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1、可燃性粉尘环境危险区域的划分及防爆电气设备的选型可燃性粉尘环境危险区坷Ia:UlJ分及盼爆电号设备硇选型宋皎(南通江山农药化工股份有限公司江苏南通226006)摘要:与爆炸性气体混合物的爆炸相比,可燃性粉尘爆炸具有易发生多次爆炸,破坏性强,容易造成人员中毒及灼伤等特点.根据可燃性粉尘混合物出现的频率和持续时间及粉尘层的厚度,可燃性粉尘环境危险区域分为2O区,21区,22区.可燃性粉尘环境用电气设备的选型主要是根据生产场所的危险区域等级和粉尘的最低着火温度来选择.关键词:粉尘;爆炸危险场所;防爆;电气设备;选型根据爆炸性物质的物态不同,爆炸危险场所分为气体爆炸危险场所和粉尘爆炸危险场所.在化工企
2、业中,气体爆炸危险场所比较普遍,爆炸性气体混合物发生的爆炸事故也比较常见,而粉尘爆炸事故则不为多见,因而说到爆炸危险场所,不少人认为就是气体爆炸危险场所,也都知道在气体爆炸危险场所要使用防爆电气设备,而对粉尘爆炸及爆炸性粉尘环境防爆电气设备的使用则缺乏应有的认识,对粉尘防爆的相关标准还不太了解,以至于对粉尘防爆特别是粉尘防爆电气设备的使用产生了一些认识上的误区,有的认为既然是防爆电气设备,就适用于所有的爆炸性危险环境,不管是爆炸性气体环境,还是爆炸性粉尘环境,选用的都是隔爆型,本质安全型等一些爆炸性气体环境用的电气设备,有的企业甚至还没有认识到粉尘爆炸的危险性,不知道在可燃性粉尘环境必须使用防
3、爆电气设备,这些错误的认识和做法,往往会导致一些粉尘爆炸事故的发生,如1987年3月15Et哈尔滨亚麻厂亚麻粉尘爆炸事故,造成58人死亡,177人受伤,2008年1月13日云天化国际化工股份有限公司三环分公司硫磺粉尘爆炸事故,造成7人死亡,7入重伤,25人轻伤.因此,化工企业特别是有固体粉碎,分离,除尘,干燥,清(吹)扫等工艺操作过程的企业,应充分认识粉尘爆炸的危险性,正确选用适用于可燃性粉尘环境的防爆电气设备.1粉尘爆炸的特点及危险性与爆炸性气体混合物的爆炸相比,粉尘爆炸具有以下特点及危险性:(1)容易发生多次爆炸.粉尘在第一次爆炸后产生的冲击波,会把沉积在设备或地面上的粉尘再次扬起,形成粉
4、尘云,从而可能引起二次爆炸,三次爆炸.(2)粉尘爆炸压力上升较缓慢,但持续时间长,释放的能量大,因此破坏性也更强.(3)粉尘爆炸容易引起粉尘不完全燃烧,燃烧生成物中含有大量的一氧化碳,有可能造成一氧化碳中毒.(4)粉尘爆炸时,因为粉尘粒子一边燃烧一边飞散,因此很容易造成人员灼伤.(5)粉尘爆炸所需的点火能量较高.由于粉尘燃烧是一种固体燃烧,其燃烧过程比气体复杂,点燃粉尘所需的能量比气体混合物爆炸所需的能量要大得多.2可燃性粉尘环境危险区域的划分科学,合理地划分粉尘危险区域是正确选用防爆电气设备的前提,GB12476可燃性粉尘环境用电气设备系列标准对可燃性粉尘环境危险区域的划分作了明确的规定,根
5、据可燃性粉尘混合物出现的频率和持续时间及粉尘层的厚度,可燃性粉尘环境分为3个区域:20区,21区,22区.粉尘危险区域是由粉尘释放源形成的,因此在划分粉尘危险区域范围时应首先确定释放源的位置及粉尘从释放源释放的可能性.粉尘释放源是指能向大气环境中释放或产生可燃性粉尘的地点或位置,分为三个级别:(1)粉尘云的连续存在:粉尘云持续存在或可能长期或短期经常出现的场所,如除尘设备,粉尘输送设备,简仓等设备内部;(2)1级释放源:在正常运行时,预计可能偶尔释放可燃性粉尘的释放源,如毗邻敞口袋灌包或倒包的位置周围;(3)2级释放源:在正常运行时,预计不可能释放可燃性粉尘,如果释放,也仅是不经常地并且是短期
6、释放的释放源,如需要偶尔打开并且打开时间非常短的人孔,或者是存在粉尘沉淀地方的粉尘处理设备.通常来说,粉尘云连续存在的场所可划为20区,1级释放源可划为21区,2级释放源可划为22区.2.120区在正常运行过程中,可燃性粉尘连续出现或经常出现,其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和/或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部.2O区范围包括爆炸性粉尘混合物长期持续地或者经常在管道,生产和处理设备内存在的区域.如果粉尘容器外部持续存在爆炸性粉尘混合物,则应划为20区,但无论是从职业卫生还是从安全生产角度来说,这种情况都是应该极力避免出现的.可能产生2O区的场所有:(1)粉尘容器内部场所;(
7、2)贮料槽,筒仓,旋风集尘器和过滤器;(3)粉尘传送系统;(4)搅拌器,粉碎机,干燥器等.2.221区在正常运行过程中,可能出现的粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入2O区的场所,该区域包括:与充入或排放粉尘点直接相邻的场所,出现粉尘层和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气混合物的场所.21区的范围包括可能出现爆炸性粉尘混合物的一些粉尘处理一CHEMICALSAFETY&ENVlRONMEN一?13?设备内部,由释放源形成的设备外部场所(一般指释放源周围1in的范围内).可能产生21区的场所有:(1)当粉尘容器内部出现爆炸性粉尘混合物时,为了操作而频繁移动或打开邻
8、近进出门的粉尘容器外部场所;(2)当未采取防止爆炸性粉尘混合物形成的措施时,在最接近装料和卸料点,送料皮带,取样点,卡车卸载站,皮带装卸点等的粉尘容器外部场所;(3)如果粉尘堆积且由于工艺操作,粉尘层可能被扰动而形成爆炸性粉尘混合物时,粉尘容器外部场所;(4)可能出现爆炸性粉尘云(但是既不持续,也不长时间,又不经常)的粉尘容器内部场所,例如自清扫时间间隔较长的筒仓内部(如果仅偶尔装料或出料)和过滤器的积淀侧.2.322区在异常条件下,可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在,或可燃性粉尘偶尔出现堆积,或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘混合物的场所,如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时,则应划
9、为21区.可能产生22区的场所有:(1)来自集尘袋式过滤器通风口的排气口,如果一旦出现故障,可能逸出爆炸性粉尘混合物;(2)很少时间打开的设备附近场所,或根据经验高于环境压力粉尘喷出而易形成泄漏的设备附近场所;启动设备,挠性连接可能会损坏等的附近场所;(3)装有很多粉状产品的存储袋,在操作期间,存储袋可能出现故障,引起粉尘扩散;(4)当采取了排气通风等措施防止爆炸性粉尘混合物形成时,一般划分为21区的场所可以降为22区场所.3可燃性粉尘环境用电气设备的选型3.1粉尘防爆电气设备的防爆型号介绍粉尘防爆电气设备外壳有两种不同的型式:A型和B型,这两种型式具有相同的保护水平,仅仅是外壳型式不同(A型
10、是欧洲标准,B型是北美标准);根据设备外壳防尘结构的不同又分为尘密外壳和防尘外壳,尘密外壳能够阻止所有可见粉尘颗粒进入外壳,防尘外壳不能完全阻止粉尘进入,但其进入量不会阻碍设备安全运行,粉尘不应堆积在该外壳内易产生点燃危险的位置上.粉尘防爆电气设备的防爆标志为DIP,DIP表示防粉尘点燃.设备型号格式为:以DIP开头,后面为该设备的外壳形式,所适用的危险区域级别,温度组别等,其中外壳形式为A型或B型,危险区域如上所述分为20区,21区,22区,温度组别采用与爆炸性气体环境温度分组相同的分组方法(T1一T6),如型号为DIPA22T4的粉尘防爆电气设备,表示该设备为粉尘防爆A型,适用于22区,其
11、温度组别为.r4(即最高表面温度不超过135C).3.2粉尘防爆电气设备的选型可燃性粉尘环境用电气设备的选型主要是根据生产场所的危险区域等级和粉尘的最低着火温度来选择.(1)根据粉尘环境区域和粉尘类型选型首先要确认粉尘是导电性粉尘还是非导电性粉尘,然后再根据粉尘环境危险级别来选择适用的类型.若选用A型设备,对导电性粉尘而言,20区,21区应选用的型号为DIPA20或DIPA21,22区应选用的型号为DIPA21(外壳防护等级要求为IP6x);对非导电性粉尘而言,20区,21区应选用的型号为DIPA20或DIPA21,22区应选用的型号为DIPA22或DIPA21.若?14?使用B型设备,对导电
12、性粉尘而言,2O区,21区应选用的型号为DIPB20或DIPB21,22区应选用的型号为DIPB21;对非导电性粉尘而言,2O区,21区应选用的型号为DIPB20或DIPB21,22区应选用的型号为DIPB22或DIPB21.(2)根据粉尘点燃温度选型防止粉尘点燃的主要措施之一是限制设备外壳的最高表面温度,对于A型设备,要求其最高表面温度不超过粉尘云最低点燃温度的2/3,当存在粉尘层厚度5ram时,其最高表面温度不应超过粉尘层厚度5mm的最低点燃温度数值减去75,取两者较小值.对于B型设备,要求其最高表面温度不超过粉尘云最低点燃温度的2/3,当存在粉尘层厚度至12.5mm时,其最高表面温度不应
13、超过粉尘层厚度为12.5mm的最小点燃温度数值减去25,取两者较小值.设备选型时,对于2O区使用粉尘层厚度可能超过5mm的A型设备,或粉尘层厚度可能超过12.5mm的B型设备,设备允许的最高表面温度必须进一步降低,并经实验室试验验证确定.4应注意的几个问题4.1不能将爆炸性气体环境用的防爆电气设备用于可燃性粉尘环境粉尘防爆电气设备的防爆原理是采用限制设备外壳的最高表面温度和采用尘密或防尘外壳来限制粉尘进入,以防止可燃性粉尘被点燃.该类设备将带电部件安装在有一定防护能力的外壳中,从而限制了粉尘进入,使引燃源与粉尘隔离来防止爆炸的产生.因此,对电气设备的外壳防护等级要求较高,如在22区导电粉尘环境
14、中使用的A型设备,其外壳防护等级要求为IP6X,即要求不能有灰尘进入外壳内.而爆炸性气体环境用的防爆电气设备外壳防护等级要求相对较低,拿使用比较普遍的隔爆型电气设备来说,其防爆原理是把设备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个外壳内,其外壳能够承受通过外壳任何结合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏,同时外壳结构间隙可冷却火焰,降低火焰传播速度或终止加速链,使火焰或危险火焰生成物不能穿越隔爆间隙点燃外部爆炸性环境,从而达到隔爆目的,其防爆性能与外壳防护等级并无直接的关系.根据隔爆型电机的基本技术要求,其电动机主体外壳防护等级不低于IP44,也就是说仅要求能防止直径不
15、小于1.0mm的固体物进人外壳,因此,如果将隔爆型电气设备用于可燃性粉尘环境,那么粉尘就有可能进入设备内部并堆积,这将影响电气设备的安全运行.4.2正确安装防爆电气粉尘防爆电气设备要正确安装,如不能损伤外壳和进线装置的完整及密封性能,有关通风孔道不能堵塞等.因为粉尘防爆电气设备外壳和进线装置的完整及密封性能至关重要,若安装不当,粉尘可能吸附于壳壁,绕组及绝缘零件的表面,影响散热和降低绝缘电阻,增大电路故障,从而影响其防爆性能及安全使用.4.3并用其他安全措施选用防爆电气设备仅仅是粉尘防爆的措施之,除正确选用防爆电气设备外,还应采取能有效预防和控制粉尘爆炸的其他措施,特别是在工艺设计上应尽可能采用本质安全防爆设计,提高生产装置的本质安全度.一一CHEMICALSAFETY&ENVlRONMEN一