在爆炸危險性環(huán)境中使用的電氣設(shè)備,為了防止和減少引爆因素,必須在設(shè)備本體防爆和運行防爆兩個方面采取必要措施。
一、電氣防爆原理與措施
(一)電氣防爆基本原理
電氣設(shè)備引燃爆炸混合物有兩方面原因:一是電氣設(shè)備產(chǎn)生的火花、電弧,二是電氣設(shè)備表面(即是爆炸混合物相接觸的表面)發(fā)熱。電氣防爆就是將設(shè)備在正常運行時產(chǎn)生電弧、火花的部件放在隔爆外殼內(nèi),或采取澆封型、充沙型、充油型或正壓型等其它防爆形式以達(dá)到防爆目的;對在正常運行時不會產(chǎn)生電弧、火花和危險高溫的設(shè)備,如果在其結(jié)構(gòu)上再采取一些保護(hù)措施(增安型電氣設(shè)備),使設(shè)備在正常運行或認(rèn)可的過載條件下不發(fā)生電弧、火花或過熱現(xiàn)象,這種設(shè)備在正常運行時就沒有引燃源,設(shè)備的安全性和可靠性就可進(jìn)一步提高,同樣可用于爆炸危險環(huán)境。
(二)電氣防爆基本措施
1.宜將正常運行時產(chǎn)生火花、電弧和危險溫度的電氣設(shè)備和線路,布置在爆炸危險性較小或沒有爆炸危險的環(huán)境內(nèi)。電氣線路的設(shè)計、施工應(yīng)根據(jù)爆炸危險環(huán)境物質(zhì)特性,選擇相應(yīng)的敷設(shè)方式、導(dǎo)線材質(zhì)、配線技術(shù)、連接方式和密封隔斷措施等。
2.采用防爆的電氣設(shè)備。在滿足工藝生產(chǎn)及安全的前提下,應(yīng)減少防爆電氣設(shè)備的數(shù)量。如無特殊需要不宜采用攜帶式電氣設(shè)備。
3.按有關(guān)電力設(shè)備接地設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定的一般情況不需要接地的部分,在爆炸危險區(qū)域內(nèi)仍應(yīng)接地,電氣設(shè)備的金屬外殼應(yīng)可靠接地。
4.設(shè)置漏電火災(zāi)報警和緊急斷電裝置。在電氣設(shè)備可能出現(xiàn)故障之前,采取相應(yīng)補救措施或自動切斷爆炸危險區(qū)域電源。
5.安全使用防爆電氣設(shè)備。即正確地劃分爆炸危險環(huán)境類別,正確地選型、安裝防爆電氣設(shè)備,正確地維護(hù)檢修防爆電氣設(shè)備。
6.散發(fā)較空氣重的可燃?xì)怏w、可燃蒸氣的甲類廠房以及有粉塵、纖維爆炸危險的乙類廠房,應(yīng)采用不發(fā)火花的地面。采用絕緣材料作整體面層時,應(yīng)采取防靜電措施。散發(fā)可燃粉塵、纖維的廠房內(nèi)表面應(yīng)平整、光滑,并易于清掃。
二、爆炸危險環(huán)境區(qū)域劃分
爆炸危險環(huán)境按場所中存在物質(zhì)的物態(tài)不同,分為爆炸性氣體環(huán)境和可燃性粉塵環(huán)境。爆炸性氣體環(huán)境,是指大氣條件下氣體、蒸氣或霧狀的可燃物質(zhì)與空氣混合物點燃后,燃燒將傳至全部未燃燒混合物的環(huán)境。可燃性粉塵環(huán)境,是指大氣條件下粉塵或纖維狀的可燃物質(zhì)與空氣的混合物點燃后,燃燒傳至全部未燃混合物的環(huán)境。
《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第14部分危險場所分類》GB 3836.14根據(jù)爆炸性氣體環(huán)境出現(xiàn)的頻率和持續(xù)時間,將爆炸性氣體環(huán)境分為三個區(qū),即0區(qū)、1區(qū)、2區(qū),這與《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB 50058 的分區(qū)基本一致。不同的標(biāo)準(zhǔn)對可燃性粉塵環(huán)境區(qū)域劃分不一致,《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》根據(jù)爆炸性粉塵混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間,將爆炸性粉塵環(huán)境分為兩個區(qū),即10區(qū)、11區(qū);而《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分:用外殼和限制表面溫度保護(hù)的電氣設(shè)備 第1節(jié):電氣設(shè)備的技術(shù)要求》(GB12476.1),根據(jù)可燃性粉塵/空氣混合物出現(xiàn)的頻率和持續(xù)時間及粉塵層厚度,將可燃性粉塵環(huán)境分為三個區(qū),即20區(qū)、21區(qū)、22區(qū)。爆炸危險環(huán)境類別及區(qū)域等級見表2-8-4。
表2-8-4? 爆炸危險環(huán)境類別及區(qū)域等級
爆炸危險環(huán)境類別 | 區(qū)域等級 | 場所特征 |
爆炸性氣體環(huán)境 | 0區(qū) | 爆炸性氣體環(huán)境連續(xù)出現(xiàn)或長時間存在的場所 |
1區(qū) | 正常運行時,可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的場所 |
2區(qū) | 在正常運行時,不可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境,如果出現(xiàn)也是偶爾發(fā)生并且是短時間存在的場所 |
可燃性粉塵環(huán)境 | 20區(qū) | 在正常運行過程中可燃性粉塵連續(xù)出現(xiàn)或經(jīng)常出現(xiàn),其數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物/或可能形成無法控制和極厚的粉塵層的場所及容器內(nèi)部 |
21區(qū) | 在正常運行過程中,可能出現(xiàn)粉塵數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物,但未劃入20區(qū)的場所。該區(qū)域包括:與充入或排放粉塵點直接相鄰的場所、出現(xiàn)粉塵層和正常操作情況下可能產(chǎn)生可燃濃度的可燃性粉塵與空氣混合物的場所 |
22區(qū) | 在異常條件下,可燃性粉塵偶爾出現(xiàn)并且只是短時間存在、可燃性粉塵偶爾出現(xiàn)堆積或可能存在粉塵層并且產(chǎn)生可燃性粉塵空氣混合物的場所。如果不能保證排除可燃性粉塵堆積或粉塵層時,則應(yīng)劃分為21區(qū) |
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三、爆炸性混合物的分類、分級和分組
爆炸性氣體、易燃液體和閃點低于或等于環(huán)境溫度的可燃液體、爆炸性粉塵或易燃纖維等統(tǒng)稱為爆炸性物質(zhì)。在大氣條件下,氣體、蒸氣、薄霧、粉塵或纖維狀的易燃物質(zhì)與空氣混合,點燃后,燃燒將在整個范圍內(nèi)迅速傳播的混合物,稱為爆炸性混合物。
(一)爆炸性物質(zhì)的分類
爆炸性物質(zhì)可分為三類:
Ⅰ類:礦井甲烷;
Ⅱ類:爆炸性氣體混合物(含蒸氣、薄霧);
Ⅲ類:爆炸性粉塵(含纖維)。
(二)爆炸性混合物的分級和分組
爆炸性混合物的危險性,是由它的爆炸極限、傳爆能力、引燃溫度和最小點燃電流決定的。各種爆炸性混合物按最大試驗安全間隙和最小點燃電流分級,按引燃溫度分組,主要是為了配置相應(yīng)電氣設(shè)備,以達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。
1.爆炸性氣體混合物的分級分組
(1)按最大試驗安全間隙(MESG)分級。最大試驗安全間隙是在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下,殼內(nèi)所有濃度的被試驗氣體或蒸氣與空氣的混合物點燃后,通過25mm長的接合面均不能點燃?xì)ね獗ㄐ詺怏w混合物的外殼空腔兩部分之間的最大間隙。可見,安全間隙的大小反映了爆炸性氣體混合物的傳爆能力。間隙愈小,其傳爆能力就愈強,危險性愈大;反之,間隙愈大,其傳爆能力愈弱,危險性也愈小。爆炸性氣體混合物,按最大試驗安全間隙的大小分為ⅡA、ⅡB、ⅡC三級。ⅡA安全間隙最大,危險性最小,ⅡC安全間隙最小,危險性最大。
(2)按最小點燃電流(MIC)分級。最小點燃電流是在溫度 20-40℃,電壓為24V,電感為95 mH的試驗條件下,采用IEC標(biāo)準(zhǔn)火花發(fā)生器對空心電感組成的直流電路進(jìn)行3000次火花試驗,能夠點燃最易點燃混合物的最小電流。最易點燃混合物,是在常溫常壓下,需要最小引燃能量的混合物。
Ⅱ類爆炸性氣體混合物,按照最小點燃電流的大小分為Ⅱ
A、ⅡB、ⅡC三級,最小點燃電流愈小,危險性就愈大。ⅡA最大試驗安全間隙最大,最小點燃電流最大,危險性最小;反之,Ⅱc危險性最大。