浅谈化工企业爆炸危险环境电气设计的若干问题

摘要：化工企业爆炸危险环境下，电气设计容易出现很多问题，留下安全隐患。本文就电气设备的选择、安装，防爆设计的注意事项等问题进行详细介绍，并就电气设计中容易出现的问题，提出相应的解决办法。

关键词：化工企业 爆炸危险环境 电气设计

一、爆炸危险环境论述

化工企业危险爆炸环境的电力设计要遵循的原则是预防为主，优先保障人身和财产安全，按照安全适用、技术先进、经济合理的方针采取防范设施。尤其是生产加工、转运、储存过程中容易出现的爆炸性气体环境时，必须进行爆炸性气体危险环境的电力设计；如果是爆炸性粉尘、可燃性粉尘环境，要进行相关的爆炸性粉尘环境电气设计。

首先了解一下爆炸性气体环境在什么情况下出现爆炸情况：存在可燃气体、可燃液体或蒸汽，且和空气的混合浓度在爆炸极限内；存在引爆的火花、高温或电弧。这两个条件必须同时出现。防止爆炸性气体混合的方法主要有：布置露天的工艺装置制作环境；注意机械通风；设置自动仪器检测装置；及时预警。

爆炸性粉尘主要分为四种：爆炸性粉尘，在氧气很少下能着火，如镁粉、铝粉、铜粉等可燃的导电粉尘，如石墨、焦炭、锌粉，与氧气发生反应而燃烧；可燃非导电粉尘，聚乙烯、木质、硫磺、小麦等粮食粉尘；可燃纤维，棉花纤维、麻纤维、人造纤维等。主要预防方法为：设置危险物料专用容器；作业环境露天或保持通风；机械除尘；爆炸危险区域设置多个出口；定期除尘；限制产生高温或电火花设备的使用等。

二、爆炸危险区域的划分

爆炸性气体环境的危险区域的划分原则：危险区域根据释放源的级别、位置，可燃物的性质、环境通风条件、障碍及生产条件等，并在科学的技术经济比较中综合确定爆炸危险区域的划分。如是建筑物内部，要用单体房间作为单位划定爆炸危险区域的范围，确保正确划分。

以单体房间为单位，具体看来，房间有比空气中的易燃物质时，换气次数不少于每小时两次，换气保持顺畅，厂房地面高度1米内容积的空气与易燃物质形成的混合气体浓度小于爆炸下限；厂房内有低于空气质量的易燃物质时，厂房平屋顶平面以下1米内，或斜顶高度一下2米容积内的空气与释放在厂房内的易燃物质形成的混合物小于爆炸下限。

电气设计时要把释放在厂房的易燃物质最大量按照一小时释放量的三倍计算。相对密度小于等于0.75的爆炸性气体是轻于空气质量的气体；大于0.75的爆炸性气体是重于空气质量的气体。

易燃物重于空气质量，释放源在封闭建筑物内，生产作业环境通风不良的情况下，爆炸危险区域划分如下：封闭建筑物内部和危险区域地坪下的坑、沟划为一区；以释放源为中心，半径15米，高7.5米的容积范围内为二区；以释放源为中心，半径30米，地坪上高度0.6米，且在二区范围之外的区域，为附加二区。

当易燃气体或物质可能大量释放扩散到15米以外的时候，爆炸危险区的范围扩展到附加二区。如果物料操作温度高于可燃液体闪点，可燃液体可能泄露，那么危险区域的范围应该缩小。

易燃物质轻于空气质量，通风良好、为二级释放源的主要生产作业环境下，爆炸危险区域为释放源距地坪高度低于4.5米为一区；7.5米之内为二区。

爆炸危险气体、液体、物料运输过程中，危险区域以运输车住送口为中心，1.5米半径为一区；半径4.5米的容积空间内为二区（如果运输车为非密闭式，半径3米以内为一区，7.5米以内为二区）。

三、防爆电气设备的选择

通常防爆电气设备采用隔爆型、正压型、增安型等结构，在进行防爆电气设备选型时，要根据不同危险区域确定（第二部分已做详解），不能仅仅根据生产厂家规定的产品适用范围，要结合本化工企业工厂的实际生产作业环境进行选型。比如有的开关，生产厂家的说明书说可以用于一区，但是按照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的要求，此类开关只能用于二区。

连续性气体存在的场所，即二区的防爆电气设备选择要符合以下标准：

 A类设备；

 符合EN50284复合防爆式设计要求；

 ATEX检验合格的II类1G类。

一区（爆炸性气体偶尔出现）防爆电气设备选择要符合以下标准：

 浇封型

 隔爆型

 充油型

 增安型

 正压型

 ATEX检验合格的II类2G类

另外，适合二区域的电气设备同样可以应用于一区域。

二区域适用的防爆电气设备， 二区和一区可以使用的设备同样适用于二区，另外，专门为二区设计的设备、ATEX检验合格的II类3G设备、以及满足二区生产安全需要的设备都可以适用于二区。

四、爆炸性危险环境的电气装置

爆炸性气体环境下的电气装置。设计时将正常运行情况下发生火花的设备放置在危险性较小的环境内。在满足生产作业和生产安全的情况下，减少防爆电气设备的数量。防爆电气设备必须符合国家有关法律标准规定。如将防爆开关设置在防爆区以外；当两种混合气体组合时，按照危险程度较高的气体选择防爆电气设备。

防爆电气设备线路在危险性较小的区域铺设。铺设电气线路的电缆、钢管等，要采用不易燃或不可燃材料进行密封。电气线路沿可燃气体或液体的管道铺设时，要沿危险程度较低的一侧。

爆炸性粉尘环境的电气装置。基本和爆炸性气体危险环境的电气装置相似。铺设线路时避免可能受到机械损伤或可能受热的地方，采取预防设施。粉尘环境内，电缆和导线的额定电压不能低于网络额定电压，高于500V。且排风区域的电气装置和危险区域的电气装置等级相同。按照粉尘的不同引燃温度选择不同的电气设备装置。

五、爆炸危险环境电气设计应注意的问题

注意隔爆面。隔爆通过隔爆间隙和结合面的组合达到熄灭火焰的目的。爆炸危险环境的气体型环境下，一般混合物是碳氢化合物，熄灭化学火焰需要传递23%的热量，对于贫混合物，必须传递8.3%的热量。因此隔爆结合面的长度为15m~25m时，就可以保证生产作业环境的安全系数。隔爆面的间隙增大，结合面长度更长，熄灭火焰的效果越好。因此，拆装隔爆电气设备时，要注意保护好隔爆面。

注意螺纹规格和电缆外径。电气设计时要充分考虑所连设备或接口的螺纹规格，不能发生因配合不好或者密封性较差造成的防爆性能受影响的情况。螺纹规格主要有NPT、公制螺纹、圆柱管螺纹等规格。很多防爆电气设备采用电缆进出，说明书上也相应说明了电缆外径的规格，设计时要注意电缆接口密封圈是否紧密，影响安全性。

六、结语

化工企业因为生产工艺的特殊性，生产作业环境较危险，爆炸危险环境的电气设计应该充分考虑生产安全性。设计人员要给予足够的重视，熟悉掌握有关规章的要求，掌握不同区域的电气设备选择的原则和电气设备的产品性能，结合本企业生产作业环境的实际情况，进行电气设计。

参考文献：

[1] 李建新．爆炸危险环境的电气设备的选择[J]．化学工程与装备，2008，（11）.

[2] 张艳峰．李银．侯盛群．浅析爆炸危险环境中电气设备的安装[J]．电气防爆，2009，（1）．

[3] 刘绮映．爆炸性气体环境（煤矿除外）电气设备的选择和安装[J]．电气防爆，2001，（04）.

[4] 彭博．浅谈爆炸危险环境中电气设备及线路的防护[J]．供电与配电，2011，（7）.

[5] 严剑飙．化工企业爆炸危险环境电气设计的若干问题探讨[J]．化工设计，2003，（13）.