爆炸危险区域划分的浅析

摘 要：本文利用作者在设计中运用规范的一些体会和经验，介绍了石化装置设计中，爆炸危险区域划分需遵照的规范要求和如何在不同的爆炸危险区域中选用不同防爆等级的电气设备。

关键词：防爆区域分类；划分；防爆电气设备选型

一、概 述

众所周知，易燃气体或蒸汽与空气的混合物遇到火花、电弧或危险高温就会被点燃，会形成燃烧或爆炸。

石油和化工企业要加工和处理易燃性液体或气体，石化工业的原料中有相当多的品种是易燃性的，如常用的原料中的石油、天然气、氢气是易燃性物质；半成品中的烃类化合物多数是易燃性物质；成品中的汽油、柴油等也是易燃性物质。这些易燃性物质在被加工、贮存的工程中不可避免的会从管道、反应器、贮罐中逸出或漏出，与空气中的氧气混合后形成爆炸性混合物，如果当时现场有点燃源，就会形成爆炸。爆炸产生的高温和冲击波，将会造成人员伤亡和财产的巨大损失。

由于上述特点，石化企业的防爆安全就成为企业的头等大事。为了防范这种工程爆炸，需在工程设计中采取相应的措施。工程设计上采用的防爆安全措施一般分两类，第一类称为一次防爆措施，如建筑物的防爆设计，通风设施等。第二类称为二次防爆措施，如选用防爆电气设备等。这些措施都需要增加工程的投资，其设备费用、安装费用都高于普通电气产品，且平时的运行和维护都比普通电气设备难度大。如何在设计中正确划分爆炸危险区域，合理地按级选用防爆电气设备，事关企业的安全和工程投资的合理。

二、爆炸危险区域的划分

对于一个化工厂或其中的某一个装置，如果由于它的原料、产品有易燃性物质，就把整个厂区或装置都认定为爆炸危险场所，是极不经济的，显然也是不合理的。

易燃性物质的出现形成了一个潜在的爆炸性环境。所谓潜在的，就意味着它们并不是时刻出现的，有的出现频率高，有的出现频率低。在这种情况下，就存在危险性大的场所和危险性小的场所。因此，就有必要对这些危险场所进行的“场所分类”。分类的目的就在于运用统计学的原理，按照场所中气体环境出现的频率和存在的时间的长短，将场所的危险程度分类，以便按照危险区域类型采用不同的防爆措施。

爆炸危险性场所的分类，应由主导专业的设计人员提出易燃性介质的性质及其释放源的位置；由电气的设计人员根据有关规范，来划分爆炸危险区域。场所分类对工程设计很重要，为了尽量准确地划分区域，在根据有关标准和规范划分的同时，还应参考以往的经济和行业的特点。既要保证生产装置的安全可靠，又要避免人为提高爆炸危险区域等级，而造成工程投资浪费。

爆炸危险场所的划分首先要查找和确定释放源，根据释放源的等级，划分爆炸危险区域，然后还应结合释放源所在处的通风条件调整区域划分。

1.查找和确定释放源

在每个工程项目中，每一台加工设备(如罐、泵、容器等)，其内部若含有易燃性物料，则易燃性气体或液体的排入口、取样点、泄漏的阀门等，都视为释放源，那么该类设备中含有的易燃性物料会将向周围的环境中释放。在场所分类中，首先应按易燃物质的释放频繁程度和持续时间长短确定释放源的等级。根据规范规定共分为三级：

a.连续级释放源：预计长期释放或短时频繁释放的释放源，可划为连续级释放源。

如：没有用惰性气体覆盖的固定顶盖贮藏罐中的易燃液体的表面；油、水分离器等直接与空气接触的易燃液体的表面；经常或长期向空间释放易燃气体或易燃液体的蒸汽的自由排气孔或其它孔口等。

b.第一级释放源：预计正常运行时周期或偶尔释放的释放源，可划为第一级释放源。

如：正常运行时会释放易燃物质的泵、压缩机和阀门等的密封处；正常运行时，会向空间释放易燃物质、安装在贮有易燃液体的容器上的排水系统；正常运行时会向空间释放易燃物质的取样点。

c.第二级释放源：预计在正常运行下不会释放，即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源，可划为第二级释放源。

如：正常运行时不能出现释放易燃物质的泵、压缩机和阀门的密封处；正常运行时不能释放易燃物质的法兰、连接件和管道接头；正常运行时不能向空间释放易燃物质的安全阀、排气孔和其它孔口处；正常运行时不能向空间释放易燃物质的取样点。

d.多级释放源：由上述两种或三种级别释放源组成的释放源。

2.爆炸危险区域的划分及范围

爆炸危险区域的划分是根据爆炸性混合物出现的频繁程度和持续时间确定的，分为0区、1区、2区。

根据工艺专业等相关专业提供的爆炸危险区域划分条件和释放源的等级划分爆炸危险区域：

a.存在连续级释放源的区域可划为0区；

b.存在第一级释放源的区域可划为1区；

c.存在第二级释放源的区域可划为2区。

在障碍物、凹坑和死角处,应局部提高爆炸危险区域等级。

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。

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，当厂房的内空间大，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。

在确定危险区域的范围时，根据规范，由于易燃物质的比重的不同，划分的范围也会不同，主要分为比空气重和比空气轻两大类。周围的环境也会影响到危险区域的范围，这里主要分为通风良好与通风不良两种情况确定。当通风良好时，应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。局部机械通风在降低爆炸性气体混合物浓度方面比自然通风和一般机械通风更为有效时,可采用局部机械通风降低爆炸危险区域的等级。利用堤或墙等障碍物，限制比空气重的爆炸性气体混合物的扩散，可缩小爆炸危险区域的范围。

在爆炸危险区域划分后，应对其结果画出“爆炸危险区域划分图”,作为在该区域范围内的电气设备的选型依据。

三、爆炸危险场所防爆电气设备选型

在选择使用于爆炸危险场所的电气设备前，应首先明确以下内容：在区域划分中有两个场所要特别引起注意，一是装置区内的变配电所，应尽量布置在爆炸危险区域范围以外，当为正压室时，可布置在1区、2区。

对于易燃物质比空气重的爆炸性气体，位于爆炸危险区域场所1区、2区附近的变配电所，设计中其室内外地坪高差应大于0.6m。

1. 爆炸危险场所环境的类别

不同的爆炸性介质其电气设备的防爆结构要求是不一样的。我们通常在说的防爆设备大多指的是爆炸性气体环境中使用的，如dⅡBT4、dⅡCT6等等；而爆炸性粉尘环境的防尘结构标志为DP电气设备，主要应用于可燃性非导电粉尘和可燃纤维的11区环境；尘密结构标志为DT的电气设备主要应用于爆炸性粉尘10区环境及其它爆炸性粉尘11区环境。

2.环境中爆炸性气体混合物的爆炸级别

环境中爆炸性气体混合物的爆炸级别，即ⅡA、ⅡB、ⅡC，这是相应于设备的最大试验安全间隙和最小点燃电流比的分级。其级别根据产生爆炸性气体的介质不同而不同，如丙烷属ⅡA、乙烯属ⅡB、乙炔和氢属ⅡC等。从ⅡA到ⅡC随着防爆电气设备的最大试验安全间隙和最小点燃电流比的逐级减小而其防爆要求逐级提高。

3.环境中爆炸性气体混合物的组别或引燃温度

这是易燃性物质的气体或蒸汽与空气形成的混合物的规定条件下被热表面引燃的最低温度。从组别T1到T6随着引燃温度的降低，其电气设备的防爆要求逐级提高。

在考虑以上几条基本要求后，对有些必须布置在爆炸危险区域内的电气设备，选用的防爆电气的级别和组别，不应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。当存在有两种以上易燃性物质形成的爆炸性气体混合物时，应按危险程度较高的级别和组别选用防爆电气设备。

四、工程实例

在某项目中，由于厂房结构的特殊性，必然给爆炸危险区域的划分带来一定的特殊性。该厂房长度约为50米，宽为42米，共有三层；工艺专业提出的释放源所在的房间均是三面有防爆墙，一面空的半封闭式结构，厂房的其他房间则为全封闭式结构。为了防止易燃物质向相邻的房间漫延，我们首先采用的措施是把与释放源房间相通的房间做成正压室，由于正压室的气压比其他的房间的气压都要高，这样释放源就很难进入到此房间，从而有效的进行了隔离，防止了易燃物质的扩散。另外半封闭式房间内的设备（泵类、容器、换热器等）均为二级释放源，以泵类为例，依据规范，爆炸危险区域的半径应为15米，由于释放源的位置比较靠外，这样爆炸危险区域势必要划到厂房外，并由于易燃物质的比重比空气要重，且释放源的位置虽然接近于厂房内地坪，但是由于房间结构的特殊性，所以我们考虑到厂房外部分，上层危险区域将影响到下层的危险区域的划分，从而最终有可能会影响到地面部分的划分，所以可能导致为避开爆炸危险区域有些设备的位置将会调整，或在区域内选用防爆型的设备。

五、结束语

有关爆炸危险区域环境内，除了爆炸危险区的划分、电气设备的选型等内容，还有许多不同于普通环境的要求，如电气线路的设计安装等都有特殊的要求，国家规范和有关设计手册都有严格的标准和详细的介绍。文中所写内容纯属本人对规范的一些理解和工作中的一些体会，如有不当之处，请各位专家批评指正。