- 電氣防爆技術(shù)
- 靳江紅 王曉冬 龐磊
- 3198字
- 2019-01-03 13:39:44
2.2 爆炸性粉塵環(huán)境危險區(qū)域劃分
爆炸性粉塵環(huán)境是指在大氣環(huán)境條件下，可燃性粉塵與空氣形成的混合物被點燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境。與氣體爆炸危險區(qū)域不同的是，泄漏的粉塵不能通過通風(fēng)或稀釋的方法來消除，否則會形成厚的粉塵層，而快速的空氣流動會將粉塵層揚起成為粉塵云，從而形成爆炸性粉塵環(huán)境。
2.2.1 危險區(qū)域劃分
粉塵爆炸危險區(qū)域是根據(jù)爆炸性粉塵環(huán)境（即粉塵云）出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間劃分為20區(qū)、21區(qū)和22區(qū)，并符合以下描述：
① 20區(qū)應(yīng)為空氣中的可燃性粉塵云持續(xù)地或長期地或頻繁地出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境中的區(qū)域；
② 21區(qū)應(yīng)為在正常運行時，空氣中的可燃性粉塵云很可能偶爾出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境中的區(qū)域；
③ 22區(qū)應(yīng)為在正常運行時，空氣中的可燃粉塵云一般不可能出現(xiàn)于爆炸性粉塵環(huán)境中的區(qū)域，即使出現(xiàn)，持續(xù)時間也是短暫的。
以上粉塵爆炸危險區(qū)域劃分未考慮粉塵層。然而大多數(shù)粉塵層都會導(dǎo)致爆炸性粉塵環(huán)境的產(chǎn)生，而且粉塵層的厚度直接影響粉塵防爆電氣設(shè)備的選型，因此，存在粉塵層的場所亦必須予以劃分爆炸危險區(qū)域。一般根據(jù)粉塵層出現(xiàn)的概率和厚度來劃分粉塵爆炸危險區(qū)域。粉塵層受到擾動將轉(zhuǎn)化成粉塵云，因此粉塵層出現(xiàn)的概率用“經(jīng)常受干擾”和“極少受干擾”來描述；粉塵層厚度根據(jù)無清掃和有效清掃，分為“不可控厚度”和“可控厚度”。
通常采用粉塵釋放源級別來衡量爆炸性粉塵環(huán)境出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間。粉塵釋放源按照爆炸性粉塵的釋放頻度和持續(xù)時間長短分為連續(xù)級、一級和二級。存在連續(xù)級釋放源的區(qū)域可劃為20區(qū)，存在一級釋放源的區(qū)域可劃為21區(qū)，存在二級釋放源的區(qū)域可劃為22區(qū)。
（1）連續(xù)級釋放源
粉塵云持續(xù)存在或預(yù)計長期或短期經(jīng)常出現(xiàn)的部位，下列釋放源可視為連續(xù)級釋放源：
① 漏斗、地窖等；
② 回旋過濾器；
③ 混合器、磨粉機、干燥器、裝袋設(shè)備等；
④ 無清掃并可能形成不可控厚度粉塵層的粉塵罐體外部
（2）一級釋放源
在正常運行時，預(yù)計可能周期性的或偶爾釋放的釋放源，下列釋放源可視為一級釋放源：
① 內(nèi)部壓力大于大氣壓力的粉塵罐體外部和正常工作時需經(jīng)常打開或移動的門蓋附近；
② 粉塵罐體外部、無防護措施的填充口、倒空口、送料帶、取樣口、卡車傾卸站等；
③ 存在粉塵層的粉塵罐體外部；
④ 漏斗和灌裝口。
（3）二級釋放源
在正常運行時，預(yù)計不可能釋放，如果釋放，僅是偶爾和短期釋放的釋放源，下列情況可視為二級釋放源：
① 袋子的過濾通風(fēng)口；
② 設(shè)備周邊需偶爾打開的，或根據(jù)以往經(jīng)驗，因內(nèi)部壓力高于大氣壓力而易于釋放的、或柔韌的連接處；
③ 泄爆的安全裝置，如防爆膜、防爆門等；
④ 粉塵產(chǎn)品的儲存袋破口處。
《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（GB 50058—2014）、《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第3部分：存在或可能存在可燃性粉塵的場所分類》（GB 12476.3—2007）、《爆炸性環(huán)境 爆炸預(yù)防和防護 第1部分：基本原則和方法》（GB 25285.1—2010）、《危險場所電氣防爆安全規(guī)范》（AQ 3009—2007）等現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中將爆炸性粉塵環(huán)境危險區(qū)域劃分為20區(qū)、21區(qū)、22區(qū)三類。
爆炸性粉塵環(huán)境危險區(qū)域劃分主要考慮粉塵源等級，其原則詳見表2-4。
?表2-4 爆炸性粉塵環(huán)境危險區(qū)域劃分原則
《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》、《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第3部分：存在或可能存在可燃性粉塵的場所分類》、《爆炸性環(huán)境 爆炸預(yù)防和防護 第1部分：基本原則和方法》中規(guī)定的劃分條件基本一致，但與《危險場所電氣防爆安全規(guī)范》在具體劃分條件上略有差異，AQ 3009—2007《危險場所電氣防爆安全規(guī)范》中考慮了粉塵層的問題。各標(biāo)準(zhǔn)的劃分條件詳見表2-5。
?表2-5 各標(biāo)準(zhǔn)爆炸性粉塵環(huán)境危險區(qū)域劃分條件差異
2.2.2 危險區(qū)域范圍確定
《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定的爆炸性粉塵環(huán)境危險區(qū)域范圍與《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第3部分：存在或可能存在可燃性粉塵的場所分類》、《危險場所電氣防爆安全規(guī)范》中規(guī)定的略有不同。上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中的主要區(qū)別詳見表2-6。
?表2-6 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)爆炸性粉塵環(huán)境危險區(qū)域范圍的區(qū)別
由表2-6可以看出，《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》按照釋放源等級進行爆炸性粉塵環(huán)境危險區(qū)域范圍確定；未明確禁止工作場所形成20區(qū)；未考慮粉塵層；將22區(qū)的范圍按超出21區(qū)3m及二級釋放源周圍3m的距離確定，大于《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第3部分：存在或可能存在可燃性粉塵的場所分類》、《危險場所電氣防爆安全規(guī)范》中1m規(guī)定（超出21區(qū)或釋放源周圍1m范圍內(nèi)為22區(qū)）。
《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（2014版）是在總結(jié)國內(nèi)工程設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，參考國際最新相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修訂而成的，其部分規(guī)定較國內(nèi)其他較早相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)更為安全。就粉塵爆炸危險區(qū)域范圍來說，建議采用GB 50058—2014中的規(guī)定，即21區(qū)外3m劃為22區(qū)。
根據(jù)《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（GB 50058—2014），符合下列條件之一時，可劃分為非爆炸危險區(qū)域。
① 裝有良好除塵效果的除塵裝置，當(dāng)該除塵裝置停車時，工藝機組能聯(lián)鎖停車；
② 設(shè)有為爆炸性粉塵環(huán)境服務(wù)，并用墻隔絕的送風(fēng)機室，其通向爆炸性粉塵環(huán)境的風(fēng)道設(shè)有能防止爆炸性粉塵混合物侵入的安全裝置。
③ 區(qū)域內(nèi)使用爆炸性粉塵的量不大，且在排風(fēng)柜內(nèi)或風(fēng)罩下進行操作。
2.2.3 危險區(qū)域劃分典型示例
2.2.3.1 無排氣通風(fēng)建筑物內(nèi)的倒袋站
袋子需經(jīng)常用手工排空至料斗中，依靠氣動從料斗中把排出的物質(zhì)輸送到裝置的其他部分。料斗部分通常裝滿物料。
料斗內(nèi)部爆炸性粉塵/空氣混合物經(jīng)常存在乃至持續(xù)存在。敞開的人孔是1級釋放源。無排氣通風(fēng)建筑物內(nèi)的倒袋站爆炸危險區(qū)域劃分情況見圖2-7。
圖2-7 無排氣通風(fēng)建筑物內(nèi)的倒袋站爆炸危險區(qū)域劃分情況
1—21區(qū)，通常為1m半徑；2—20區(qū)；3—地板；
4—袋子排料斗；5—加工
2.2.3.2 配置排氣通風(fēng)的倒袋站
該系統(tǒng)與無排氣通風(fēng)建筑物內(nèi)的倒袋站相似，僅增加抽氣通風(fēng)措施，以將粉塵盡可能地限制在系統(tǒng)內(nèi)。料斗內(nèi)部爆炸性粉塵/空氣混合物經(jīng)常存在乃至持續(xù)存在。敞開的人孔是2級釋放源。配置排氣通風(fēng)的倒袋站爆炸危險區(qū)域劃分情況見圖2-8。
圖2-8 配置排氣通風(fēng)的倒袋站爆炸危險區(qū)域劃分情況
1—22區(qū)，通常為1m半徑；2—20區(qū)；3—地板；
4—袋子排料斗；5—加工；6—在容器內(nèi)抽吸
2.2.3.3 建筑物外面配有光滑出口的集塵器和過濾器
配有光滑出口的集塵器和過濾器是抽吸系統(tǒng)的一部分，被抽吸的產(chǎn)物通過連續(xù)運行的旋轉(zhuǎn)閥門并落入密封料箱內(nèi)，粉料量很小，自清理的時間間隔很長。因此，在正常運行時，內(nèi)部僅偶爾存在一些可燃性粉塵云。抽吸的空氣由位于過濾器單元上的抽風(fēng)機吹到外面。建筑物外面配有光滑出口的集塵器和過濾器爆炸危險區(qū)域劃分見圖2-9。
圖2-9 建筑物外面配有光滑出口的集塵器和過濾器爆炸危險區(qū)域劃分
1—22區(qū)，范圍延伸至出口周圍1m遠并向下延伸至地面；
2—20區(qū)，集塵器內(nèi)部爆炸性粉塵/空氣混合物頻繁出現(xiàn)；
3—地面；4—集塵器；5—筒倉；6—入口；7—過濾器；
8—至粉料箱；9—排風(fēng)扇；10—至出口；
11—21區(qū)，如果只有少量粉塵在集塵器正常工作時未被收集起來時，
在過濾器的積淀側(cè)為21區(qū)，否則為20區(qū)
2.2.3.4 無排風(fēng)建筑物內(nèi)的圓筒翻轉(zhuǎn)裝置
將200L圓筒內(nèi)的粉末倒入料斗，經(jīng)螺旋輸送機運至相鄰車間。將一個裝滿粉體的圓筒置于平臺上，移開筒蓋用液壓汽缸將圓筒與一個關(guān)閉的隔膜閥夾緊。打開漏斗蓋，由圓筒搬運器將圓筒翻轉(zhuǎn)，以使隔膜閥位于料斗頂部。打開隔膜閥，一段時間后，經(jīng)由螺旋輸送機將粉體運走，直至圓筒排空。
操作另一個圓筒時，需關(guān)閉隔膜閥，由圓筒搬運器將其翻轉(zhuǎn)至原有位置，關(guān)閉料斗蓋，液壓汽缸放松該圓筒，更換圓筒蓋后移走圓筒。無排風(fēng)建筑物內(nèi)的圓筒翻轉(zhuǎn)裝置爆炸危險區(qū)域劃分見圖2-10。
圖2-10 無排風(fēng)建筑物內(nèi)的圓筒翻轉(zhuǎn)裝置爆炸危險區(qū)域劃分
1—20區(qū)，圓筒內(nèi)部，經(jīng)常有粉塵云且存在時間很長；
2—21區(qū)，圓筒頂部、料斗和隔膜閥等周圍1m的區(qū)域（延伸至地面）；
3—22區(qū)，整個房間的其余部分；4—料斗；5—隔膜閥；6—旋轉(zhuǎn)形傳送裝置；
7—料斗蓋；8—圓筒平臺；9—液壓汽缸；10—墻壁；11—圓筒；12—地面
本章2.2節(jié)場所分類圖內(nèi)區(qū)域標(biāo)識見圖2-11。
圖2-11 場所分類圖內(nèi)區(qū)域標(biāo)識