浅淡化工企业防爆设备管理

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摘要：无论在日常生产过程中，还是检维修、保养和改造过程中,化工企业都存在临时使用防爆设备的情况。众所周知，化工企业内存在爆炸性气体环境，在这种环境中必须使用防爆设备。通常爆炸性气体环境又划分为不同的爆炸危险区域等级，不同的环境等级对设备的防爆类型要求不同；如果错误地使用了不符合爆炸危险区域等级的防爆设备，就可能会导致安全事故。本文通过一家化工企业在临时使用防爆设备时，由于使用了错误类型的防爆设备导致发生安全事故的例子来探索化工企业对在爆炸性气体环境中如何正确选择符合爆炸危险区域等级要求的防爆设备，如何在日常工作中做好对临时使用防爆设备的安全管理来确保化工企业的安全生产。

关键词：化工企业；临时使用；防爆设备；安全管理

2016年3月3日，某石化仓储公司发生了一起汽油储罐闪爆并着火燃烧的事故。当天中午12时30分，该公司现场操作班的班长接到对固定顶结构的T2510汽油储罐实施清罐作业的指令后，带领3名操作员到现场将T2510汽油储罐内剩余的少量汽油使用电泵抽到槽车内；下午约13时许将储罐内汽油抽完。此后，1名现场操作员拆掉储罐的下部人孔口盖板，观察储罐内是否还有余料；另一名操作员拆掉储罐底阀的端板，准备收集尾料。约13时30分确认该汽油储罐内无物料后，指令槽车出库过磅。完成上述工作步骤后，当班班长又带领2名操作员在已经拆掉盖板的T2510汽油储罐的下部人孔口处临时安装了一台防爆风机，经检查合格后通知电工送电。当防爆风机启动的瞬间，现场一名操作员听到防爆风机处有异常声音，抬头看见防爆风机上出现一团明火，紧接着发生储罐闪爆并着火。接警后，企业专职消防队迅速到达现场，及时扑灭了这起火灾。在这起事故中，为什么使用防爆风机会导致爆炸事故呢？到底是防爆风机有故障，还是人为的操作失误，事故中的原因值得思考和探讨。以下通过对爆炸性气体环境和防爆设备选型来阐述引发化工企业爆炸事故的相关知识及发生事故的原因。

1爆炸性气体环境的分类

又称化学加工工业，泛指生产过程中化学方法占主要地位的过程工业。人们常将生产、储存、使用、经营、运输危险化学品的单位，即危险化学品生产经营单位，简称为化工企业。在化工企业中生产、储存和使用大量的危险化学品，这些危险化学品中许多为易燃易爆类的危险化学品，会挥发出易燃易爆的气体，如果积聚就会形成爆炸性气体环境。1.1爆炸性气体环境区域划分作者:单位:现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014)第3.2.1条规定：爆炸性气体、可燃蒸气与空气混合形成爆炸性气体混合物的环境，按其出现的频繁程度和持续时间可分为以下3个区域等级：(1)0级区域(简称0区)，在正常运行情况下，爆炸性气体混合物连续出现或长期出现的环境。正常运行是指正常的开车、运转、停车，可燃物质产品的装卸，密闭容器的开闭，安全阀、排放阀以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。非正常运行情况是指有可能发生设备故障或误操作的情况。(2)1级区域(简称1区)，在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。(3)2级区域(简称2区)，在正常运行时不太可能出现爆炸性气体混合物的环境，即使出现也是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。从本条规定中可以看出本起事故中汽油储罐在正常运行时，储存汽油后会出现挥发，产生爆炸性气体，并且连续长期出现，可将储罐内部划为0区；而储罐顶部因存在呼吸阀、排气孔使少量汽油的挥发气体溢出，导致在呼吸阀、排气孔的周边可能出现爆炸性气体混合物，但由于储罐外部比较空旷，通风良好，出现的爆炸性气体混合物容易扩散，通过空气稀释爆炸性气体浓度，从而降低到混合物的爆炸极限浓度的下限以外，转变成相对安全的非爆炸危险区域，因此，可将储罐顶部呼吸阀、排气孔周边一定范围内划分为1区；储罐外部四周的其它部分，则可能在故障情况下出现或者短时存在的爆炸性气体混合物，可将之划分为2区。1.2气体的释放源级别划分作者:单位:根据国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014)第3.2.3条规定：释放源应按可燃物质的释放频繁程度和持续时间长短分为连续释放源、一级释放源、二级释放源，释放源的分级应符合下列规定：(1)连续级释放源应为连续释放或预计长期释放的释放源。下列情况可划分为连续释放源：a．没有用惰性气体覆盖的固定顶盖贮罐中的易燃液体的表面；b．油、水分离器等直接与空间接触的易燃液体的表面；c．经常或长期向空间释放易燃气体或可燃液体的蒸气的自由排气孔和其它孔口。(2)一级释放源应为在正常运行时，预计可能周期或偶尔释放的释放源。下列情况可划为一级释放源：a．在正常运行时，会释放可燃物质的泵、压缩机和阀门等的密封处；b．贮有可燃液体的容器上的排水处，在正常运行时，当水排掉时，该处可能会向空间释放可燃物质；c．正常运行时，会向空间释放可燃物质的取样点；d．正常运行时，会向空间释放可燃物质的泄压阀、排气孔和其他孔口。(3)二级释放源应为在正常运行时，预计不可能释放，当出现释放时，仅是偶尔和短期释放的释放源。下列情况可划为第二级释放源：a．正常运行时，不能出现释放可燃物质的泵、压缩机和阀门的密封处；b．正常运行时，不能释放可燃物质的法兰、连接件和管道接头；c．正常运行时，不能向空间释放可燃物质的安全阀、排气孔和其它孔口处；d．正常运行时，不能向空间释放可燃物质的取样点。从本条规定中可以看出本起事故中汽油储罐在正常运行时，储罐内部储存的汽油后会产生挥发，因此储罐内部为连续级释放源；而储罐的顶部存在呼吸阀、排气孔的周边为一级释放源；储罐外部四周的其它部分为二级释放源。储罐下部的人孔口在拆掉盖板打开人孔口前为二级释放源；但当拆掉盖板打开人孔口后，该处与储罐内部一样属于符合没有用惰性气体覆盖的固定顶盖贮罐中的易燃液体的表面，应确定为连续级释放源。根据国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014第3.2.5条的规定，存在连续级释放源的区域划分为0区，存在一级释放源的区域划分为1区，存在二级释放源的区域划分为2区。因此储罐下部的人孔口处在打开前属于2区，打开后为0区。1.3爆炸危险区域范围作者:单位:根据国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014)附录B.0.1第3款的规定：对于可燃物质重于空气的贮罐，爆炸危险区域的范围划分宜符合下列规定：(1)固定式贮罐，在罐体内部未充惰性气体的液体表面以上的空间可划分为0区；(2)以放空口为中心，半径为1.5m的空间和爆炸危险区域内地坪下的坑、沟可划分为1区；(3)距离贮罐的外壁和顶部3m的范围内可划分为2区；(4)当贮罐周围设围堤时，贮罐外壁至围堤，其高度为堤顶高度的范围内可划分为2区。在本起事故中，由于汽油挥发出的气体比空气重，当拆掉盖板打开储罐的下部人孔口之前，贮罐的爆炸危险区域范围如下图1所示：由于储罐的人孔口的直径通常为DN450～600mm，而储罐的排气口直径通常为DN50~100mm，并且通常安装有呼吸阀或对储罐内充氮气进行保护。当拆掉盖板打开储罐的下部人孔口之后，挥发出来的气体量远大于通过排气口挥发的气体量，因此不能将人孔口与排气口同等对待，储罐的人孔口周边一定范围内应当按0区对待。

2爆炸性气体环境的设备选型

化工企业的固定设备通常由具有化工设计资质的设计院设计设备选型，大型的化工企业在建设过程中还聘请了专门的设备工程师进行监督检查，因此对于化工企业的固定设备的选型能够保证符合爆炸危险区域的要求。但对于临时设备的管理则存在漏洞，对设备的防爆等级是否满足爆炸危险区域的要求重视不够，导致员工认为只要是防爆设备就可以使用在爆炸危险区域的误解，出现错误使用不符合爆炸危险区域要求的防爆设备的情形。现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014)第5.2.2条的规定，适用0区的设备可以使用在1区和2区内，适用1区的设备可以使用在2区内；但适用1区和2区的设备不能使用在0区内，2区的设备不能使用在0区和1区内。如果错误地使用不符合爆炸危险区域要求的防爆设备，就可能会导致安全事故。现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014)第5.2.3条的规定：防爆电气设备的级别和组别不低于该爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别，电气设备允许的最高表面温度不超过可能出现的任何气体或蒸气之间引燃温度。从本条规定中可以看出适用气体/蒸气分级IIC级的设备可以适用于IIA、IIB级，IIB级的设备可以适用于IIA级，但不能将IIA级的设备适用于IIB、IIC级，也不能将IIB级的设备适用于IIC级，否则将会发生安全事故。从本条规定中可以看出温度组别T1级的电气设备可以适用于T1~T6级，T2级的设备可以适用于T2~T6级，但不能将T2级的设备适用于T1级，不能将T6级的设备适用于T1~T5级，否则可能会发生安全事故。从上述规定可以看出爆炸性气体环境中的设备选型需要根据爆炸危险区域、爆炸性气体级别、设备的最高表面允许温度以及气体/蒸气引燃温度来确定。例如一台防爆标志为“ExdIICT4”的设备(见下图2)为隔爆型、适用于1区(可适用于2区)，适用于IIC级(可适用于IIA、IIB级)、电气设备允许的最高表面温度135℃的环境。示例：液体0区排气孔，1区围堤坑，1区地坪3.0mR1.5m2区2区图1爆炸危险区域范围图在本起事故中，该公司使用的防爆风机的防爆标志为“ExdIIBT4”，该防爆风机为适用于1区的隔爆型风机，气体/蒸气分级为IIB类，允许的最高表面温度为135℃的设备。前面已经分析得出，当拆掉盖板打开人孔口后，储罐的人孔口周边一定范围内应当按0区对待；同时，从国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014)附录C中查出，石油(包括车用汽油)，应使用气体/蒸气分级为IIA类，温度组别为T3的防爆设备。本起事故中将适用于1区等级的设备错误地用于0区，将温度组别为T4级的设备错误地适用于T3级。因此，本起事故的直接原因是临时使用的防爆设备不符合爆炸危险区域要求，属于使用了错误设备。

3临时使用防爆设备的安全管理

前面，我们分析了一家化工企业临时使用了错误的防爆设备导致发生安全事故的原因，那么在日常工作中化工业企应当如何对临时使用防爆设备进行安全管理，避免发生类似的事故呢？我们认为应当做好如下安全管理工作。3.1做好防爆知识的教育培训作者:单位:对包括外包工程人员在内的员工进行爆炸性气体环境的划分和防爆设备分类方面的教育培训，具体为：(1)对企业生产储存装置现场的爆炸性气体环境进行划分，对员工进行教育培训，让员工牢记各个爆炸危险区域的类别；或者通过举例的方式让员工能够清楚爆炸性气体环境的分类，自行判断企业内哪些区域为0区、1区和2区。(2)通过将企业现有各类防爆设备以图片展示的形式让员工能够读准设备防爆标志的文字含义，掌握防爆设备的类型以及适用的爆炸危险区域范围。(3)通过招聘和内部培养的方式配备精通防爆设备的专业防爆人员负责企业的防爆设备的检查和检测，并对相关员工进行防爆设备知识的教育培训。(4)教育培训之后进行必要的考试或现场考核，以确保员工能够准确的对爆炸性气体环境的区域进行划分、掌握防爆设备的类型及适用范围。3.2进行防爆设备标识化管理作者:单位:对企业现有的，特别是对可移动的防爆设备进行清查，在设备上直接标识或设置标识卡，注明适用哪类防爆区域，禁止使用区域等，实行可视化管理。对新采购的防爆设备在入厂时做好标识。对外来的防爆设备安排专业防爆人员进行入厂检查，确认适用的区域范围，并进行标识。3.3做好维修和保养后的防爆设备的防爆认定防爆设备进行维修和保养后，可能会出现防爆间隙接合面或结构间隙超过规定值、隔爆外壳严重变形或出现裂纹、隔爆接合面严重锈蚀或有凹坑、连接螺栓没有压紧而达不到不传爆的要求、电缆进出线口没有使用合格的密封胶圈或根本没有密封胶圈、不用的电缆接线孔口没有使用合格的密封挡板或根本没有密封挡板、配件安装不到位或丢失等等导致设备的防爆功能失效的情形。因此，对维修和保养后的防爆设备应由专业防爆人员进行防爆认定，确保防爆设备的防爆功能完好。3.4做好爆炸性气体环境区域的风险分析，注明使用防爆设备的类型在有爆炸危险区域进行动火、进入受限空间、临时用电、吊装等工作需要临时使用防爆设备的场所办理相关票证时，在票证单上的风险分析栏注明爆炸危险区域的类别和使用防爆设备的级别，以避免错误使用不符合防爆等级要求的防爆设备。3.5必要的临时措施作者:单位:当出现现有的临时设备级别不能符合爆炸危险区域等级要求而又必须使用时，可采取一些必要的临时措施，确保符合爆炸危险区域等级的要求。就本起事故来说，可将防爆标志为“ExdIIBT4”的防爆风机安装在T2510汽油储罐下部人口10m之外的上风侧，通过送风筒将风输送到T2510汽油储罐内。这项措施实质上将防爆风机从本起事故中的0区场所转移到1区或1区之外的场所使用，满足这台防爆风机的适用条件。在化工企业中通常可采取临时措施有：(1)采用符合防爆要求的气体驱动或液体驱动的设备。(2)给非防爆设备制作一个铁制高强度的密封外壳，外壳的接合面或结构间隙必须达到一定的规定数值，如接合面达到25mm以上，孔洞口严格密闭，满足隔爆型防爆设备的要求。(3)给非防爆设备制作一个基本密封的箱子，装上压力表，通过压缩空气或空气压缩机供气、通过氮气装置供气等，保持箱内的气体压力高于外部的压力。(4)根据现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计规范》[1](GB50058-2014)第3.2.5条的规定：当通风良好时，可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。加强通风，改变设备安装处的爆炸危险区域等级，以满足防爆设备的使用环境。(5)通过使用送风机创造一个安全的环境，确保该环境内无爆炸性气体或不会出现爆炸性气体，将设备安装在此环境之中。(6)将非防爆设备安装在无防爆要求的安全区域，将低于爆炸危险区域等级要求的防爆设备安排在远离爆炸危险区域等级场所一定距离的上风侧，设置实时检测爆炸性气体浓度的仪器，并采取联锁控制和专人监护措施。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部,K中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50058-2014爆炸危险环境电力装置设计规范[S].北京：中国标准出版社，2014.

作者:鲍传宝 单位:广东省危险化学品应急救援东莞基地