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电气防火防爆技术

第三节电气防火防爆技术

一、危险物质及危险环境

(一)危险物质分类、分组

对危险物质进行分类、分组,目的在于便于对不同的危险物质,采取有针对性的防范措施.下面就危险物质的分类、分组进行介绍。

1.危险物质分类

爆炸危险物质分如下三类。

(1)I类:

矿井甲烷(CH:

);

(2)Ⅱ类:

爆炸性气体、蒸气;

(3)Ⅲ类:

爆炸性粉尘、纤维或飞絮。

2.Ⅱ类、Ⅲ类爆炸性物质的进一步分类(级);

(1)对于Ⅱ类爆炸性气体,按最大试验安全间隙(MESG)和最小引燃电流比(MICR)进一步划分为ⅡA、ⅡB和ⅡC三类。

ⅡA、ⅡB和ⅡC各类对应的典型气体分别是丙烷、乙烯和氢气。

其中,ⅡB类危险性大于ⅡA类;ⅡC类危险性大于前两者,最为危险。

爆炸性气体MESG和MICR对应关系见表2--60

表2—6各类爆炸性气体MESG和MICR对应表

类别

MESG/mm

MICR

ⅡA

MESG≥0.9

MICR>0.8

ⅡB

0.9>MESG>0.5

0.8≥MICR≥0.45

ⅡC

MESC≤0.5

MICR<0.45

上述最大试验安全间隙(MESG)是指两个容器由长度25mm的间隙连通,在规定试验条件下,一个容器内燃爆时,不会使另一个容器内燃爆的最大连通间隙的宽度。

此参数是衡量爆炸性物品传爆能力的性能参数。

上述最小点燃电流比(MICR)是指在规定试验条件下,气体、蒸气等爆炸性混合物的最小点燃电流与甲烷爆炸性混合物的最小点燃电流之比。

(2)对于Ⅲ类爆炸性粉尘、纤维或飞絮,进一步划分为ⅢA、ⅢB和ⅢC三类。

ⅢA:

可燃性飞絮。

指正常规格大于500μm的固体颗粒包括纤维,可悬浮在空气中,也可依靠自身质量沉淀下来。

飞絮的实例包括人造纤维、棉花(包括棉绒纤维、棉纱头)、剑麻、黄麻、麻屑、可可纤维、麻絮、废打包木丝绵。

ⅢB:

非导电粉尘。

指电阻系数大于103Ω·m的可燃性粉尘。

ⅢC:

导电粉尘。

指电阻系数等于或小于103Ω·m的可燃性粉尘。

所谓可燃性粉尘是指正常规格500μm或更准确细分的固体颗粒,可悬浮在空气中,也可依靠自身质量沉淀下来,可在空气中燃烧或焖燃,在大气压力和常温条件下可与空气形成爆炸性混合物。

其中,ⅢB类粉尘危险性大于ⅢA类,而ⅢC类导电粉尘一旦进入电气装置外壳可直接产生电火花形成引燃源,其危险性又大于ⅢB类,是最为危险的粉尘。

3.Ⅱ类、Ⅲ类爆炸性物质的分组

Ⅱ类爆炸性气体、蒸气和Ⅲ类爆炸性粉尘、纤维或飞絮按引燃温度(自燃点)分为6组:

T1、T2、T3、T4、T5、T6。

各组别对应的引燃温度表见2--7。

表2---7引燃温度分组

组别

引燃温度T/℃

T1

450

T2

300

T3

200

T4

135

T5

100

T6

85

部分爆炸性气体的分类和分组见表2---8。

表2---8部分爆炸性气体的分类和分组

最大实验

安全间隙

(MESG)mm

最小点燃电流比(MICR)

引燃温度及组别/℃

Tl

T2

T3

T4

T5

T6

T>450

300

200

135

100

85

ⅡA

 

≥0.9

 

≥0.8

甲烷、乙烷、

丙烷、丙酮、

氯苯、苯乙烯、氯乙烯、甲苯、苯胺、甲醇、

一氯化碳、

乙酸乙酯、

乙酸、

丙烯腈

丁烷、乙醇、

丙烯、丁醇、

乙酸丁酯、

乙酸戊酯、

乙酸酐

戊烷、己烷、

庚烷、癸烷、

辛烷、汽油、

硫化氢、

环己烷

乙烯、乙醛

亚硝酸乙酯

ⅡB

 

0.5~0.9

0.45~0.8

乙甲醚、

民用煤气、

环丙烷

乙烯、

环氧乙烷、

环氧丙烷、

丁二烯

异戊二烯

ⅡC

≤0.5

<0.45

氢、水煤气、

焦炉煤气

乙炔

二硫化碳

硝酸乙酯

【例题】对于Ⅱ类爆炸性气体,按最大试验安全间隙(MESG)和最小引燃电流比(MICR)进一步划分为ⅡA、ⅡB和ⅡC三类。

MESG≥0.9mm、MICR>0.8的属于Ⅱ类爆炸性气体中的()类

A.ⅡA

B.ⅡB

C.ⅡC

D.ⅡB或ⅡC

【答案】A

(二)危险环境

对不同危险环境进行分区,目的是便于根据危险环境特点正确选用电气设备、电气线路及照明装置等的防护措施。

1.爆炸性气体环境

爆炸性气体环境是指在一定条件下,气体或蒸气可燃性物质与空气形成的混合物,该混合物被点燃后,能够保持燃烧自行传播的环境。

(1)爆炸性气体环境危险场所分区

根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间,对危险场所分区,分为:

0区、1区、2区。

1)0区。

指正常运行时连续或长时间出现或短时间频繁出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。

例如:

油罐内部液面上部空间。

2)1区。

指正常运行时可能出现(预计周期性出现或偶然出现)爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。

例如:

油罐顶上呼吸阀附近。

3)2区。

指正常运行时不出现,即使出现也只可能是短时间偶然出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。

例如:

油罐外3m内。

(2)释放源的等级

释放源的等级和通风条件对分区有直接影响。

其中释放源是划分爆炸危险区域的基础。

释放源有如下几种情况。

㈠连续级释放源。

连续释放、长时间释放或短时间频繁释放;

2)一级释放源。

正常运行时周期性释放或偶然释放;

3)二级释放源。

正常运行时不释放或不经常且只能短时间释放;

4)多级释放源。

包含上述两种以上特征。

(3)通风类型划分

通风的有效性直接影响着爆炸性环境的存在和形成。

不同的通风效果将直接影响危险

环境区域最终划分结果。

适当的通风可以加速爆炸性混合物在空气中的扩散和消散,良好的、有效的通风效果可以缩小危险环境的范围或使高一级的危险环境降为低一级的危险环境,甚至无爆炸危险环境。

相反,无通风或差的通风效果也会扩大危险环境的范围,甚至可能使低一级的危险环境变成高一级的危险环境。

因此,通风等级的确定也是确定环境的危险区域类型的重要因素之一。

1)通风的主要方式

通风主要有自然通风和人工通风两种类型。

①自然通风。

指的是一种由风或温度的配合效果而引起的空气流动或新鲜空气的置换。

户外开放场所、户外开放式建筑物或具备良好自然通风条件的户内环境(如空气对流通道)的通风都可列为自然通风。

②人工通风。

指的是一种利用人工方法例如排气扇等使危险环境的空气流动或新鲜空气置换。

人工通风是一种强制性通风,又分为对整体场所进行的普遍性强制通风和对局部场所进行的针对性强制通风。

2)通风的有效性

通风的有效性主要反映通风连续性的优劣,影响着爆炸危险环境的存在或形成。

通风有效性分为“良好”、“一般”和“差”三个等级。

“良好通风”指的是通风连续地存在;

“一般通风”指的是在正常运行时,预计通风存在,允许短时,不经常的不连续通风;

“差的通风”指的是不能满足“良好”或“一般”标准的通风;但预计不会出现长时间的不连续通风。

与通风相对应的“无通风”,指的是不采取与新鲜空气置换措施的状态。

3)通风的等级

IEC和我国有关标准将通风分为高、中、低三个等级。

高级通风(VH)—能够在释放源处瞬间降低其浓度,使其低于爆炸下限(LEL),区域范围很小甚至可以忽略不计;

中级通风(VM)——能够控制浓度,使得区域界限外部的浓度稳定地低于爆炸下限,虽然释放源正在释放中,并且释放停止后,爆炸性环境持续存在时间不会过长;

低级通风(VL)——在释放源释放过程中,不能控制其浓度,并且在释放源停止释放后,也不能阻止爆炸性环境持续存在。

(4)爆炸性气体场所危险区域的划分

划分危险区域时,应综合考虑释放源级别和通风条件,并应遵循以下原则:

1)首先应按下列释放源级别划分区域:

存在连续级释放源的区域可划为0区;存在第一级释放源区域,可划为1区;存在第二级释放源的区域,可划为2区。

2)其次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。

良好的通风标志是混合物中危险物质的浓度被稀释到爆炸下限的25%以下。

局部机械通风在降低爆炸性气体混合物浓度方面比自然通风和一般机械通风更为有效时,可采用局部机械通风降低爆炸性危险区域等级。

当通风不良时,应提高爆炸危险区域等级。

在障碍物、凹坑、死角等处,由于通风不良,应局部提高的爆炸危险区域等级。

利用堤或墙等障碍物,可限制比空气重的爆炸性气体混合物的扩散,缩小爆炸危险范围。

(5)爆炸性气体环境危险区域的范围

爆炸性气体环境危险区域的范围应按下列要求确定:

1)爆炸危险区域的范围应根据释放源的级别和位置、易燃物质的性质、通风条件、障碍物及生产条件、运行经验,经技术经济比较综合确定。

2)建筑物内部,宜以厂房为单位划定爆炸危险区域的范围。

但也应根据生产的具体情况,当厂房内空间大,释放源释放的易燃物质量少时,可按厂房内部分空间划定爆炸危险的区域范围。

3)当易燃物质可能大量释放并扩散到15m以外时,爆炸危险区域的范围应划分附加2区。

4)在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下,可燃液体可能泄漏时,其爆炸危险区域的范围可适当缩小。

确定爆炸危险区域的等级和范围宜符合国家相关标准中爆炸性气体不同的密度和不同的通风条件下典型爆炸危险区域划分示例的规定,并应根据易燃物质的释放量、释放速度、沸点、温度、闪点、相对密度、爆炸下限、障碍等条件,结合实践经验确定。

2.爆炸性粉尘环境

爆炸性粉尘环境是指在一定条件下,粉尘、纤维或飞絮的可燃性物质与空气形成的混合物被点燃后,能够保持燃烧自行传播的环境。

根据粉尘、纤维或飞絮的可燃性物质与空气形成的混合物出现的频率和持续时间及粉尘层厚度进行分类,将爆炸性粉尘环境分为20区、21区和22区。

(1)20区。

在正常运行工程中,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。

(2)21区。

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入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。

(3)22区。

在异常情况下,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,则应划为21区。

3.火灾危险环境

火灾危险环境按下列规定分为21区、22区和23区。

(1)火灾危险21区。

具有闪点高于环境温度的可燃液体,在数量和配置上能引起火灾危险的环境。

(2)火灾危险22区。

具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或纤维,虽不可能形成爆炸混合物,但在数量和配置上能引起火灾危险的环境。

(3)火灾危险23区。

具有固体状可燃物质,在数量和配置上能引起火灾危险的环境。

二、防爆电气设备和防爆电气线路

1.防爆电气设备

(1)防爆电气设备类型

爆炸性环境用电气设备与爆炸危险物质的分类相对应,被分为I类、Ⅱ类、Ⅲ类。

1)I类电气设备。

用于煤矿瓦斯气体环境。

I类防爆型式考虑了甲烷和煤粉的点燃及地下用设备的机械增强保护措施。

2)Ⅱ类电气设备。

用于煤矿甲烷以外的爆炸性气体环境。

具体分为ⅡA、ⅡB、ⅡC三类。

ⅡB类的设备可适用于ⅡA类设备的使用条件,ⅡC类的设备可用于ⅡA或ⅡB类设备的使用条件。

3)Ⅲ类电气设备。

用于爆炸性粉尘环境。

具体分为ⅢA、ⅢB、ⅢC三类。

ⅢB类的设备可适用于ⅢA设备的使用条件,ⅢC类的设备可用于ⅢA或ⅢB类设备的使用条件。

(2)设备保护等级(EPL)

引入设备保护等级(EPL)目的在于指出设

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