爆炸危险环境电气防爆技术

2019/8/81爆炸危险环境（或场所）电气防爆技术2019/8/82爆炸危险场所定义：在大气条件下，气体、蒸汽或雾状、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引起周围爆炸性混合物（爆炸危险场所）爆炸的电气设备。2019/8/83电气防爆技术目前我国尚存在一些误区一.防火、防爆概念混淆二.只要电气设备选用防爆就解决防爆问题1.Ex标志：不是防爆标志是英文Explosion的简写，是一个“警示标志”它包含①质量②安装③使用④维修保养⑤检修2.防爆电气设备有各种型式，共11种型式是根据不同的防爆原理决定，而适用于不同的爆炸危险场所区域。2019/8/843.防爆电气设备有不同的等级爆炸性气体环境，根据不同的易燃物质分19个等级爆炸性粉尘环境，根据不同的易燃物质分6个等级4.爆炸危险场所有不同的区域等级根据释放源和现场通风状况而决定爆炸性气体环境分三个区域爆炸性粉尘环境分二个区域2019/8/85三.常用的防爆电气设备型式（如隔爆型）是不密封的。一般不能在户外使用四.我国石油、化工行业，现场电气布线电缆或导线窜钢管保护。钢管不是防爆钢管，仅仅起机械损伤保护五.爆炸危险场所电气一定要达到整体防爆概念2019/8/86防火、防爆概念混淆1.爆炸的种类很多，基本分三大类：物理性爆炸、化学性爆炸、核爆炸。要防止爆炸的发生，都有相应的措施，称为防爆。因此防爆一定要讲清楚对象是什么爆炸。特别是化学反应引起爆炸的防爆措施和本讲义爆炸性环境爆炸的防爆措施的混淆，甚至将二种爆炸也混淆。化学反应引起爆炸指发生在化学反应釜、反应塔等装置里，而爆炸性环境指装置和管道里易燃物质泄漏到大气中与空气混合，形成爆炸性混合物的爆炸，是环境空间的爆炸。采取防爆的方法截然不同，前者用严格控制工艺参数（温度、压力、流量）手段和装置增加安全阀、爆破膜等，后者用防爆电气设备。2019/8/872.防火（易燃物质）和防爆（爆炸性环境）的区别消防有双重意义，一是采取防止火灾发生的措施，另外万一发生火灾还应采取可灭火的措施，相应的提出下列主要防火要求：（1）按易燃物质的不同等级提出建筑物不同的耐火等级规定；（2）为了控制火灾的火势量，提出建筑物的面积规定；（3）为了控制火灾对周围建筑物的影响，提出对与相邻建筑物的间距规定；（4）为了便于人员发生火灾后逃生，提出建筑物必要逃生通道；（5）为了解决初始火灾的灭火，提出必须配备的灭火设施。2019/8/883.易燃物质分类：（1）GBJ16-（2001年版）建筑设计防火规范将物品的火灾危险性分成五大类，把易燃物质分在甲、乙、丙前三类中。甲类：闪点28℃的易燃液体、爆炸下限10%的易燃气体；自燃和遇水燃烧的固体乙类：28℃≤闪点60℃的易燃液体、爆炸下限≥10%的易燃气体、易燃固体；丙类：闪点≥60℃的可燃液体、可燃固体。上述28℃是我国南方城市最热月平均气温，也就是甲类易燃液体在室温下，能引起闪燃现象，60℃时柴油的闪点，所以划分甲、乙、丙类是汽油（闪点-42℃）、煤油（闪点40℃）、柴油（闪点60℃）的闪点为基准。2019/8/89（2）GB50160-（1999版）石油化工企业设计防火规范将易燃气体分为甲类和乙类（相同于GBJ16），将易燃液体分为甲A、甲B、乙A、乙B、丙A、丙B类。甲A类：液化烃、甲B类：闪点28℃易燃液体、乙A类：28℃≤闪点≤45℃易燃液体、乙B类：45℃闪点60℃易燃液体、丙A类：60℃≤闪点≤120℃可燃液体、丙B类：120℃可燃液体。上述45℃是世界城市月平均气温，120℃是重柴油的闪点2019/8/810（3）GB12268-90“危险货物品表”为了易燃物质的运输和包装要求，与国际接轨分为低闪点液体闪点-18℃需Ⅰ类包装中闪点液体-18℃≤闪点23℃需Ⅱ类包装高闪点液体23℃≤闪点≤61℃需Ⅲ类包装上述23℃是欧洲城市最热平均气温2019/8/811第一章中国爆炸危险场所电气安全规程和标准爆炸危险场所电气安全规程主要内容：1.爆炸危险场所区域等级判断原则、判断方法及绘制2.爆炸危险场所防爆电气设备防爆型式选用方法3.爆炸危险场所电气线路的设计防爆电气设备制造标准特种的结构和电路主要型式1.隔爆型电气设备GB3836.2—20002.增安型电气设备GB3836.3—20003.本质安全型电气设备GB3836.4—2000电气防爆技术2019/8/8124.爆炸危险场所电气线路和防爆电气设备的安装施工要求5.爆炸危险场所电气接地保护要求6.爆炸危险场所电气安装置竣工验收要求7.爆炸危险场所电气装置安全运行和维修8.爆炸危险场所电气装置检修要求9.爆炸危险场所管理和技术人员安全培训要求10.爆炸危险场所的电气安全监督和检查要求4.正压型电气设备GB3836.5—19875.充油型电气设备GB3836.6—19876.充砂型电气设备GB3836.7—19877.无火花型电气设备GB3836.8—19878.浇封型电气设备GB3836.9—19909.气密型电气设备GB3836.10—199110.粉尘型电气设备GB12746.1—20002019/8/813规范和标准有1.中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程（1987）2.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058—19923.爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范GB50257—19964.爆炸性气体环境用电气设备的检修GB3836.13—19975.爆炸性气体环境用电气设备危险场所分类GB3836.14—20006.爆炸性气体环境用电气设备危险场所电气安装GB3836.15—20002019/8/814第二章爆炸性混合物一.易燃物质：定义：凡能与空气中的氧或其他氧化物起氧化反应，并能产生燃烧（发热、发光）现象的物质。分类：气体液体固体闪点45℃闪点45℃粉尘粒径1~200um纤维爆炸性混合物√√×√√举例氢、乙炔、乙烯甲苯、酒精、汽油乙二醇、柴油镁、铝、萘、聚乙烯、小麦粉、矿粉、煤粉棉纤维、人造短纤维第一节爆炸性混合物的基本特征2019/8/815二.燃烧定义：燃烧是一种放热、发光的氧化反应。例如：C+O2→CO2↑（发白光）S+O2→SO2↑（发紫光）2H2+O2→2H2O↑（发兰光）而：4Fe+3O2→2Fe2O3没有热量和光,不能称为燃烧2019/8/816三.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，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2019/8/817燃烧三要素：点火源明火电气火花静电火花雷电火花机械火花危险高温易燃物质空气2019/8/818爆炸三要素：点火源明火电气火花静电火花雷电火花机械火花危险高温易燃物质空气2019/8/819四.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，并不是什么比列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℃2019/8/8203.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。2019/8/821Ｐ％爆炸压力和浓度关系曲线爆炸压力和初始压力关系曲线Ｐ２Ｐ１Ｐ０Ｐ％2019/8/8224.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。2019/8/823浓度%间隙mm外腔40.7爆炸40.6不爆炸100.6爆炸100.5不爆炸200.5爆炸200.4不爆炸320.4爆炸320.3不爆炸400.3不爆炸500.3不爆炸600.3不爆炸700.3不爆炸800.3不爆炸H2爆炸性混合物MESG举例MESG试验示意图2019/8/8245.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。2019/8/825最小点火能量与浓度关系曲线EminＰ％MIE试验示意图2019/8/826爆炸性混合物爆炸极限%自然温度℃爆炸压力MPa最大安全试验间隙MESG（mm）最小点火能量MIE（mJ）甲烷5~155370.721.140.28丙烷2.1~9.54660.900.920.26乙醚1.7~481700.920.870.19乙烯2.3~364250.800.650.06氢4~755600.740.290.019乙炔1.5~823051.030.370.019爆炸性混合物的爆炸技术参数举例2019/8/827第二节爆炸性混合物的类别与级组划分一.爆炸性混合物的分类分三大类Ⅰ类：煤矿井下甲烷Ⅱ类：工厂用气体、蒸汽、薄雾Ⅲ类：粉尘、纤维2019/8/828二.爆炸性混合物的分级1.爆炸性气体、蒸汽的分级（1）按最大试验安全间隙分级（MESG）MESG=1.14(mm)煤矿井下甲烷，为Ⅰ类不分级，标志Ⅰ0.9≦MESG1.14(mm)为Ⅱ类A级，标志为ⅡA0.5MESG0.9(mm)为Ⅱ类B级，标志为ⅡBMESG≦0.5(mm)为Ⅱ类C级，标志为ⅡC（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。2019/8/829MICR=1煤矿井下甲烷，为Ⅰ类不分级，标志Ⅰ0.8MICR1为Ⅱ类A级，标志为ⅡA0.45≦MICR≦0.8为Ⅱ类B级，标志为ⅡBMICR0.45为Ⅱ类C级，标志为ⅡC2.爆炸性粉尘（含纤维，炸药）的分级爆炸型粉尘分级是按粉尘的物理性质划分，把非导电性可燃粉尘（如玉米粉、糖粉等）与非导电性可燃纤维（如棉纤维、亚麻纤维）划为Ⅲ类A级，把导电性爆炸性粉尘（如镁粉、铝粉等）与火药、炸药性粉尘（如TNT、硝化棉纤维）划为Ⅲ类B级2019/8/830三.爆炸性混合物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：组别引燃温度t℃T1t＞450T2450≥t＞300T3300≥t＞200T4200≥t＞135T5135≥t＞100T6100≥t＞852019/8/831表2-3爆炸性气体分类、分级、分组举例表类和级最大试验安全间隙MESG毫米最小点燃电流比MICR引燃温度（℃）与组别T1T2T3T4T4T5T＞450450≥T＞300300≥T＞200200≥T＞135135≥T＞10