸危险区域的划分是按通风设备在正常运行情况下确定的。只有当具有独立的备用通风系统，或在通风设备发生故障时有阻止易燃物质释放的预防措施(如自动停止工艺过程等)，或在通风设备发生故障时有使电气设备断电的预防措施时，可不必考虑机械通风故障的影响。由于通风管道系统容易产生静电，因此通风管道系统宜采取接地等技术措施，以避免静电危害的形成。4)设备、装置的结构和配置情况容器结构强度若能具备爆炸性物质所要求安全性能。并且也无打开的条件，可不视为释放源；不装阀门、接头、仪表等的管道设备，可视为不存在释放源；在2区内，如有洼坑、沟槽等易积聚爆炸性物质的部位，应视为l区；装有自动控制的检测仪器，当场所内任意地点的混合物浓度接近爆炸下限的25时，能可靠地发出报警并同时联动有效通风设施的场所，可降低一级；由于装置和设备的陈旧或强度降低，视其有无摩擦、碰撞、振动、腐蚀性物质以及内外力等情况来分析，有可能成为破坏条件者，即认为有被破坏的可能；在操作系统上不具备防止误操作的控制功能的设施，应视为有误操作的可能。5)远离释放源的距离除上述影响危险场所区域划分的因素外，危险区域的划分还与远离释放源的几何距离有关。所以，爆炸危险场所的区域划分界限，一般以远离释放源的距离为基准。除上述主要因素外，有时大气压、温度、湿度等环境条件也将影响爆炸危险区域的划分，还要适当关注爆炸后果的严重性。如果爆炸后可能会导致大量人员伤亡时，则危险区域的划分宜提高一级。5、电气防爆原理在爆炸危险场所（环境）中，应不设置或尽可能少设置电气设备，以减少因电气设备或电气线路发生故障而成为引爆源引起的爆炸事故。必须设置电气设备时，应选用适用于该危险区中的防爆电气设备。下面主要介绍电气设备的防爆原理和电气设备上采取的防护措施。图1-1是电气设备的防爆原理。图1-1 电气设备的防爆原理（1）用外壳限制爆炸和隔离引燃源1）用外壳限制爆炸用外壳限制爆炸是传统的防爆方法。它是把设备的导电部分放在外壳内，外部可燃性气体通过外壳上各个部件的配合面间隙进入壳内，一旦被内部电气装置上的导电部分发生的故障电火花点燃，这些配合面将使由外壳内向外排出的火焰和爆炸生成物冷却到安全温度，而不能点燃外壳外部周围的爆炸性混合物，亦即外壳阻止了爆炸向外传播的可能性。一般称间隙隔爆，这种防爆型式国外一般称为隔爆外壳，我国称为隔爆型电气设备。2）用外壳隔离引燃源采用熔化、挤压或胶粘的方法将外壳密封起来，阻止外部可燃性气体进入壳内，而与引燃源隔离，达到防爆的目的。这种防爆型式的设备称为气密型电气设备。当电气设备只用于爆炸性混合物在某个时候出现的场所，则可利用设备内部出现爆炸性混合物所需的时间，作为保护因素。为此，采用密封性能良好的外壳来限制可燃性气体或蒸气进入，即相当于限制设备“呼吸”，使外壳内部聚积的可燃性气体或蒸气浓度达到下限值的时间比外部环境中可燃性气体或蒸气可能存在的时间要长。这样实际上就使进入壳内的气体和蒸气浓度达不到爆炸下限值，因而不会被点燃，达到防爆的目的。这种防爆型式称为限制呼吸外壳。采用密封性能达到规定要求的外壳使可燃性粉尘不能或难于进入外壳内，而与引燃源隔离，达到防爆的目的。这种防爆型式设备称为粉尘防爆型电气设备。（2）用介质隔离引燃源其原理是把电气设备的导电部件放置在安全介质内，使引燃源与外面的爆炸性混合物隔离来达到防爆的目的。1） 用气体介质隔离引燃源当采用的介质是气体（一般是新鲜空气或惰性气体）时，应使设备内部的气体相对于外面大气有一定的正压，从而阻止外部大气进入，这种防爆型式的设备称为正压型电气设备（以前称为通风充气型电气设备）。2） 用液体介质隔离引燃源当采用的介质是液体（一般是变压器油）作为隔离介质时，这种防爆型式的设备称为充油型电气设备。3） 用固体介质隔离引燃源当采用的介质是颗粒状的固体（一般是石英砂）作为隔离介质时，这种防爆型式的设备称为充砂型电气设备。当采用的介质是固化物填料（一般是环氧树脂），把引燃源浇封在填料里面，而与外面爆炸性混合物隔离时，这种防爆型式的设备称为浇封型电气设备。（3）控制引燃源这种控制方法适用于两种类型的电气设备：正常运行时不产生火花、电弧的电气设备和弱电设备。1） 减少火花、电弧和高温对于正常运行时不产生火花电弧和危险高温的电气设备，可以采取一些附加措施来提高设备的安全可靠性，如采用高质量绝缘材料、降低温升、增大电气间隙、爬电距离、提高导线连接质量等等，从而大大减少火花、电弧和危险高温现象出现的可能性，使之可以用于危险场所。这种防爆型式的设备称为增安型电气设备（以前称为安全型电气设备）。还有一种与增安型防爆措施类似的防爆型式，按其定义，它是一种正常运行时不产生火花和危险高温，也不能产生引爆故障的电气设备。与增安型相比，只是没有规定再增加一些附加措施来提高设备的安全可靠性。所以它的安全性比增安型要低，只能用于2区危险场所。这种防爆型的设备称为无火花型电气设备。2）限制火花能量对于弱电设备，如仪器仪表、通讯、报警装置等这类设备，把它们处于爆炸危险场所中的那部分电路所释放的能量限制到一定的数值内，当电路发生故障，如断路、短路时产生的火花不能引燃爆炸性混合物，从而达到防爆目的。这种电路和设备称为本质安全型电路和电气设备（以前称为安全火花型电路和电气设备）。6、电气设备防爆结构（1）隔爆型电气设备 d1）防爆原理如前所述，隔爆型电气设备的防爆原理是将电气设备的带电部件放在特制的外壳内，该外壳具有将壳内电气部件产生的火花和电弧与壳外爆炸性混合物隔离开的作用，并能承受进入壳内的爆炸性混合物被壳内电气设备的火花、电弧引爆时所产生的爆炸压力，而外壳不被破坏；同时能防止壳内爆炸生成物向壳外爆炸性混合物传爆，不会引起壳外爆炸性混合物燃烧和爆炸。这种特殊的外壳叫“隔爆外壳”。具有隔爆外壳的电气设备称为“隔爆型电气设备”。隔爆型电气设备具有良好的隔爆和耐爆性能，被广泛用于煤矿井下等爆炸性环境工作场所。隔爆性电气设备的标志为“d”。隔爆型电气设备除电气部分外，主要结构包括隔爆外壳及一些附在壳上的零部件，如衬垫、透明件、电缆（电线）引入装置及接线盒等。根据隔爆型电气设备的防爆原理，我们知道隔爆外壳应具有耐爆和隔爆性能。所谓耐爆就是外壳能承受壳内爆炸性混合物爆炸时所产生的爆炸压力，而本身不产生破坏和危险变形的能力。所谓隔爆性能就是外壳内爆炸性混合物爆炸时喷出的火焰，不引起壳外可燃性混合物爆炸的性能。为了实现隔爆外壳耐爆和隔爆性能，对隔爆外壳的形状、材质、容积、结构等均有特殊的要求。2）防爆措施隔爆型电气设备主要在煤矿井下爆炸危险工作场所使用，其使用环境场地狭窄，搬运困难，并有岩石、煤块冒落、撞击的危险，其外壳不仅要具有耐爆性，还应具有足够机械强度，才能保证设备外壳在发生内部爆炸或受到外物撞击时，外壳不发生严重变形或损坏。为此，常在煤矿井下采掘工作面工作的隔爆型电气设备的隔爆外壳必须采用钢板或铸铁构成。隔爆外壳的几何形状是多样的，大量的理论研究和实践证明：在相同容积、不同形状的隔爆外壳中，非球形外壳中的爆炸压力比球形外壳中压力低，即球形外壳的爆炸压力最大，而长方体外壳爆炸压力最小，外壳内的爆炸压力是随着容器形状的不同而改变。这是因为随着外形散热表面积的增大而降低了爆炸压力。因此，隔爆外壳以采用长方形外形为宜，这样可以提高外壳的耐爆能力。隔爆外壳的容积也是设计隔爆外壳的关键。理论和实践都证明：在其他条件都一定的情况下，隔爆外壳的容积与外壳内的爆炸压力无关，容积对压力的影响不大。因此在设计制造隔爆外壳时就可以在满足设备技术要求的前提下，尽量减小隔爆外壳的体积，既保证了外壳的耐爆性又减小了体积、减轻了重量，更便于在煤矿井下特殊环境中使用。一般隔爆外壳大都是由两个或两个以上的空腔组成，且空腔间是连通的，因此在外壳内爆炸性混合物发生爆炸时将会产生压力重叠现象，形成多空腔压力重叠，使隔爆外壳的耐爆性将受到威胁。因此，在设计制造隔爆外壳时应尽量避免采用多空腔结构，如果无法避免这种结构则应尽量增大各空腔间联通孔的面积。因为多空腔压力重叠的过压大小与两空腔容积比以及连通孔断面积有关。当两空腔容积比一定时，连通孔断面积越大，过压就愈小，从而增加外壳的耐爆性能。另外，外壳的长、宽、高尺寸之比也不要过大，以免造成外壳内的压力重叠现象。隔爆型电气设备的隔爆外壳不但具有耐爆性还应具有隔爆性。隔爆外壳如何实现隔爆作用，这是研究隔爆型电气设备的关键。我们知道，由于加工、制造、使用、维修等方面的需要，无论何种形状的隔爆外壳，都是由几部分和各种零件构成的。为了阻止壳内爆炸性混合物爆炸生成物引燃壳外周围的爆炸性混合物，就必须在外壳的各接合处，也就是联接间隙采取一些特殊有效的措施，实现外壳隔爆性能。通常把互相联接的接合面称为“隔爆接合面”，简称“隔爆面”。而隔爆面之间的间隙称为“隔爆接合面间隙”，简称“隔爆间隙”。隔爆间隙的大小是隔爆外壳能否隔爆的关键。隔爆型电气设备主要包括壳体与盖，但还有一些附属其壳上的部件，主要有电缆及导线的引入装置、接线盒、透明件、衬垫等。对此，也有相应的技术要求。（2）本质安全型电气设备 i1）防爆原理本质安全型电气设备的防爆原理是：通过限制电气设备电路的各种参数，或采取保护措施来限制电路的火花放电能量和热能，使其在正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃周围环境的爆炸性混合物，从而实现了电气防爆，这种电气设备的电路本身就具有防爆性能，也就是从“本质”上就是安全的，故称为本质安全型（以下简称本安型）。采用本安电路的电气设备称为本质安全型电气设备。由于本安型电气设备的电路本身就是安全的，所产生的火花、电弧和热能都不能引燃周围环境爆炸性混合物，因此本安型电气设备不需要专门的防爆外壳，这样就可以缩小设备的体积和重量，简化设备的结构。同时，本安型电气设备的传输线可以用胶质线和裸线，可以节省大量电缆。因此，本安型电气设备具有安全可靠、结构简单、体积小、重量轻、造价低、制造维修方便等优点，是一种比较理想的防爆电气设备。但由于本安型电气设备的最大输出功率为25W左右，因而使用范围受到了限制。目前本安型电气设备主要用于通讯、信号和控制系统，以及仪器，仪表等。本安型电气设备同其他型式的防爆电气设备一样，由于使用环境不同分为I类和II类两种类型设备。II类设备根据最小点然电流比的不同分为A、B、C 三级，本安型电气设备根据安全程度的不同分为ia和ib两个等级。ia等级是指电路在正常工作、一个或二个故障时，都不能点烯爆炸性气体混合物的电气设备。当正常工作时，安全系数为2；一个故障时，安全系数为1.5；两个故障时，安全系数为1。ib级是指正常工作和一个故障时，不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。当正常工作时，安全系数为2；一个故障时，安全系数为1.5。从上面安全等级划分标准中可以看出，ia等级的本质安全型电气设备的安全程度高于ib等级。从技术要求上看，ia等级的本质安全型电气设备比ib等级的本质安全型电气设备要更高更严。本质安全型电气设备的标志为“i”。2）防爆措施本质安全电路是设计制造本质安全型电气设备的关键所在。所谓本质安全电路是指在电路设计时通过合理地选择电气参数，使电路在规定的试验条件下，无论是正常工作或是在规定的故障状态下产生的电火花和热效应都不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。上述“规定的试验条件”是指在考虑了各种最不利因素，（这包括一定的安全系数、试验介质的浓度等）的试验条件；“电火花”是指电路中触点动作火花（包括按钮、开关、接触器接点、各种控制接点等所产生的火花），以及电路短路、断路或接地时所产生的电火花，也包括静电和摩擦产生的火花；“热效应”是指电气元件、导线过热形成的表面温度及热能量和电热体的表面温度及热能量；“正常工作”是指本质安全型电气设备在设计规定的条件下工作；“规定的故障状态”是指除“可靠元件或组件”外，所有与本质安全性能有关的电气元件损坏或电路连接发生的故障，诸如电气元件短接、晶体管或电容击穿、线圈匝间短路等均为规定的故障状态。“可靠元件或组件”是指在使用、存储和运输期间不会出现影响本质安全电路安全性能的故障的元件或组件。(3)增安型电气设备 e1)防爆原理增安型电气设备的防爆原理是：对于那些在正常运行条件下不会产生电弧、火花和危险温度的矿用电气设备，为了提高其安全程度，在设备的结构、制造工艺以及技术条件等方面采取一系列措施，从而避免了设备在运行和过载条件下产生火花、电弧和危险温度，实现了电气防爆。增安型电气设备是在电气设备原有的技术条件上，采取了一定的措施，提高其安全程度，但并不是说这种电气设备就比其他防爆型式的电气设备的防爆性能好。增安型电气设备的安全性能达到什么程度，不但取决于设备的自身结构型式，也取决于设备的使用环境和维护的情况。能制成增安型电气设备的仅是那些在正常运行中不产生电弧、火花和过热现象的电气设备，如变压器、电动机，照明灯具等电气设备。增安型电气设备的标志是“e”。2）防爆措施对于那些可以制成增安型电气设备的普通电气设备需要采取一些增安措施，才能达到增安型电气设备的性能要求。这些措施是：制成有效的防护外壳；选择合适的爬电距离(在两个导电部分之间沿绝缘材料表面的最短距离)和电气间隙；提高绝缘材料的绝缘等级；限制设备的温度；电路和导线要可靠连接。增安型电气设备的外壳应具备较好的防水、防外物能力，以确保增安型电气设备安全可靠运行。为此，增安型电气设备的外壳应采用耐机械作用和热作用的金属制成。为了保证电气设备正常运行，增大电气间隙与爬电距离是制造增安型电气设备采取的重要措施之一。电气设备中有一些零部件在正常工作情况下是不带电的，但当带电零部件的绝缘发生损坏而又未接地时，那些不带电的零部件就有可能带电，这时一旦发生碰撞就会产生电火花，有引爆周围爆炸性混合物的危险。因此，带电零部件之间及带电零件与接地零件之间或带电零件与不带电零件之间都应保持一定距离，即一定的电气间隙。如果电气间隙过小就容易发生击穿放电现象，因此增大电气间隙在一定程度上能够提高增安型电气设备的安全性。煤矿井下的电气设备处在空气潮湿，粉尘散落的环境中工作，这种环境会降低电气设备的绝缘性能，绝缘表面易发生碳化，导致短路击穿现象发生。为提高增安型电气设备的绝缘性能和安全性能，就需要增大其爬电距离。因此，增安型电气的电气间隙和爬电距离均应高于一般电气设备，其标准见表1-4规定的数值。绝缘材料是保证电气设备正常运行的重要条件，为了提高增安型电气设备的安全性能，在制造设备时要尽量提高绝缘等级。煤矿井下的电气设备是在潮气大、粉尘多、机械振动严重等环境条件下运行，同时设备在运行时还会发生过载、堵转、频繁起动等现象，这些情况必然会使设备内部的绝缘材料性能下降，加速老化，影响其使用寿命。因此，制造增安型电气设备必须采取吸潮性小、耐热性好、耐电弧性能好的，具有良好的电气性能和机械性能，绝缘等级较高的固体绝缘材料。为了提高电气设备的绝缘性能，对于有绕组的电气设备，如电动机、变压器的绕组还要进行特殊的绝缘处理：要选用适用于煤矿井下恶劣环境下长期工作的带绝缘层的绕组导线（包括导线的绝缘类型和绝缘层的厚度），一般选用有一层绝缘层的漆包线或有两层绝缘层的裸导线；当绕组制成后要进行干燥和浸渍绝缘漆的处理，这样既可以提高绕组的机械强度，还可以提高绕组的耐潮、耐热和耐电孤能力，大大提高增安型电气设备的安全性。任何绝缘材料的绝缘性能都是相对的，只有在一定的使用条件下才能存在，如果超过了它的使用条件（主要是指绝缘材料的耐热等级所规定的极限温度，见表1-10），绝缘性能就会被破坏，电气设备就会发生短路、击穿、火花放电等危险现象，甚至会点燃周围爆炸性混合物。因此使用温度的高低是关系电气设备的绝缘性能好坏和整个设备能否安全运行的关键。严格控制电气设备的最高温度（也就是它的极限温度）是提高增安型电气设备安全性能的重要措施。在确定增安型电气设备的极限温度时主要考虑以下两个因素：设备使用环境中爆炸性混合物被点燃的危险温度；结构材料的热稳定温度。在这两者中选较低的温度作为增安型电气设备的极限温度。增安型电气设备的极限温度要求电气设备无论在何种状态下（起动、额定运行或规定的过载情况下），它的任何部件的最高表面温度都不能超过对最高表面温度所规定的数值。（4）浇封型电气设备“m”1）防爆原理浇封型电气设备的防爆原理是：将电气设备有可能产生点燃爆炸性混合物的电弧、火花或高温的部分浇封在浇封剂中，避免这些电气部件与爆炸性混合物接触，从而使电气设备在正常运行或认可的过载和故障情况下均不能点燃周围的爆炸性混合物。浇封型电气设备有整台设备浇封的，也有部件浇封的。对于采取浇封防爆措施的浇封型部件，不能单独在爆炸性环境中使用，必须与使用该部件的防爆电气设备组合后才能在爆炸性环境中使用。常用的浇封型电气设备或浇封型部件主要有电池、蓄电池、熔断器、电压互感器、电机和变压器绕组、电缆接头等。浇封型电气设备的标志为“m”。2）防爆措施浇封型电气设备采取的防爆措施是浇封剂的使用。因此全面了解浇封剂的性能、浇封工艺及有关技术要求是十分重要的。浇封剂是一种具有一定的耐化学、热、电和机械的稳定性浇封材料，它具有热固性、热塑性、室温固化性等特性。常用的浇封剂是环氧树脂，其溶剂为乙二胺。浇封由于采用的工艺不同分为埋封和罐封两种。所谓埋封是指在模型中浇注溶解了的浇封剂，被浇封的部件完全埋在浇封剂中，待浇封剂凝固后移去模型外壳。所谓罐封是指把溶解了的浇封剂注入模型中，将被浇封的部件完全埋在浇封剂中，在浇封剂凝固后，仍保留模型外壳。罐封的模型外壳有用金属材料制成的，也有用绝缘材料制成，外壳必须是用无机材料制成的。（5）气密型电气设备 “h”1）防爆原理气密型电气设备的防爆原理是：将电气设备或电气部件置入经气密的外壳内。这种外壳能防止壳外部可燃性气体进入壳内。气密型电气设备的标志为“h”。2）防爆措施及技术要求气密型电气设备的气密外壳一般采用金属材料制成，其外壳各部分是通过金属与金属或金属与玻璃等材料的熔接、挤压或胶粘的方法进行密封，但不允许采用衬垫进行密封。气密外壳是一种能阻止气体、粉尘、固体和液体侵入的完全密封的外壳。气密型电气设备有整台电气设备气密的，也有电气部件气密的。对于气密的电气部件是不能单独在爆炸环境中使用的。气密型电气设备的外壳结构要保证在使用期都保持气密性质，并通过气密试验。气密外壳在使用中不能打开，如果打开外壳则破坏了外壳的气密性，只有重新密封并做气密试验，合格后方能重新使用。对于采用金属材料的气密外壳，如果使用了法兰连接，那么法兰周围必须进行熔接或胶粘，胶粘的宽度不得小于6mm，以保证良好的气密性。气密性外壳要尽量减少接缝。气密型电气设备和气密型电气部件，如果密封是使用胶粘剂的，必须先通过热稳定试验后，再做气密试验，合格后才能使用。气密型电气设备的主要附属装置就是外壳上的电缆引入装置。当电缆或引线通过外壳壁时要有保护措施，使电缆及引线不受机械损伤。通过外壳壁的电缆或引线中两根裸露导体间的