电气防爆技术培训.ppt

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1、2013-1-21,防爆基础知识,事故案例,2000年2月11日15时40分左右，江西樟树市一个体加油站发生火灾，死亡6人，炸塌小楼一座。加油站为砖混结构三层楼房，地下一层，地上二层。地下一层建筑面积108平方米，有两个10立方米柴油罐，一个6立方米汽油罐，3立方米空罐一个，及10余个油桶。地上一层建筑面积为57.26平方米，有一个5立方米柴油罐，两台加油机和卧室；地上二层为两间住房，面积与地上一层相同。油罐设在密闭地下室内，室内灯管不防爆，卸油泵也是用不防爆的水泵，且采用敞口喷溅式卸油，卸油时罐室内油气浓度较大，遇电器打火，引发爆炸。 本案油罐设在室内，爆炸危险区域使用非防爆电气设备，且采用

2、危险的操作方式，是严重的违规建设，导致事故的发生。,事故案例,2007年7月27日8时55分左右，山东博丰大地工贸有限公司发生爆炸事故，造成2人死亡。山东博丰大地工贸有限公司位于敬仲镇工业区，职工人数100人，主要产品为甲醛、乙醛、季戊四醇，副产甲酸钠、甲酸钙。2007年7月23日，公司生产经理齐建军联系无资质施工队负责人许金年为本公司一新建的季戊四醇母液沉降罐进行除锈防腐。双方签定安全合同后，7月25日下午许金年带领操作工陈光亮、陈长军开始除锈作业。7月27日早上，许金年安排陈光亮、陈长军轮流进罐作业，二人在未启用罐底部空气压缩机的情况下进行防腐作业。8时55分左右，该罐突然发生爆炸，造成2

3、人受伤，后经抢救无效死亡。 山东博丰大地工贸有限公司在防腐施工前及防腐作业过程中，未按规定对罐内前期涂刷的防腐涂料挥发的可燃气体进行检测分析，且施工人员违规使用非防爆照明灯具、抽风机等电器，致使罐内达到爆炸极限的可燃气体遇电火花发生爆炸。,近年来，随着党和国家政府对安全生产管理的进一步深入，石油、海洋石油、石油化工和化学工业等行业在争创效益的同时，以人为本、安全生产的意识正在逐步提高。因此，爆炸危险场所的电气设备、仪器仪表和照明设备（简称电气设备）等在采购、设计、安装、使用和维修后的防爆安全性能已经越来越得到这些行业的重视。 类非矿用防爆电气设备（工厂用防爆电气设备）90%是用于石油、海洋石油

4、、石油化工、化学工业和制药等行业（简称石化行业）,这些行业中的危险化学品作业场所存在的易燃易爆气体/蒸气种类繁多（目前世界上已经定性的有大约4000余种，其中定量的有1900余种），生产、储存、运输等环节工艺装备复杂多变，释放源种类繁多，爆炸危险因素难以分析判定。所以如何全面正确认识电气防爆安全技术，是我们这次交流的内容。,一.爆炸基本理论 爆炸定义：由于氧化反应或者其他放热反应而引起压力和温度的骤升现象 物理性爆炸：由于物质的体积膨胀,引起压力和温度的骤升造成容器外壳 破损，产生爆炸 简单化学爆炸：因受外界振动引起某些物质自身分解产生 压力，温度骤升现象. 复杂化学性爆炸：因受外界压力触发，

5、炸药会自身分解氧 气，引起氧化反应，造成压力、温度骤升现象 爆炸 化学性爆炸 化工生产的各类化学反应（如硝化、脂化、聚合、催化、 氧化等等）引起爆炸 因工艺条件（温度、压力、速率等）失控，引起压 力、温度骤升现象。（在反应釜、反应塔内） 爆炸性混合物爆炸：因生产用的反应釜、泵、阀门管道等 泄漏出的易燃物质，与环境中空气混和成爆炸性混 合物，一旦被电气火花点燃，引起环境的压力和温 核爆炸 度骤升现象,爆炸危险场所定义：,在大气条件下，气体、蒸气或雾状、粉尘或纤维状的可燃物质与空气构成的混合物，在该混合物中点燃后，燃烧或爆炸将传遍整个未燃混合物的场所。 防爆电气设备定义： 按规定条件设计制造而不会

6、引起周围爆炸性混合物（爆炸危险场所）爆炸的电气设备。,爆炸三要素：,二.与防爆电气有关的爆炸技术参数 1.爆炸极限 爆炸性混合物中的易燃物质与空气的比例，并不是什么比例都会点燃引起爆炸的，只有在某一个范围内，如氢气的爆炸极限是4%75%。其中4%是氢气的爆炸下限，75%是氢气的爆炸上限。 2.自燃温度 爆炸性混合物除用火花可以点燃，也可以用加热温度来点燃，凡能引起爆炸性混合物爆炸的最低温度，称为自然温度。如氢气的自然温度为560 ,3.爆炸压力 爆炸性混合物在爆炸极限内被点燃后引起爆炸，必然会产生冲击压力波，它的最大压力值称为爆炸压力： 由于大气压力是一个大气压，所以无论易燃物质压力多高，要形

7、成爆炸混合物，必须在一个大气压下。因此，爆炸压力是在一个大气压下（初始压力为0）爆炸性混合物产生的最大压力。不同的爆炸性混合物爆炸压力是不一样的，在0.8MPa左右。 但是由于爆炸性环境空间很大，如果爆炸性混合物不能全部爆炸完，则还会连续传遍整个未燃的爆炸性混合物，会引起压力增加现象。也就是二次、三次甚至更多次爆炸，每次的爆炸压力，是爆炸性混合物被前一次爆炸压力预压后压力（初始压力）的倍数。,4.最大试验安全间隙（MESG） 在标准规定试验条件下，壳内所有浓度的被试验气体或蒸气与空气的混合物点燃后，通过25mm长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔两部分之间的最大间隙。 5.最小点

8、燃电流比（MICR） 各种气体或蒸气与空气的混合物的最小点燃电流对甲烷与空气的混合物的最小点燃电流之比。 6.最小点燃能量（MIE） 在规定的试验条件下，能点燃最易点燃被试验气体或蒸气与空气的混合物的最小能量。,爆炸性混合物的爆炸技术参数举例,四.爆炸性环境用电气设备的分类及分组,1.爆炸性环境用电气设备的分类 分三大类 类：煤矿瓦斯气体环境 类：除煤矿瓦斯气体之外的其他爆 炸性气体环境 类：除煤矿以外的爆炸性粉尘环境,2.爆炸性环境用电气设备的分级 1.爆炸性气体环境电气设备的分级 （1）按最大试验安全间隙分级（MESG） MESG=1.14 (mm) 煤矿井下甲烷，为类不分级，标志 0.9

9、MESG1.14 (mm) 为类A级，标志为A 代表气体丙烷 0.5 MESG 0.9 (mm) 为类B级，标志为B 代表气体乙烯 MESG0.5 (mm) 为类C级，标志为C 代表气体氢气 （2）按最小点燃电流比分级（MICR） 最小点燃电流：在规定的试验条件下，对电阻电路或电*电路 用火花试验装置进行3000次火花试验。能够发生点燃的最小电流。 最小点燃电流比（MICR）：各种气体或蒸汽与空气的混合物 的最小点燃电流对甲烷与空气的混合物的最小点燃电流之比。,MICR=1 煤矿井下甲烷，为类不分级，标志 0.8MICR1 为类A级，标志为A 0.45MICR0.8 为类B级，标志为B MIC

10、R 0.45 为类C级，标志为C 2.爆炸性粉尘环境电气设备的分级 类A级 可燃性飞絮 如棉纤维、亚麻纤维 类B级 非导电性粉尘 如玉米粉、糖粉 类C级 导电性粉尘 如镁粉、铝粉、火药、炸药性粉尘,3. 类防爆电气设备最高表面温度的分组 按易燃物质的引燃温度（自燃温度），分为六组，具体范围为：,表2-3 爆炸性气体分类、分级、分组举例表,五.爆炸危险场所的分类、分级 1.分类 按爆炸危险场所存在易燃物质与空气混合的状态，分为爆炸 性气体危险场所和爆炸性粉尘危险场所两大类。 2.分级 （1）爆炸性气体危险场所 按爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间分三个区域 1）0级区域：在正常情况下，爆炸

11、性气体混合物，连续地、时间频繁出现或长时间存在的场所。,2）1级区域：在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所。 3）2级区域：在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正常情况下偶尔短时间出现。 （2）爆炸性粉尘危险场所 按可燃性粉尘和空气混合物出现的频率和持续时间及粉尘层厚度分为三个区域。 1）20级区域：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。 2）21级区域：在正常运行过程中可能产生可燃浓度的可燃粉尘与空气混合物的场所 3）22级区域：在正常运行下，可燃性粉尘与空气混合物不能出现，

12、仅在异常条件下，可燃粉尘偶尔出现并且只是短时间存在的场所。,六.防爆电气设备的保护等级（EPL) 设备的保护等级（EPL）：依据设备成为点燃源的可能性及区别爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境和有甲烷的煤矿爆炸性环境的差别而规定的保护等级。 Ga：气体环境，具有“很高”的保护等级，在正常运行过程中、在预期的故障条件下或者在罕见的故障条件下不会成为点燃源。 Gb：气体环境，具有“高”的保护等级，在正常运行过程中、在预期的故障条件下不会成为点燃源。 Gc：气体环境，具有“加强”的保护等级，在正常运行过程中不会成为点燃源，也可采取附加保护，保证在点燃源有规律预期出现的情况下（例如灯具的故障），不会点燃。,

13、Da：粉尘环境，具有“很高”的保护等级，在正常运行过程中、在预期的故障条件下或者在罕见的故障条件下不会成为点燃源。 Db：粉尘环境，具有“高”的保护等级，在正常运行过程中、在预期的故障条件下不会成为点燃源。 Dc：粉尘环境，具有“加强”的保护等级，在正常运行过程中不会成为点燃源，也可采取附加保护，保证在点燃源有规律预期出现的情况下（例如灯具的故障），不会点燃。,防止爆炸发生的基本方法,避免形成爆炸性环境 理想的方法 如建筑物的防爆设计，化工厂常常采用有房顶无墙壁的厂房，改善自然通风效果，或者采用强制通风，使环境中的可燃物质的浓度低于爆炸下限，达到避免爆炸危险的目的。 排除/削除可能的点火源 实

14、际的方法 如果爆炸性危险环境不可避免，则在环境中消除点燃源。国家标准规定，在爆炸危险场所必须使用防爆电气产品等。,七.防爆电气设备的防爆原理及防爆型式,1.间隙防爆原理（d） 一个外壳能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并有一个或几个金属面缝隙可以阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性气体混合物传播，达到防爆要求。 2.小于点燃能量防爆原理（ia/ib） 有效降低电气电路的电压、电流、储能元件的数值，保证电路正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应能量，都低于规定的爆炸性气体混合物最小点燃能量，达到防爆要求。,3.阻止点火源与爆炸性混合物相接触防爆原理（p、o、q、m、h） 采取有效可靠措施（

15、如通风、充油、充砂、浇封、气密），使点火源与周围爆炸性气体混合物隔离，达到防爆要求。 4.在特定的条件下提高电气设备的电气安全措施 防爆原理（e、n） 在正常工作时不会产生电火花和热效应的电气设备，进一步提高电气安全措施，达到防爆要求。,隔爆型电气设备(d),隔爆型电气设备是指具有隔爆外壳的电气设备，防爆标志为“d”。隔爆外壳是指能承受内部的爆炸压力，并能阻止爆炸火焰向周围环境传播的防爆外壳。 电气设备外壳的内部由于呼吸作用会进入周围的爆炸性气体混合物，当设备产生电火花及危险高温时，将引燃壳内的爆炸性气体混合物，形成巨大的爆破力及冲击波。一方面隔爆外壳应能承受内部的爆炸压力而不破损；另一方面隔

16、爆外壳的接合面应能阻止爆炸火焰向壳外传播点燃周围的爆炸性气体混合物。因此隔爆外壳应有耐爆性及隔爆性两种特性。,技术特征：隔爆外壳有足够强度 隔爆面结构参数符合要求,增安型电气设备(e),增安型电气设备是指对正常条件下不会产生电弧或电火花的电气设备，进一步采取措施，提高其安全程度，防止电气设备产生电弧、电火花及危险高温的电气设备。其防爆标志为“e”。,增安型电气设备是采取了以下结构措施来提高电气设备安全性的： 1、有效的外壳防护；2、电路的可靠连接；3、增大电气间隙和爬电距离；4、限制设备的温升；5、提高绝缘性能。,浇封型电气设备(m) 电气设备的一种防爆型式。在这种防爆型式中，将产生点燃爆炸性

17、混合物的火花或过热的部分封入复合物中，使它们在运行或安装条件下不能点燃爆炸性混合物。防爆标志为“ma/mb”。 复合物为：热固性的、热塑性的，环氧树脂（冷固）或弹性物质，有或无填充剂和/或添加剂，在固化后认为是复合物。复合物材料在性能上应能承受设备在运行时和工作/故障发热温度。 复合物的浇封工艺和要求应满足标准。,技术特征：用浇封化合物将电气部件整体浇封。 应用特点：浇封表面出现任何裂痕、龟裂必须立即停止使用。,正压外壳型电气设备(p) 正压外壳型电气设备是指具有正压外壳的电气设备。防爆标志为“p”。所谓正压外壳是指保持内部保护气体的压力高于周围爆炸性气体环境的压力，阻止外部混合物进入的外壳。

18、,技术特征：换气、保持正压（50Pa）、设备正常工作；欠压断电，或延时断电,“n”型电气设备 “n”型电气设备是专门用于2区爆炸性气体环境的设备，过去称无火花型电气设备。这种型式的电气设备，在正常运行时一些规定的异常条件下，不能点燃周围的爆炸型气体环境。 技术特征：正常工作情况下不会成为有效点燃源。 “n”型电气设备有以下的几种防爆形式： 1) Ex nA - 无火花型设备（真正意义上无火花） 2) Ex nR - 限制呼吸外壳（半压力试验，-300Pa/360/90s，无测试口-3kPa/180s） 3) Ex nL - 限制能量设备（相当于ic，带电维护） 4) Ex nZ - 具有简单正

19、压（相当于pz，欠压不断电） 5) Ex nC - 封闭式结构（有火花），采取气密、密封、浇封装置等技术,油浸型电气设备 “o”,油浸型防爆型式是将电气设备或电气设备的部件整个浸在保护液中，使设备不能够点燃液面上或外壳外面的爆炸性气体。,技术特征：通过使用符合要求的油浸没， 实现点燃源与爆炸环境的隔离。,本质安全型电气设备（i）,本质安全电路: 在规定的条件下(包括正常工作和规定的故障条件下)，产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路。 本质安全设备：其内部所有的电路都是本安电路的电气设备。 关联设备：装有本质安全电路和非本质安全电路，而且结构使非本质安全电路不能对本质

20、安全电路产生不利影响的电气设备。一般为安全栅，主要用于电网供电的仪器设备。 技术特征：电路在正常或规定故障条件下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境。,安全栅,本安电路,非本安电路,中国防爆产品市场准入制度,鉴于防爆产品质量的好坏将直接危及人身和财产安全。为此，世界众多国 家或地区都将防爆产品入市纳入强制管理。 中国依据国际惯例，对电气防爆产品同样实行强制管理和认证。 中国人民共和国标准化法、中华人民共和国标准化法实施条例 - 将标准分为强制性(GB)、推荐性(GB/T)、指导性（GB/Z）三种。 - 中国防爆标准为强制性标准。 - 强制性标准必须执行。不符合强制性标准的

21、产品禁止生产、销售和进口。 中华人民共和国产品质量法 - 可能危及人身、财产安全的工业产品，必须符合相应国家标准。 中华人民共和国安全生产法 - 安全设备(产品)的设计制造、安装、使用、检测、维修和改造，应当符合国家标准。,中国防爆产品市场准入制度,防爆合格证制度 适用所有防爆产品 ISO第一种认证模式(型式检验) 生产许可证制度 仅适合境内企业生产的部分防爆产品（计量类产品除外） 型式检验+ 工厂检查 媒安标志(MA) 适合矿用产品 型式检验+ 工厂检查 多种制度并存，但“防爆合格证制度(型式检验)”是基本要求。,防爆技术国家标准,是中国防爆产品设计/制造/认证的依据 此外，还制订有防爆工程

22、设计、验收，防爆产品选型、安装、检查、维护和修理相关的标准，为防爆电气设备安全应用提供实践指南（一般在使用说明书规定要求）,应用规范,GB50058-1992 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50257-1996 电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范 中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程(试行) GB3836.14-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第14部分 危险场所分类 GB3836.15-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第15部分 危险场所电气安装 （煤矿除外） GB3836.16-2006 爆炸性气体环境用电气设备 第16部分 电气装置的检查和维护 GB12476.2-2006 可燃性粉尘环境用电气设备 第1部分 用外壳和限制表面温度保护的电气设备 第2节 电气设备的选择、安装和维护 GB15577-1995 粉尘防爆安全规程 这些规范(标准)均属强制性。 要求所有防爆产品必须取得国家指定防爆检验机构的检验，并在产品上标识检验信息。 防爆工程项目设计、防爆产品选型、安装、维护和验收等应符合上述规范规定的安全要求。,