化工设计防爆电气设备选型探讨

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摘要：将化工企业生产区域进行合理划分，确定最科学合理的防爆电气设备，对于保证企业正常生产和人员的生命安全有着重要的意义。本文从爆炸形成条件和原理入手，对化工设计防爆电气设备选型和爆炸危险环境划分进行了详细的论述，可供相关人员参考。

关键词：石化企业；防爆电气；设备选型

石油化企业生产所需要的介质多具有易燃、易爆性质，需要避免电气设备运行过程中形成电火花，这就要求使用防爆电气设备。防爆电气设备的规格型号是否与使用环境相符，直接影响企业的安全生产和运行成本，需要在电气设计过程中严格、详细、准确地对化工企业爆炸危险场所等级和介质级别进行划分，选择技术经济性好的防爆电气产品，并结合建筑物防火等级进行辅助设计，做好空气的通气等，避免或减小火灾或爆炸对企业产生的破坏程度，是电气设计时必须考虑的内容，本文主要从化工设计防爆电气选型进行探讨。

1爆炸形成条件和原理

易燃易爆物质状态转变速度很快，能量释放过程中后会存高速的化学反应，爆炸形成的冲击波会对物品造成严重的损坏。爆炸形成需要存在易燃物质，已经与空气进地混合，而且存在着火源，这三个条件必需同时存在。在正常工作条件下，故障形成的火花、热效应无法点燃介质混合物，该种电气线路被叫作本质安全型电路，是一种重要的电气防爆设备。而电气设备在运行过程中，由于开路、触点接触等形成的电火花、热效应，该种类型的电气设备可以将火花能量控制在很低的范围，无法将附近的易燃物质引燃，这需要控制好电路工作电压和电流，对电气元件参数进行限制，并配置可以快速切除故障的电路，可以达到本质安全性能。

2化工设计防爆电气设备选型原则

爆炸危险区域内需要安装合理的防爆电气设备，爆炸危险区域外可以安装普通的电气设备。防爆电气设备的选用需要结合爆炸级别、危险区域相匹配，可以更好地保证化工生产安全。如果相同生产区域中存在两种危险级不同的爆炸物质，需要采用与爆炸等级相符的电气防爆结构。非危险区域中多有用普通型电气设备，但在异常情况下也存在着一定的危险性，需要做好非危险区域的评估，避免发生更大的事情。防爆电气结构需要与危险区域相符，确定合理的防爆类型，应该结合爆炸危险器类型、区域危险程度等确定防爆类型。还应该根据环境条件确定电气设备的防爆性能，确定采用户内或户外设备，户内的电气设备运行温度确定在40℃就可以满足要求，而户外电气设备需要在经受严寒酷暑、风雪和腐蚀气体等因素的影响。防爆电气设备的选用还应该考虑后续的维护保养，尽量选用结构简单又耐用的防爆结构。还应该考虑防爆电气的经济效益、耗能和可靠性等方面。

3化工设计防爆电气设备选型流程

受到化工企业生产环境的影响，很多电气设备受到严重的腐蚀，一些生产设备无法持续运转，控制开关由于腐蚀而产生漏电现象。供电电缆和架空线路也会受到腐蚀，避雷装置和接地系统存在接触不良现象，电气设备的防爆性能降低。如果电气设备出现问题，可对化工企业生产带来影响，严重情况下，会出现安全事故，直接对工作人员的生命安全造成威胁，需要在使用化工电气过程中关注如下几点问题：（1）了解电气设备使用环境是否存在易燃易爆气体、粉尘。不同爆炸介质在电气设备周围，需要采取不同的防爆设计。针对防爆气体进行设计，主要采用dⅡBT4等类型的电气设备。但粉尘介质存在的生产场所，需要电气设备拥有DP标志，多用在爆炸10、11的生产区域。（2）爆炸性气体生产区域可以划分成ⅡA、ⅡB和ⅡC三个不同的等级，是根据爆炸性气体进行划分的，比如，氢气、乙炔为ⅡC级，甲烷气体为ⅡB，丙烷可以归入ⅡA。（3）电气设备附近爆炸性气体或粉尘临界温度，是引起爆炸的最小温度。（4）防爆电气的合理选型，当化工企业生产环境中含有化学、机械等，需要严格根据规范要求进行选型，外地对处于爆炸危险条件下必须要安装防爆电气装置的，防爆条件又无法达到要求，需要加强生产区域通风、减压。很多化工企业在进行设计过程中，选用二类防爆电气设备，多采用增安B型或隔爆B型电气设备。（5)生产环境对防爆电气设备的选型，需要结合周围环境特点，考虑到化学、温度等因素的影响。充分考虑到上述影响因素后，确定最合理的防爆电气产品，针对安装到爆炸危险区域的电气设备，需要采取正压通风来降低爆炸气体、粉尘的浓度，石油化工企业中，多利用Ⅱ类电气设备，比如，采用B级T4组隔爆型设备。

4爆炸危险环境划分的根据

为了准确地划分爆炸物质的危险性，需要先深入了解易燃易爆介质的特点，还应该掌握生产设备的作用，工程技术人员需要将介质和电气设备的安全性关联起来，结合规范要求进行操作，从而可以使危险区域得到准确的划分，这就要求参照相应的设计规范要求，并考虑到可以产生的后果。需要在保证化工企业安全生产的前提下，防止将一些生产区域爆炸危险的区域进行不合理的提升，这样会使得防爆性能提高而增加投资。易爆区域的划分需要结合爆炸源特点，对爆炸环境进行评估，再分析该区域的通风条件等影响因素，最后，合理确定该区域的等级。4.1寻找爆炸源石油化工企业的生产设备，例如，供水泵、储罐等附近会存在着一些易爆物质，对生产区域进行划分时，需要明确易爆物质含量对危险等级进行划分，主要存在着三种类型的爆炸源：（1）持续性爆炸源，根据化工企业生产需要，会保持该易燃物质持续存在。例如，某些储罐装置的排气口，油水分离器等部位，会由于介质挥发等原因与空气进行混合，从而产生可燃性介质，如果存在能量源就会引起爆炸安全事故。（2）第一级爆炸源，该爆炸物质有时出现在生产区域，有时不释放到生产空间，是一种间断性存在的物质。例如，在生产设备正常运转条件下，在密闭部位或采样点会存在一些易燃物质。（3)第二级爆炸源，电气设备在运行时不会形成易爆物质，可是会在特定的时间内产生易爆物质，这就是第二爆炸源，例如，在电气设备运行时，某些泵类设备会形成易爆性物质，但在生产时会偶然在法兰、排气口等部位出现容易爆炸的物质，但是，如果生产区域存在上述三种不同的爆炸源，这就是所谓的多级爆炸源。4.2爆炸场所的划分需要结合爆炸场所易燃、易爆物质数量多少进行划分，划分成0、1、2三个区。0区，是可以达到持续爆炸要求的区域，1区为具有一级爆炸源的场所，2区是具有二级爆炸源的场所。还应该结合所在生产区域的通风情况进行划分，如果具有很好的通风系统，可以将通风等级相应地降低，如果不具备良好通风条件，则需要将区域按高危险等级进行划分。石油化工生产过程中，很少存在0区的危险场所，2区危险场所却比较多，需要在进行化工设计时尽量避免出现1区，可以对爆炸场所进行合理的规划。在局部位置采用机械通风可以有效地使爆炸气体浓度降低，在石油化工场区的死角、障碍物等部位，需要合理地提高爆炸危险区域等级。应用墙或护堤等障碍物控制比重大气体的扩散，将爆炸危险区域进行有效的限制。

5化工企业爆炸性气体危险区域范围

石油化工企业爆炸性气体危险区域的划分需要严格按照规范要求。根据释放源级别和生产场所在厂区中的位置、易燃易爆物质的性质、可以达到何种通风条件、是否存在障碍物等进行确定，还应该结合生产需要和运行经验进行整体性考虑。在生产厂房内部，可以采用厂房或车间划分爆炸危险范围，还应该结合化工生产实际情况。如果厂房内部空间比较大，而易燃易爆物质量较小，需要根据空间确定爆炸危险范围。如果生产厂房具有大于空气密度的易燃、易爆物质，需要保证生产厂房通风换气次数不低于每小时2次，保证通风换气不会受到限制。如果厂房高度超过1米，应该保证爆炸性气体浓度低于该气体爆炸下限值。如果厂房内含有比空气密度小的爆炸性气体，需在保证厂房屋面1米以下，或最高点下面2米区间的爆炸性气体混合物低于下限值。还应该考虑厂房易燃物质最大数量以每小时释放量的三倍进行计算，可不考虑事故发生时的爆炸的释放量。把与空气相对密度小于0.75的气体定义为轻于空气的气体，超过0.75爆炸性气体定义为重于空气气体。如果易燃易爆物质存在大量释放的可能性，并将气体释放到15米以外的区域，需要将该区域定义为2区，如果液体生产物料操作温度超过闪点，并存在着液体泄露的可能性，需要将爆炸危险区域合理地缩小。危险区域等级和范围确定应该按照规范要求，还应该考虑到易燃物质释放量、释放速率、气体密度、爆炸下限等，还结合石油化工企业地形特点和气候条件进行确定。但实际的化工产品生产过程中，采用的生产工艺、电气仪表、通风装置等方式不同，在化工设计过程中需要根据具体情况来确定，方可以将爆炸危险区域进行划分，可以为危险区域电气设备选型提供依据。

参考文献：

[1]刘进杰.石油化工企业电气防爆设计的探讨[J].通讯世界，2017(22):201-202.

[2]段永明.现代煤化工业项目防爆电气工程施工质量问题探析[J].山西建筑，2018,44(18):181-182.

作者:单永峰  单位:中国石油天然气股份有限公司广东石化分公司