摘要本文论述了构成爆炸的三个基本条件:释放源、点燃源、爆炸浓度,并且从化工企业电气设计的角度阐述了提高防爆安全的几条基本措施。
关键词释放源;点燃源;爆炸极限;爆炸危险区域;防爆
在化工企业生产过程中,由于使用大量挥发性有机物质,使工厂内的某些区域成为爆炸危险区域。厂房的电气设计必须把防爆安全作为设计方案的首要因素来慎重对待。
因此,有必要研究和考虑各种影响安全的因素,充分考虑生产、维修过程中可能出现的各种危险,方能提高化工企业防爆厂房的设计水平,降低由于电气原因发生爆炸危险的概率。
1构成爆炸的三个基本条件
1.1释放源
可释放出能形成爆炸性混合物的物质所在的位置或地点称为释放源。密闭容器和通道本身不视作释放源,当事故情况或在正常操作过程中产生易爆可燃物质外溢时,则被看作释放源。释放源应按易燃物质的释放频繁程度和持续时间的长短进行分级。对于有爆炸危险的物料,最重要的是要努力保证不发生外溢。
有时这种释放是不可避免的,如自动计量或自动分析仪等在正常操作过程中,也会释放出少量可燃、易燃物质。电气设备应当能够在这种状态下长期正常工作,在设计中必须考虑相应措施,使其不产生爆炸混合物。
1.2点燃源
烟头、撞击火花、明火、化学反应热、热物体表面等都可以起到点燃作用,成为点燃源。而电器控制设备,如灯开关、磁力起动器等在分合过程中产生的电弧以及电器设备表面的热积累都是可能的点燃源。在电气设计中最重要的是要防止因电气设备导致点燃的问题。
1.3爆炸浓度
爆炸性气体、蒸气、粉尘等要与空气混合成一定比例,才能形成爆炸性混合物,这种比例称作爆炸浓度。当混合物浓度超过爆炸浓度上限或低于爆炸浓度下限时,都不能被点燃。在上限与下限的危险区域之中,特别应当注意下限,因为低于下限的混合物经过积累,随时可能达到爆炸浓度的下限而被点燃。因此,对化工企业厂房所有可能泄漏可燃性物质的地方都不可忽视。释放源、点燃源和爆炸浓度构成了爆炸的三个基本条件,缺少其中任何一个条件时,均够不成爆炸。因此,电气设计中的防爆措施应当从这三个方面来考虑。
2提高电气防爆安全的几条基本措施
2.1搞好电气设备选型,使其不成为点燃源
为了防止电弧和电火花的外泄,降低电气设备表面温度,化工企业防爆厂房常选用充油型、隔爆型、无火花型、充气型、正压型、增安型电气设备。如油表面充氮的变压器,冷却介质为非燃烧液体阿斯加拉(ASKarel)的变压器,使用气体绝缘气体的六氟化硫开关装置等。这些设备虽然费用较高,但能有效的防止电火花外泄。
近年来,防爆电器制造行业又研制开发了一种无火花型防爆电气设备,在正常运行中不产生火花、电弧和危险温度。其基本的保证措施是采用新型绝缘材料,提高绝缘等级,防止热量聚集,从设备的设计和制造水平上提高其安全性。如电机绝缘绕阻的允许温升要比其它电机温升标准降低10℃,绝对耐压试验电压要比其它电机提高10%～30%等。因而无火花型设备没有隔爆型那样笨重的金属外壳,具有重量轻,结构简单,维修方便等优点。由于我国绝缘材料工业发展较慢,无火花型和隔爆型相比,其价格没有明显的下降,因而还没有在工程设计中被广泛应用,许多设计仍习惯采用隔爆型设备。在我国引进的许多化工成套装置中,日本、原西德等技术先进国家已普遍采用无火花型电气设备。我们有必要加快对这种设备的认识,尽快将其运用到化工企业防爆厂房的电气设计中来。
在化工企业防爆厂房内要尽量不用携带式或移动式设备,因为铁壳之间的碰撞、磨擦,以及落在水泥地面时均可能产生火花,使其成为点燃源。装在反应釜窥视孔上方的局部照明应采用固定安装方式,不允许采用捆扎等临时性固定措施。在设备非移动不可的情况下(如检修等),应选用铝制件。如果采用合金材料时,则含镁量不得超过6%,铝合金中铝的含量不得少于80%,还应注意,由于锌会引起电弧,因而在导线与设备的联接处,不得采用镀锌方式。
设备选型要注意配套,在一些中小型化工厂中常可以看到电机是隔爆型而控制设备是增安型,灯具是隔爆型而开关是普通型,这是十分危险的,因为控制设备和灯开关经常产生电火花。
2.2加强通风降低有燃烧爆炸危险的物质的浓度
防爆场所的通风有三种方式:自然通风、一般人工通风和局部人工通风。自然通风由建筑专业设计考虑,而一般人工通风和局部人工通风则由通风专业考虑。
2.3注重配线质量
防爆区域内的电气配线是很重要的一环,由于不容易检查,往往又成为最薄弱的一个环节。防爆设备如果没有正确的配线将会失去防爆的意义。在电气设计中最常见的缺陷是缺少电气管道的密封设计。按照我国《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50028-92)规定,与设备相联的长导管要隔一定距离密封一次,其目的是:①防止设备产生电火花并发生燃烧时,燃烧气体通过电气管道连通到另一个有爆炸性混合物的联接系统中。②防止爆炸混合物通过电气管道从危险区扩散到非危险区。
密封的主要作用在于隔离,因此密封点取在高危险区与低危险区隔墙处的低危险区一侧。在联接两个隔爆设备的电气管道管口处,需各设一个密封点。
在化工企业防爆厂房内,所有的电气管路应采用低压流体输送用镀锌焊接钢管。当采用管箍连接时,对直径25mm及以下的钢管,螺纹旋合不应少于5扣,对直径32mm锁紧螺母),钢管与电气设备的连接处宜采用挠性连接管。
由于在一些防爆厂房电气设计中不注明密封标志,甚至不注明密封要求,在施工中也不作灌注密封,使电气防爆的可靠性大为降低。因此,电气管线的密封要求不容忽视,并应贯彻到设计与施工之中。
2.4不可忽视的静电接地
静电接地对防爆、防电击具有重要作用。在化工企业防爆厂房中,金属容器、管道、构架及操作平台很多。由于防爆的需要,电气管路大多为明设。这么多的管线长短不一,很容易形成不同的感应电位和静电电位。为了预防不同电位金属件之间的电荷释放而产生电火花,并防止用电设备对操作人员安全的危害,化工企业防爆厂房内一定要采取静电接地措施。
防爆厂房内各工艺设备、管道(水管除外)、各种金属构件、电气设备正常不带电的金属外壳、工艺管道在建筑物的进出口处均应直接与静电接地干线做可靠的电气连接。
3结束语
化工企业防爆厂房的电气设计,要针对构成爆炸的基本条件,采取完整的防范措施,做到既经济又有效。化工企业防爆厂房的电气施工,必须按规范规定严格认真地进行,这也是保证工程达到设计防爆要求的重要环节。