【摘 要】本文浅析在化工厂的电气设计中，对于产生爆炸性气体的区域危险范围的划分，根据对比国内外对于此类范围划分的对比，分析国内工程师在进行此类图纸设计时的设计原则和理念。 【关键词】爆炸性气体；隔爆型；释放源；易燃易爆 一、概述 易燃气体或蒸汽与空气的混合物遇到火花、电弧或危险高温就会被点燃，会形成燃烧或爆炸。化工企业要加工和处理易燃性液体或气体，其原料中有相当多的品种是易燃性的，如常用原料中的石油、天然气、氢气是易燃性物质；半成品中的烷类、烃灯化合物多数是易燃性物质；成品中的汽油、柴油等也是易燃性物质。这些易燃性物质在被加工、贮存的工程中不可避免的会从管道、反应器、贮罐中逸出或漏出，与空气中的氧气混合后形成爆炸性混合物，如果当时现场有点燃源，就会形成爆炸。爆炸产生高温和冲击波，造成人员伤亡和财产的巨大损失。由于上述特点，石化企业的防爆安全就成为企业的头等大事。为了防范这种工程爆炸，需在工程中采取相应的措施。工程上采用的防爆安全措施一般分两类，第一类称为一次防爆措施，如建筑物的防爆设计，通风设施等，使得这些易燃易爆性气体混合物在空气中的浓度迅速降低。第二类称为二次防爆措施，如选用防爆电气设备等。 二、爆炸危险区域的划分 如果对于化工厂或者一个装置，由于它的原料、产品有易燃性物质，就把整个厂区或装置都认定为爆炸危险场所，是极不经济的，显然也是不合理的。易燃性物质的出现形成了一个潜在的爆炸性环境。所谓潜在的，就意味着它们并不是时刻出现的，有的出现频率高，有的出现频率低。在这种情况下，就存在危险性大的场所和危险性小的场所。因此，就有必要对这些危险场所进行的“场所分类”。分类的目的就在于运用统计学的原理，按照场所中气体环境出现的频率和存在的时间的长短，将场所的危险程度分类，以便按照危险区域类型采用不同的防爆措施。爆炸危险场所的划分首先要查找和确定释放源，根据释放源的等级，划分爆炸危险区域，然后还应结合释放源所在处的通风条件调整区域划分。 1.查找和确定释放源。在每个工程项目中，每一台加工设备（如罐、泵、管道、容器等），其内部含有易燃性物料，就应视为潜在释放源，如易燃性气体或液体的排入口、取样点、泄漏的阀门等，都是释放源。如该类设备中含有的易燃性物料不会向环境中释放的。如全部焊接的管道等，则不可视为释放源。在分类中，首先应按易燃物质的释放频繁程度和持续时间长短确定释放源的等级。根据规范规定共分为三级：（1）连续级释放源：预计长期释放或短时频繁释放的释放源，可划为连续级释放源。（2）第一级释放源：预计正常运行时周期或偶尔释放的释放源，可划为第一级释放源。（3）第二级释放源：预计在正常下不会释放，即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源，或划为第二级释放源。由上述两种或三种级别释放源组成的释放源，称为多级释放源。 2.爆炸危险区域的划分。（1）在我国国家标准中爆炸危险区域的划分是根据爆炸性混合物出现的频繁程度和持续时间确定的，分为0区、1区、2区。首先根据工艺专业等有关专业提供的爆炸危险区域划分条件图和释放源的等级划分爆炸危险区域：第一，存在连续级释放源的区域可划为0区；第二，存在第一级释放源的区域可划为1区；第三，存在第二级释放源的区域可划为2区。然后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；当通风不良时应提高爆炸危险区域等级。在生产装置中0区是极个别的，大多数属于2区，在设计中划分爆炸危险区域时，应采取合理措施尽量减少1区。（2）这种划分形式与国际电工委员会IEC所规定的分区方式是相同的。在IEC的规定中，我们所说的“区”用英文单词“zone”来表示。（3）而在美国电气规程委员会（NEC）中的分区方式与我国国标（GB）和IEC有些区别，在NEC中，爆炸危险分为I，II，III三个等级（Class），即：I级（Class I）：易燃气体或蒸汽会以足能产生爆炸或形成燃烧混合物的数量在大气中出现或可能出现的危险区域。II级（Class II）：存在易燃粉尘的危险区域。III级（Class III）：有易燃纤维或粉尘存在，但悬浮于空气中的数量没有达到足以产生燃烧混合物的危险区域。显然I级中所述内容为爆炸性气体危险区域的划分，与本文有关，其余两级与本文无关暂不讨论。在I级中NEC又将危险区域分为1区（Division 1）和2区（Division 2），级（Class）和区（Division）共同构成完整的NEC危险区域划分。I级1区是指：第一，易燃气体或蒸汽的可燃浓度在正常运行时出现；第二，由于修理或维护操作或由于泄漏，易燃气体或蒸汽的可燃浓度频繁出现；第三，由于设备破裂或工艺的误操作，以可燃浓度释放出易燃气体或蒸汽，同时引起电气设备的实效。I级2区是指：第一，易挥发的易燃液体或易燃气体被处理、加工或使用，但这些液体、蒸汽或气体通常被密封在密闭的容器或封闭的系统内，只有当这些密闭容器或封闭系统偶然破裂或设备误操作时，这些液体、气体才可能泄漏；第二，气体或蒸汽的可燃浓度通常受到强制式机械通风装置控制，只有通风设备发生故障或非正常操作时，才有可能成为危险区域；第三，与I级1区接近，气体或蒸汽的可燃浓度偶然出现，但又输送足够清洁空气的正压通风装置的防护，并且配备有防止通风装置发生故障的有限安全装置。 3.爆炸危险区域的范围。爆炸危险区域的范围划分，除了按照规范条文的规定以外，还与以下几个因素有关：（1）易燃物质的泄出量；（2）释放速度；（3）释放的爆炸性气体混合物的浓度；（4）易燃液体的沸点、液体混合物初沸点；（5）爆炸下限；（6）闪点；（7）通风量等等。这些量的增加与减少都与爆炸危险区域范围的大小有直接的关系。具体划分尺寸见有关规范GB50058-92。 三、爆炸危险场所防爆电气设备选型 在选择使用于爆炸危险场所的电气设备前，应首先明确以下内容：（1）燃炸危险场所环境的类别，是燃炸性气体环境还是燃炸性粉尘环境。不同的爆炸性介质其电气设备的防爆结构要求是不一样的。我们通常在说的防爆设备大多指的是爆炸性气体环境中使用的，如dIIBT4、dIICT6等等，而用于爆炸性粉尘环境的电气设备应为防尘结构标志为DP，主要用于可燃性非导电粉尘和可燃纤维的11区环境或尘密结构标志为DT，主要用于爆炸性粉尘10区环境和其它爆炸性粉尘11区环境。（2）环境中爆炸性气体混合物的爆炸级别，即IIA、IIB、IIC.这是相应于设备的最大试验安全间隙和最小点燃电流比的分极。其级别根据产生爆炸性气体的介质不同而不同，如丙烷属IIA、乙烯属IIB、乙炔和氢属IIC等。从IIA到IIC随着防爆电气设备的最大试验安全间隙和最小点燃电流比的逐级减小而其防爆要求逐级提高。（3）环境中爆炸性气体混合物的组别或引燃温度。这是易燃性物质的气体或蒸汽与空气形成的混合物的规定条件下被热表面引燃的最低温度。从组别T1到T6随着引燃温度的降低，其电气设备的防爆要求逐级提高。（4）周围环境对防爆电气设备的选型要求。如周围环境内化学的、机械的、热的、霉菌等不同环境条件，在防爆电气设备选型时应同时考虑。在考虑以上几条基本要求后，可选择能满足要求的防爆电气产品。对有些必须布置在爆炸危险区域内的电气设备，而其防爆要求又不能满足场所要求的时候，可采用正压通风的措施来达到防爆的要求。有关正压通风的具体要求详见国标G50058-92。有关爆炸危险区域环境内，除了爆炸危险区的划分、电气设备的选型等内容，还有许多不同于普通环境的要求，如电气线路的设计安装、接地系统的设计安装等都有特殊的要求，国家规范和有关设计手册都有严格的标准和详细的介绍。 参 考 文 献 [1]丹尼尔·A·克劳尔（Daniel A Crowl），约瑟夫·F·卢瓦尔（Joseph F Louvar）.化工过程安全理论及应用 [2]GB50058-92.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 [3]国际电工委员会IEC的相关规定 [4]美国国家电气委员会NEC的相关规定
【摘 要】本文浅析在化工厂的电气设计中，对于产生爆炸性气体的区域危险范围的划分，根据对比国内外对于此类范围划分的对比，分析国内工程师在进行此类图纸设计时的设计原则和理念。 【关键词】爆炸性气体；隔爆型；释放源；易燃易爆 一、概述 易燃气体或蒸汽与空气的混合物遇到火花、电弧或危险高温就会被点燃，会形成燃烧或爆炸。化工企业要加工和处理易燃性液体或气体，其原料中有相当多的品种是易燃性的，如常用原料中的石油、天然气、氢气是易燃性物质；半成品中的烷类、烃灯化合物多数是易燃性物质；成品中的汽油、柴油等也是易燃性物质。这些易燃性物质在被加工、贮存的工程中不可避免的会从管道、反应器、贮罐中逸出或漏出，与空气中的氧气混合后形成爆炸性混合物，如果当时现场有点燃源，就会形成爆炸。爆炸产生高温和冲击波，造成人员伤亡和财产的巨大损失。由于上述特点，石化企业的防爆安全就成为企业的头等大事。为了防范这种工程爆炸，需在工程中采取相应的措施。工程上采用的防爆安全措施一般分两类，第一类称为一次防爆措施，如建筑物的防爆设计，通风设施等，使得这些易燃易爆性气体混合物在空气中的浓度迅速降低。第二类称为二次防爆措施，如选用防爆电气设备等。 二、爆炸危险区域的划分 如果对于化工厂或者一个装置，由于它的原料、产品有易燃性物质，就把整个厂区或装置都认定为爆炸危险场所，是极不经济的，显然也是不合理的。易燃性物质的出现形成了一个潜在的爆炸性环境。所谓潜在的，就意味着它们并不是时刻出现的，有的出现频率高，有的出现频率低。在这种情况下，就存在危险性大的场所和危险性小的场所。因此，就有必要对这些危险场所进行的“场所分类”。分类的目的就在于运用统计学的原理，按照场所中气体环境出现的频率和存在的时间的长短，将场所的危险程度分类，以便按照危险区域类型采用不同的防爆措施。爆炸危险场所的划分首先要查找和确定释放源，根据释放源的等级，划分爆炸危险区域，然后还应结合释放源所在处的通风条件调整区域划分。 1.查找和确定释放源。在每个工程项目中，每一台加工设备（如罐、泵、管道、容器等），其内部含有易燃性物料，就应视为潜在释放源，如易燃性气体或液体的排入口、取样点、泄漏的阀门等，都是释放源。如该类设备中含有的易燃性物料不会向环境中释放的。如全部焊接的管道等，则不可视为释放源。在分类中，首先应按易燃物质的释放频繁程度和持续时间长短确定释放源的等级。根据规范规定共分为三级：（1）连续级释放源：预计长期释放或短时频繁释放的释放源，可划为连续级释放源。（2）第一级释放源：预计正常运行时周期或偶尔释放的释放源，可划为第一级释放源。（3）第二级释放源：预计在正常下不会释放，即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源，或划为第二级释放源。由上述两种或三种级别释放源组成的释放源，称为多级释放源。 2.爆炸危险区域的划分。（1）在我国国家标准中爆炸危险区域的划分是根据爆炸性混合物出现的频繁程度和持续时间确定的，分为0区、1区、2区。首先根据工艺专业等有关专业提供的爆炸危险区域划分条件图和释放源的等级划分爆炸危险区域：第一，存在连续级释放源的区域可划为0区；第二，存在第一级释放源的区域可划为1区；第三，存在第二级释放源的区域可划为2区。然后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；当通风不良时应提高爆炸危险区域等级。在生产装置中0区是极个别的，大多数属于2区，在设计中划分爆炸危险区域时，应采取合理措施尽量减少1区。（2）这种划分形式与国际电工委员会IEC所规定的分区方式是相同的。在IEC的规定中，我们所说的“区”用英文单词“zone”来表示。（3）而在美国电气规程委员会（NEC）中的分区方式与我国国标（GB）和IEC有些区别，在NEC中，爆炸危险分为I，II，III三个等级（Class），即：I级（Class I）：易燃气体或蒸汽会以足能产生爆炸或形成燃烧混合物的数量在大气中出现或可能出现的危险区域。II级（Class II）：存在易燃粉尘的危险区域。III级（Class III）：有易燃纤维或粉尘存在，但悬浮于空气中的数量没有达到足以产生燃烧混合物的危险区域。显然I级中所述内容为爆炸性气体危险区域的划分，与本文有关，其余两级与本文无关暂不讨论。在I级中NEC又将危险区域分为1区（Division 1）和2区（Division 2），级（Class）和区（Division）共同构成完整的NEC危险区域划分。I级1区是指：第一，易燃气体或蒸汽的可燃浓度在正常运行时出现；第二，由于修理或维护操作或由于泄漏，易燃气体或蒸汽的可燃浓度频繁出现；第三，由于设备破裂或工艺的误操作，以可燃浓度释放出易燃气体或蒸汽，同时引起电气设备的实效。I级2区是指：第一，易挥发的易燃液体或易燃气体被处理、加工或使用，但这些液体、蒸汽或气体通常被密封在密闭的容器或封闭的系统内，只有当这些密闭容器或封闭系统偶然破裂或设备误操作时，这些液体、气体才可能泄漏；第二，气体或蒸汽的可燃浓度通常受到强制式机械通风装置控制，只有通风设备发生故障或非正常操作时，才有可能成为危险区域；第三，与I级1区接近，气体或蒸汽的可燃浓度偶然出现，但又输送足够清洁空气的正压通风装置的防护，并且配备有防止通风装置发生故障的有限安全装置。 3.爆炸危险区域的范围。爆炸危险区域的范围划分，除了按照规范条文的规定以外，还与以下几个因素有关：（1）易燃物质的泄出量；（2）释放速度；（3）释放的爆炸性气体混合物的浓度；（4）易燃液体的沸点、液体混合物初沸点；（5）爆炸下限；（6）闪点；（7）通风量等等。这些量的增加与减少都与爆炸危险区域范围的大小有直接的关系。具体划分尺寸见有关规范GB50058-92。 三、爆炸危险场所防爆电气设备选型 在选择使用于爆炸危险场所的电气设备前，应首先明确以下内容：（1）燃炸危险场所环境的类别，是燃炸性气体环境还是燃炸性粉尘环境。不同的爆炸性介质其电气设备的防爆结构要求是不一样的。我们通常在说的防爆设备大多指的是爆炸性气体环境中使用的，如dIIBT4、dIICT6等等，而用于爆炸性粉尘环境的电气设备应为防尘结构标志为DP，主要用于可燃性非导电粉尘和可燃纤维的11区环境或尘密结构标志为DT，主要用于爆炸性粉尘10区环境和其它爆炸性粉尘11区环境。（2）环境中爆炸性气体混合物的爆炸级别，即IIA、IIB、IIC.这是相应于设备的最大试验安全间隙和最小点燃电流比的分极。其级别根据产生爆炸性气体的介质不同而不同，如丙烷属IIA、乙烯属IIB、乙炔和氢属IIC等。从IIA到IIC随着防爆电气设备的最大试验安全间隙和最小点燃电流比的逐级减小而其防爆要求逐级提高。（3）环境中爆炸性气体混合物的组别或引燃温度。这是易燃性物质的气体或蒸汽与空气形成的混合物的规定条件下被热表面引燃的最低温度。从组别T1到T6随着引燃温度的降低，其电气设备的防爆要求逐级提高。（4）周围环境对防爆电气设备的选型要求。如周围环境内化学的、机械的、热的、霉菌等不同环境条件，在防爆电气设备选型时应同时考虑。在考虑以上几条基本要求后，可选择能满足要求的防爆电气产品。对有些必须布置在爆炸危险区域内的电气设备，而其防爆要求又不能满足场所要求的时候，可采用正压通风的措施来达到防爆的要求。有关正压通风的具体要求详见国标G50058-92。有关爆炸危险区域环境内，除了爆炸危险区的划分、电气设备的选型等内容，还有许多不同于普通环境的要求，如电气线路的设计安装、接地系统的设计安装等都有特殊的要求，国家规范和有关设计手册都有严格的标准和详细的介绍。 参 考 文 献 [1]丹尼尔·A·克劳尔（Daniel A Crowl），约瑟夫·F·卢瓦尔（Joseph F Louvar）.化工过程安全理论及应用 [2]GB50058-92.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 [3]国际电工委员会IEC的相关规定 [4]美国国家电气委员会NEC的相关规定