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防爆技術知識與防爆工程施工方法詳解

2018-01-02

 

第一章 防爆技術基礎
石油、化工、煤炭和國防等許多工業部門,在生產、加工、運輸和貯存的各個過程中,經常可能泄露或溢散出各種各樣的易燃易爆氣體、液體和各種粉塵及纖維。這類物質與空氣混合后,可能成為具有爆炸危險的混合物,當混合物的濃度達到爆炸濃度范圍時,一旦出現火源即會引起爆炸和發生火災等嚴重事故。因此在這類危險環境中使用的電氣設備都必須時經過專業機構認證的具有防爆性能的產品。
1.1 危險場所的劃分
根據國際電工委員會(IEC)制定的關于危險環境的劃分中明確規定,在大氣條件下,粉塵或纖維狀的可燃物質與空氣形成混合物在點燃后燃燒傳至未全部未燃混合物的環境為爆炸性粉塵環境,稱為I類環境;在大氣條件下,氣體、蒸氣或薄霧狀的可燃物質與空氣形成混合物在點燃后燃燒傳至全部未燃混合物的環境為爆炸性氣體環境,稱為II類環境。
危險場所是指危險環境出現或預期可能出現的數量達到足以要求對電氣設備的結構、安裝和使用采用專門措施的區域,根據爆炸性環境出現的頻率和持續時間把危險場所劃分為不同的區域。
1.1.1 爆炸性粉塵環境危險區域的劃分
根據可燃性粉塵/空氣混合物出現的頻率和持續時間及粉塵層的厚度進行分類,可分為20區、21區和22區。
20區:zone 20,在正常運行過程中可燃性粉塵連續出現或經常出現,其數量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物和/或可能形成無法控制和極厚的粉塵層的場所及容器內部。
21區:zone 21,在正常運行過程中,可能出現粉塵數量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物但未劃入20區的場所。該區域包括與充入排放粉塵點直接相鄰的場所、出現粉塵層和正常操作情況下可能產生可燃濃度的可燃性粉塵與空氣混合物的場所。
22區:zone 22,在異常條件下,可燃性粉塵云偶爾出現并且只是短時間存在、或可燃性粉塵偶爾堆積或可能存在粉塵層并且產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,則應劃分未21區。
1.1.2 爆炸性氣體環境的危險區域劃分
根據可燃性氣體出現的頻率和持續時間將危險場所劃分為0區、1區和2區。
0區:zone 0,爆炸性氣體環境連續出現或長時間存在的場所,危險環境存在的時間大于1000小時/年。
1區:zone 1,在正常運行時,可能出現爆炸性氣體環境的場所,危險環境存在的時間在10~1000小時/年之間。
2區:zone 2,在正常運行時,不可能出現爆炸性氣體環境,如果出現也時偶爾發生并且僅是短時間存在的場所,危險環境存在的時間少于10小時/年。
在此,“正常運行”是指正常的開車、運轉、停車,易燃物質產品的裝卸、密閉容器蓋的開閉,安全閥、排放閥以及所有工廠設備都在其設計參數范圍內工作的狀態。
1.2 氣體組別與溫度組別
對于II類爆炸性氣體環境來說,按照爆炸性氣體混合物最大試驗安全間隙或最小點燃電流比,將爆炸性氣體分為A、B、C三個組別。氣體分組和點燃溫度在一定環境溫度和壓力下與可燃性氣體和空氣的混合濃度有關。
溫度組別是在爆炸性環境中使用的電氣設備按其最高表面溫度來劃分的,最高表面溫度時電氣設備在規定范圍內的最不利運行條件下工作時,可能引起周圍爆炸性環境點燃的電氣設備任何不見或電氣設備的任何表面所達到的最高溫度。爆炸性氣體環境的溫度組別分為T1至T6 六組,在假定基礎環境溫度為40℃時,各組別的溫度為 T1—450℃、T2—300℃、T3—200℃、T4—135℃、T5—100℃、T6—85℃。

對于爆炸型粉塵環境,按照粉塵的點燃溫度劃分為T11、T12、T13三組,分別對應點燃溫度為:T11——大于270℃;T12——200℃;T13——150℃。
對于電壓不超過1.2V、電流不超過0.1A,且能量不超過20微焦或功率不超過25mw的電氣設備,在經過防爆檢驗部門認可后,可直接使用于工廠爆炸性氣體環境中和煤礦井下。
1.3 爆炸防護的基本原理
現代用于工業生產的可燃物種類繁多,數量龐大,而且生產過程情況復雜,因此需要根據不同的條件采取各種相應的防護措施。從爆炸破壞力的形成來看,爆炸一般需要具備5個條件:
⑴提供能量的可燃性物質(釋放源);
⑵輔助燃燒的助燃劑(氧化劑);
⑶可燃物質與助燃劑的均勻混合;
⑷混合物放在相對封閉的空間(包圍體);
⑸有足夠能量的點火源。
上述條件中的點火源、可燃物質和助燃劑是燃燒爆炸的三要素,防爆技術就是根據這些爆炸條件,采取相應的技術措施和管理措施,達到預防事故的目的。
1.3.1 可燃物濃度的抑制
爆炸強度與爆炸性混合物的濃度有密切關系,爆炸強度隨濃度變化的關系近似于正辦周期的正弦曲線,濃度國低或過高都不能發生爆炸,這兩個點稱為爆炸下限濃度和爆炸上限濃度。在爆炸下限濃度以下,由于可燃性物質的發熱量已經低到不能維持火焰在混合物中傳播所需要的最低溫度,因而該混合物不能被點燃;若濃度逐漸增加而超過爆炸上限濃度時,雖然可燃物質增加,但助燃的氧氣濃度低于化學當量值,不能滿足混合物完全燃燒的需要,也不會發生爆炸。

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