第三节 电气防火防爆技术
(一)危险物质和危险环境
1、危险物质
爆炸危险物质分为以下三类:
I类:矿井甲烷;
Ⅱ类:爆炸性气体、蒸气;
Ⅲ类:爆炸性粉尘、纤维或飞絮。
爆炸性气体、蒸气按最小点燃电流比和最大试验安全间隙分为ⅡA级、ⅡB级、ⅡC级。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。
爆炸性粉尘、纤维或飞絮,按其导电性和爆炸性分为ⅢA级、ⅢB和ⅢC级。
Ⅱ类、Ⅲ类:按引燃温度分为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/0C |
T1 |
450<T |
T2 |
300<T≤450 |
T3 |
200<T≤300 |
T4 |
135<T≤200 |
T5 |
100<T≤135 |
T6 |
85<T≤100 |
2、危险环境
1.气体、蒸气爆炸危险环境
(1)爆炸性气体坏境分区
(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的爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。
(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)的爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。
(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的爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。
(2)释放源的等级(2011版新增加内容)
释放源的等级与通风对分区有直接影响。释放源是划分爆炸危险区域的基础,有如下情况:
⊙连续释放源
⊙一级释放源
⊙二级释放源
⊙多级释放源
(3)通风类型划分
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。
自然通风。指的是一种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。
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。
通风的有效性
通风有效性主要反映通风连续性的优劣,影响着爆炸危险的存在或形成。通风有效性分为“良好”、“一般”和“差”三个等级。
“良好通风”指的是通风连续的存在;
“一般通风”指的是正常运行时,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) 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,并应遵守以下原则:
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分为0区;存在第一级释放源区域,可划分为1区;存在第二级释放源的区域,可划分为2区。
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的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.爆炸性粉尘环境粉尘、纤维爆炸危险环境(与08版不同)
(1)20区。指正常运行时连续或长时间或短时间频繁出现爆炸性粉尘、纤维的区域。
(2)21区。未划入20区。
(2)22区。异常。指正常运行时不出现,仅在不正常运行时短时间偶然出现爆炸性粉尘、纤维的区域。
3.火灾危险环境
火灾危险环境分为21区、22区和23区,分别是有可燃液体、可燃粉体或纤维和可燃固体存在的火灾危险环境。
二、 防爆电气设备和防爆电气线路
一) 防爆电气设备类型(与爆炸危险物质分类相对应)
(1)I类:矿井甲烷;
Ⅱ类:爆炸性气体、蒸气、薄雾;
Ⅲ类:爆炸性粉尘、纤维。
(2)设备保护等级
二)电气防爆技术
防爆电气设备防爆结构形式类型:隔爆型(标志d);增安型(标志e);油浸型(标志o);充砂型(标志q);本质安全型(标志i);浇封性(m);正压型(标志p);无火花型(标志nA);火花保护(标志nC);限制呼吸型(nR);限能型(nL)。
防爆电气设备标志应包括:制造商的名称或注册商标、制造商规定的型号标识、产品编号或批号、颁发防爆合格证的检验机构名称或代码、防爆合格证号、Ex标志、防爆结构形式符号、类别符号、表示温度组别的符号或最高表面温度及单位0C,前面加符号T、防护等级(仅对于Ⅲ类,例如IP54)。
爆炸危险环境中电气设备的选用一般原则是:
1)应根据电气设备使用环境的区域、电气设备的种类、防护级别和使用条件等选择电气设备。
2)所选用的防爆电气设备的类别和组别不应低于危险环境内爆炸性混合物的类别和组别。
2、防爆电气线路
1)位置选择
应当在爆炸危险性较小或距离释放源较远的位置敷设电气线路。
2)敷设方式选择
爆炸危险环境中电气线路主要有防爆钢管配线和电缆配线。
3)隔离密封
敷设电气线路的沟道以及保护管、电缆或钢管在穿过爆炸危险环境等级不同的区域之间的隔墙或楼板时,应采用非燃性材料严密堵塞。
4)导线材料选择
爆炸危险环境危险等级1区的范围内,配电线路应采用铜芯导线或电缆。在有剧烈振动处应选用多股铜芯软线或多股铜芯电缆。煤矿井下不得采用铝芯电力电缆。
爆炸危险环境危险等级2区的范围内,电力线路应采用截面积4mm2及以上的铝芯导线或电缆,照明线路可采用截面积2.5mm2及以上的铝芯导线或电缆。
5)允许载流量
1区、2区绝缘导线截面和电缆截面的选择,导体允许载流量不应小于熔断器熔体额定电流和断路器长延时过电流脱扣器整定电流的1.25倍。引向低压笼型感应电动机支线的允许载流量不应小于电动机额定电流的1.25倍。
6)电气线路的连接
1区和2区的电气线路的中间接头必须在与该危险环境相适应的防爆型的接线盒或接头盒附近的内部。1区宜采用隔爆型接线盒,2区可采用增安型接线盒。
2区的电气线路若选用铝芯电缆或导线时,必须有可靠的用铜铝过渡接头。
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