防爆的安全锦囊

正确使用防爆电气设备

作者:陈寿霖 文章来源:闵行油库原安全保卫科 点击数:42 发布时间:2019-01-08
石化产品具有易燃、易爆、易挥发、易受热膨胀、易产生静电、有毒有害等特性,所以其工艺流程,作业特点与其他行业所无法比拟,在其他行业现场的临时用电、用火等常规作业在石化系统中也存在着巨大风险。而在现场正确使用防爆电气设备,可以在一定程度上规避爆炸事故。所以,了解防爆电器在石化行业的应用,对化工人来说必不可少!
防爆的安全锦囊

纵观安全事故的起因,不外乎有如下几点:部分企业在安全生产作业中有章不循,违章指挥,现场监管不力等,其中也有员工安全生产基础知识匮乏,归根结底责任还在于企业自身。

正确使用防爆电气设备

首先在石化企业工作的人员必须要掌握最基本的安全知识概念,确保在石化企业进行安全生产作业。

而石化系统由于其行业的特殊性,生产、储存、经营的产品都是可燃、易燃、易爆物,而助燃物中的氧气在空气中无时不在,使得这些物质遇着火源后,就极易产生火灾爆炸事故并造成难以估量的后果,所以石化企业注定是个高危行业,必须要严格控制危险品!

危险品及分类

正确使用防爆电气设备
气体爆炸危险场所用电气设备防爆类型选型表

国家根据危险货物制订了《危险货物分类和品名编号》(GB6944-2005及GB12268-2005)技术标准,将危险货物分九大类:

1)爆炸品、2)压缩气体和液化气体、3)易燃液体(石化行业大部分产品)、4)易燃固体、5)自燃物品和遇湿易燃物品、6)氧化剂和有机过氧化物、7)毒害品和感染性物品、8)放射性物品、腐蚀品、9)杂类

而石化行业中生产、储存、经营的大部分产品属第3类易燃液体(详见《危险化学品名录》国家安全生产监督管理局公告2003年第1号及《常用危险化学品的分类及标志(GB13690-92)2015版》)

其中第3类易燃液体根据闪点的不同,又可分为三类:

(1)低闪点液体:指闭杯试验闪点<-18℃的液体;爆炸下限<10%的气体;

(2)中闪点液体:指-18℃≤闭杯试验闪点<23℃的液体;爆炸下限≧10%的气体;

(3)高闪点液体:指23℃≤闭杯试验闪点≤61℃的液体。

(各类易燃液体名册详见GB12268(2015版)《危险化学品名录》第三类易燃液体)

爆炸性危险环境

在大气条件下,可燃性物质与空气的混合物被点燃爆炸后,燃烧将传递到全部未燃混合物的环境。

图注:气体爆炸危险场所用电气设备防爆类型选型表
作业现场防爆电机等控制按钮、防爆操作柱

爆炸危险场所即为有人员作业的爆炸危险区域。而危险区域是指爆炸性气体环境大量出现或预期可能大量出现,以致要求对电气设备的结构、安装和使用采取专门措施的区域。

我国对爆炸危险场所(气体/蒸汽)划分依据是GB3836.14-2000 《爆炸性气体环境用电气设备 第14部分 危险场所分类》、GB50058-1992 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》。并根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间,并按下列规定进行分区,0区:连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境;1区:在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境;2区:在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境,或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。

国际电工委员会/欧洲电工委员会划分的危险区域的等级分类:0区(Zone 0):易爆气体始终或长时间存在;连续地存在危险性大于1000小时/每年的区域;1区(Zone 1):易燃气体在仪表的正当工作过程中有可能发生或存在;断续地存在危险性10~1000小时/每年的区域;2区(Zone 2):一般情形下,不存在易燃气体且即使偶尔发生,其存在时间亦很短;事故状态下存在的危险性0.1~10小时/每年的区域。

爆炸性气体环境危险区域的具体划分范围:详见《GB50058-1992(2014)爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》、《GB3836-14 2000 爆炸性气体环境用电气设备 第14部分危险场所分类》和《中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程(试行)1987年》。

非爆炸危险区域划分为非危险区域,即为爆炸性气体环境中预期不会大量出现,以致不要求对电气设备的结构、安装和使用采取专门措施的区域。符合下列条件之一时,可划为非爆炸危险区域:没有释放源并不可能有易燃物质侵入的区域;易燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限值的10%;在生产过程中使用明火的设备附近,或炽热部件的表面温度不超过区域内易燃物质引燃温度的设备附近;在生产装置区外,露天或开敞设置的输送易燃物质的架空管道地带,但其阀门处按具体情况定。

防爆电气设备的应用

根据事故汇总统计显示,一些事故是在危险爆炸区域内错误地使用防爆电器所造成的,因此如何正确而安全地使用防爆电器非常重要!
防爆电气设备是严格按国家标准设计制造的,正常选择和使用是不会引起周围爆炸性混合物爆炸的电气设备。在煤炭、石油、化工及其他有混合物爆炸可能性的行业中,由于生产环境及爆炸物质不同,所采用的防爆措施也不同。为了使防爆电气设备的设计、制造标准化,便于检验、使用和维修,国家制定了完整的防爆电气设备的国家标准。

国家根据爆炸性物质分为I类矿井甲烷(俗称瓦斯)、II类爆炸性气体混合物(含蒸汽、薄雾)和III类爆炸性粉尘和纤维(有导电粉尘和非导电粉尘)。

防爆电气设备按GB-3836标准要求,防爆电气设备的防爆标志内容包括防爆型式(A)+设备类别(B)+(气体组别)(C)+温度组别(D)。

A、防爆型式:(防爆代码Ex)

以下是常见的防爆电气型式:

1)隔爆型“d”—Exd(GB3836.2 2010 爆炸性气体环境用电气设备  第2部分:隔爆型“d”)

具有隔爆外壳的电气设备称为隔爆型电气设备。隔爆外壳既能承受内部混合性气体被引爆产生的爆炸压力,又能防止内部爆炸火焰和高温气体窜出隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性混合物。该型设备的标志为“d”。

2)增安型“e” —Exe( GB3836.3 2010  爆炸性气体环境用电气设备  第3部分:增安型“e”)

正常运行下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温点电气设备,在其结构上采取措施,提高安全程度,一避免在正常或规定的过载条件下出现电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的电气设备,称为增安型电气设备。该型设备的标志为“e”。

3)本质安全型“i” —Exia  Exib( GB3836.4 2010 爆炸性气体环境用电气设备  第 4 部分:本质安全型“i”)

所谓本质安全电路是指:在规定条件下,在正常工作或规定的故障状态下,产生电火花和热效应均不能点燃爆炸性混合物的电路。该型设备的标志为“i”(分ia,ib两类)。

本安型设备和关联设备的本质安全部分还分为ia和ib两个级别: ia即为正常工作 + 一个故障 + 任意组合的两个故障均不能引起点燃的电气设备; ib即为正常工作 + 一个故障条件下不能引起点燃的本质安全型电气设备。由此可见ia等级高于ib等级。关联设备是指装有本质安全电路和非本质安全电路,且结构是非本质安全电路不能对本质安全电路产生不利影响的电器设备。能有效地保护危险场所的现场设备,在正常工作条件下能使系统完好地工作,而在故障条件下能限制到达危险场所的电压、电流。关联设备主要是指安全栅,它又分为齐纳式安全栅和隔离式安全栅。

4)正压型“p” —Exp(GB3836.5 2004 爆炸性气体环境用电气设备  第5部分:正压型“p”)

所谓正压外壳是指向外壳内注入保护性气体,保持内部保护性气体的压力高于周围爆炸性环境的压力,以阻止外部爆炸性混合物进入壳内的外壳。该型设备的标志为“P”。

5)充油型“o” —Exo(GB3836.6 2004 爆炸性气体环境用电气设备  第6部分:充油型“o”)

将全部部件或可能产生电火花或过热的部分部件浸在油内,使其不能点燃油面以上或壳外的爆炸性混合物,此类电气设备称为供电性电气设备。例如,充油的高压隔爆配电装置的油断路器。该型设备的标志为“O”。

6)充砂型“q” —Exq(GB3836.7 2004 爆炸性气体环境用电气设备  第7部分:充砂型“q”)

外壳内部充填沙粒材料,使其在规定条件下外壳内产生的电弧、传播的火焰、壳壁或砂粒材料表面的过热温度均不能点燃其周围的爆炸性混合物,此类电气设备称为充砂型电气设备。该型设备的标志为“q”。

7)浇封型“m” —Exm(GB3836.9 2006 爆炸性气体环境用电气设备  第9部分:浇封型“m”)

将导电部件浇封在浇封剂中,与危险气体隔离的电气设备,称为浇封型电气设备。其标志为“m”。

8)无火花型“n” —Exn(GB3836.8爆炸性气体环境用电气设备  无火花型“n”)

在正常运行条件下不会点燃周围爆炸性混合物,且一般不会发生有电燃作用故障,此类电气设备称为无火花型电气设备。该型电气设备的标志为“n”。

9)气密型“h” —Exh(GB3836.8-2003爆炸性环境用防爆电气设备 气密型“h”)

采用完全密封的金属外壳,与危险气体隔离的电气设备,称为气密性电气设备。器标志为“h”。

10)特殊型“s” —Exs(GB 3836.1—2000《爆炸性气体环境用电气设备通用要求》的第1章范围中,给出了防爆型式特殊型“s”的标志要求)

即凡在结构上不属于上属所列的各基本防爆类型,或上述基本防爆型的组合,而采取其他特殊措施,经充分试验证明确实具有防止引燃爆炸性气体混合物的能力,此类电气设备称为特殊型电气设备。

纵观在历次的重大事故中统计中,由于违规用电,即为未按照爆炸危险场所应该正确使用的防爆电气所造成的事故概率较大,甚至出现将不防爆的工具(或防爆等级不符)带入爆炸危险场所使用的低级错误做法,故而造成不必要的,不可估量的重大损失。

B、设备类别

爆炸性气体环境用电气设备类别又分为两类:Ⅰ类为煤矿井下用防爆电气设备;Ⅱ类为除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。(本文所讨论内容,一般指工厂用防爆电气设备,石化系统常用).Ⅱ类电气设备根据爆炸性气体的特性进一步分类。分为A、B、C三级,爆炸性气体环境总计四个危险等级。而II类中的隔爆型“d”和本质安全型“i”电气设备又分为IIA、IIB、和IIC类。

(所以根据可能引爆的最小火花能量,我国和国际电工委员会(IEC)标准将爆炸性气体分为如上(矿井下、矿井外两大类)四个危险等级,这也是欧洲及世界上大部分国家和地区所采用的。即矿井下为I,矿井外为IIA、IIB、IIC。

C、气体组别

防爆电气分组分类的依据是爆炸性气体混合物的传爆能力,标志着其爆炸危险程度的高低,爆炸性混合物的传爆能力越大,其危险性越高。爆炸性混合物的传爆能力可用最大试验安全间隙表示。同时,爆炸性气体、液体蒸气、薄雾被点燃的难易程度也标志着其爆炸危险程度的高低,它用最小点燃电流比表示。II类隔爆型电气设备或本质安全型电气设备,按其适用于爆炸性气体混合物的上述所说最大试验安全间隙或最小点燃电流比,又进一步分为IIA、IIB和IIC共三类。

防爆电气选用步骤

一是首先根据可能产生爆炸性气体混合物的场所对应选择危险区域,爆炸危险区域(及0区、1区、2区)选择适用的防护型式防爆电器,如本安型、隔爆型等;二是选择爆炸性气体混合物出现在现场的理化特性找出相应的分级与温度组别。其中可按《GB-3836.1-2000爆炸性气体环境用电设备第1部分:通用要求》或根据其防尘防湿气之环境特性进行选择所适用的防爆电器防护类型(GB 4208-2008外壳防护
等级)。

防爆电气产品的识别

1、应在设备外壳明显处标出,或铸有防爆标志全称,如上:Ex d IIB T3;2、铭牌应标出防爆标志、防爆合格证号(必要时验证证书的真伪)、特定的要求,如环境要求或安装使用限制和出厂日期/
编号。

结语

我国的防爆电气设备起步较晚。早在中石化上海石油分公司时,爆炸危险气体环境中使用的是矿用级(KB级)防爆电气,为黑龙江省佳木斯防爆电机厂(国内较早生产防爆电气供应商)生产,后来才升级为适合爆炸性气体环境的Ⅱ类防爆电气。

在防爆电气生产、使用等技术规范制定上,据悉1977年我国编制了第一个防爆电气设备制造和检验的国家标准GB 1336-77;1983年以欧洲EN防爆标准为基础对GB1336-77进行了修订,即为GB 3836-83系列;20世纪以来,又根据IEC(国际电工委员会)标准对GB 3836-83系列部分标准进行了修订,及为后来的2000和2010版。