化工設(shè)計中 危險區(qū)域的劃分及防爆電氣設(shè)備的選型

在化工企業(yè)中，許多生產(chǎn)裝置的物料介質(zhì)是具有、火災(zāi)性危險的。及它引起的火災(zāi)事故是威脅化工企業(yè)安全生產(chǎn)的一個重要問題。我院是以設(shè)計化肥、化工項目為主的化工設(shè)計院。根據(jù)多年的設(shè)計經(jīng)驗得知，化肥廠主要生產(chǎn)裝置大都處于危險環(huán)境。如:以煤焦為原料的合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)，由原料至凈化的危險氣體屬輕于空氣的危險環(huán)境;以油為原料的合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)，由油氣化至凈化的危險氣體屬重于空氣的危險環(huán)境;合成、壓縮、尿素主廠房的部分樓層，屬于危險氣體輕于空氣的危險環(huán)境。在這種環(huán)境中，電氣設(shè)備的火花常常是引起事故的主要原因之一。因此，嚴格、細致地劃分危險場所的等級和危險介質(zhì)的級別，經(jīng)濟合理的選用防爆電氣設(shè)備，并輔以建筑物的防爆設(shè)計、加強通風(fēng)等措施，以防止條件的形成和減輕危險的嚴重程度，是工程設(shè)計人員的職責(zé)，事關(guān)企業(yè)安全生產(chǎn)和工程建設(shè)的重要問題。

1 危險的產(chǎn)生

物系自一種狀態(tài)迅速地轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài)，并在瞬間以機械功的形式放出大量能量的現(xiàn)象稱為，它也是性混合物在燃燒基礎(chǔ)上進行的高速化學(xué)反應(yīng)，亦可視為氣體或蒸氣在瞬間劇烈膨脹的現(xiàn)象。

危險必須同時存在三個條件:a)存在易燃氣體、易燃液體的蒸氣或薄霧;b)上述物質(zhì)與空氣混合其濃度在極限以內(nèi);c)存在足以點燃性混合物的火花，電弧或高溫。對于設(shè)計而言，應(yīng)使產(chǎn)生危險的三個條件同時出現(xiàn)的可能性減到最小程度。

我國從70年代中期已經(jīng)開始對危險環(huán)境出現(xiàn)的或然率進行分級，如:GB58-83,GB50058-92,《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強制性》。這些規(guī)程、規(guī)范、規(guī)定了性氣體環(huán)境，性粉塵環(huán)境等危險區(qū)域的劃分及危險區(qū)域的范圍。

2 危險區(qū)域的劃分

危險性場所的分類，應(yīng)由懂得易燃性材料性能、設(shè)備工藝性能的技術(shù)人員提出易燃性介質(zhì)及其釋放源和懂得安全、電氣的工程技術(shù)人員根據(jù)有關(guān)規(guī)范，來劃分危險區(qū)域。為盡量準(zhǔn)確地劃分區(qū)域，在根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范劃分的同時，還應(yīng)參考以往的經(jīng)濟和行業(yè)特點。既要保證生產(chǎn)裝置的安全可靠，又要避免人為提高危險區(qū)域等級，而造成工程投資浪費。

危險場所的劃分首先要查找和確定釋放源，根據(jù)釋放源的等級，劃分危險區(qū)域，然后還應(yīng)結(jié)合釋放源所處的通風(fēng)條件調(diào)整區(qū)域的劃分。

2. 1 查找和確定釋放源

在每個工程項目中，每一臺加工設(shè)備(如罐、泵、管道、容器等)，其內(nèi)部含有易燃性物料，就應(yīng)視為潛在釋放源。在場所分類中，首先應(yīng)按易燃物質(zhì)的釋放頻繁程度和持續(xù)時間長短確定釋放源的等級。根據(jù)規(guī)范規(guī)定共分為三級:

a) 連續(xù)級釋放源:預(yù)計長期釋放或短時頻繁釋放的釋放源，可劃為連續(xù)級釋放源。

如:固定頂貯罐的上部空間和排氣口;油、水分離器等，直接與空氣接觸的易燃液體的表面;經(jīng)常或長期向空間釋放易燃氣體或易燃液體的蒸氣的自由排氣孔或其它孔口等。

b) 第一級釋放源:預(yù)計正常運行時周期或偶爾釋放的釋放源，可劃為第一級釋放源。

如:正常運行時，會釋放易燃物質(zhì)的泵、壓縮機和閥門等的密封處、取樣口等。

c) 第二級釋放源:預(yù)計在正常時不會釋放，即使釋放也僅是偶爾短時釋放的釋放源，可劃為第二級釋放源。

如:正常運行時不會出現(xiàn)釋放易燃物質(zhì)的泵、壓縮機和閥門的密封處;正常運行時不會釋放易燃物質(zhì)的法蘭、連接件、管道接頭、安全閥、排氣孔和取樣口。

由上述兩種或三種級別釋放源組成的釋放源，稱為多級釋放源。

2. 2 危險區(qū)域的劃分

危險區(qū)域的劃分是根據(jù)性混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間確定的，分為。區(qū)、1區(qū)、2區(qū)。

首先根據(jù)有關(guān)專業(yè)提供的危險區(qū)域劃分條件和釋放源的等級劃分危險區(qū)域:

a)存在連續(xù)釋放源的區(qū)域可劃分為。區(qū);

b)存在第一級釋放源的區(qū)域可劃分為1區(qū);

c)存在第二級釋放源的區(qū)域可劃分為2區(qū)。

然后應(yīng)根據(jù)通風(fēng)條件調(diào)整區(qū)域劃分。當(dāng)通風(fēng)良好時，應(yīng)降低危險區(qū)域等級;當(dāng)通風(fēng)不良時應(yīng)提高危險區(qū)域等級。

在生產(chǎn)裝置中0區(qū)是極個別的，大多數(shù)屬于2區(qū)，在設(shè)計中劃分危險區(qū)域時，應(yīng)采取合理措施盡量減少1區(qū)。

2. 3 危險區(qū)域的范圍

危險區(qū)域的范圍劃分，除了按照規(guī)范條文規(guī)定以外，還與以下幾個因素有關(guān):

a) 易燃物質(zhì)的泄出量;

b) 釋放速度;

c) 釋放的氣體混合物的濃度;

d) 易燃液體的沸點(液體混合物初沸點);

e) 下限;

f) 閃點 ;

9) 通風(fēng)量等。

這些量的增加與減少都與危險區(qū)域范圍的大小有直接的關(guān)系。因這些量界定的因素較復(fù)雜。所以上述所列影響范圍大小的參數(shù)，只是采用了IEC規(guī)定，而該規(guī)定迄今為止只是一個原則性規(guī)定，無具體尺寸可遵循。由于實際生產(chǎn)裝置的工藝、設(shè)備、儀表、通風(fēng)布置等條件各不相同，在具體設(shè)計中均需結(jié)合實際情況妥善選擇，才能確保安全。具體劃分尺寸見有關(guān)規(guī)范(BG50058—92)。

在區(qū)域劃分中有兩個場所要特別引起注意，一是裝置區(qū)內(nèi)的變配電所，應(yīng)盡量布置在危險區(qū)域范圍以外，位于危險區(qū)域場所附加2區(qū)內(nèi)的變配電所，設(shè)計中其室內(nèi)外地坪高差應(yīng)大于0.6 m.二是加熱爐區(qū)的危險區(qū)域，離爐子外壁1.5 m內(nèi)應(yīng)視為非防爆區(qū)。

在危險區(qū)域劃分后，應(yīng)對其結(jié)果畫出“危險區(qū)域劃分圖”，作為在該區(qū)域范圍內(nèi)的電氣設(shè)備的選型依據(jù)。

3 危險場所防爆電氣設(shè)備選型

在選擇使用于危險場所的電氣設(shè)備前，應(yīng)首先明確以下內(nèi)容:

3. 1 危險場所環(huán)境的類別是性氣體環(huán)境還是性粉塵環(huán)境。不同的性介質(zhì)其電氣設(shè)備的防爆結(jié)構(gòu)要求是不一樣的。我們通常所說的防爆設(shè)備大多數(shù)指的是性氣體環(huán)境中使用的，如dⅡBT4,dⅡCT6等，而用于性粉塵環(huán)境的電氣設(shè)備應(yīng)為防塵結(jié)構(gòu)(標(biāo)志為DP，主要用于可燃性非導(dǎo)電粉塵和可燃纖維的11區(qū)環(huán)境)或塵密結(jié)構(gòu)(標(biāo)志為DP，主要用于性粉塵10區(qū)環(huán)境和其它性粉塵11區(qū)環(huán)境。)

3. 2 環(huán)境中性氣體混合物的級別即ⅡA ,ⅡB,ⅡC。其級別根據(jù)產(chǎn)生性氣體的介質(zhì)不同而不同，如丙烷屬ⅡA、乙烯屬ⅡB、乙炔和氫屬ⅡC等。

3.3 環(huán)境中性氣體混合物的組別或引燃溫度

這是易燃性物質(zhì)的氣體或蒸汽與空氣形成的混合物的規(guī)定條件下被熱表面引燃的最低溫度。從組別T1到T6隨著引燃溫度的降低，其電氣設(shè)備的防爆要求逐級提高。

3.4 周圍環(huán)境對防爆電氣設(shè)備的選型要求

如周圍環(huán)境內(nèi)化學(xué)的、機械的、熱的、霉菌等不同環(huán)境條件，在防爆電氣設(shè)備選型時應(yīng)同時考慮。

在考慮以上幾條基本要求后，可選擇能滿足要求的防爆電氣產(chǎn)品。對有些必須布置在危險區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備，而其防爆要求又不能滿足場所要求的時候，可采用正壓通風(fēng)，具體要求詳見國標(biāo)GB50058—92。

按國家標(biāo)準(zhǔn)《性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》規(guī)定，各種防爆類型標(biāo)志如下:

隔爆型 d            充油型 o

增安型 e            充沙型 q

本質(zhì)安全型 ia,ib    無火花型 n

正壓型P             特殊型 s

在實際工程設(shè)計中，化肥企業(yè)一般選用Ⅱ類工廠用電氣設(shè)備，如工廠用的隔爆型B級T4組:dⅡBT4;工廠用的增安型B級T3一組:eⅡBT3o