当前位置: 压力容器 >> 压力容器介绍 >> 防爆安全技术学习笔记丨四爆炸危险场所的
在生产、处理、使用、储存、运输易燃易爆危险物品的场所,通常有产生爆炸事故的危险。
在具体的实践中,由于爆炸性物质的物理性质、出现的方式、涉及的范围、存在的概率和持续的时间各不相同,发生爆炸的可能性及危害程度也都不一样。因此,可根据爆炸性物质出现的频繁程度和持续时间正确划定爆炸危险场所区域将有助于防爆电气设备的选型,并采取其他必要的的安全技术措施(例如,安装换气排风扇、安装可燃性气体检测报警装置、使用无火花工具、控制其他危险点燃源、实施安全管理措施等),实现最经济的安全生产。
一.与危险场所类型划分相关的因素通常情况下,很难给出危险场所划分的明确标准和定义。
以下几个因素与危险场所类型的划分密切相关:1.可燃性物质的物理特性2.环境中的气体,蒸汽,薄雾及液体的数量3.释放源的状态4.通风的状态5.防止气体,蒸汽,薄雾扩散的措施6.影响可燃性气体,蒸汽,薄雾挥发性的因素7.生产现场的安全记录8.设备、装置的结构和配置情况
1.存在危险介质的可能性
要了解危险介质存在的可能性,必须首先分析可能的释放源的状态,以查清在正常情况下释放源可能出现的具体部位以及可能发生的释放量、释放速度、释放方向、释放时间、释放规律和频度。其次研究其所在空间可能分布的范围,即根据释放源所在的区域的环境条件和安全技术措施,综合研究危险介质可能出现的频率、出现时间和存在时间的长短及其范围。
根据国家有关规范规定,对释放源的分级等效采用了国际电工委员会《爆炸性环境第10-1部分:区域分类爆炸性气体环境》IEC-10-1-的规定。在该文件中,对重于空气的爆炸性气体或蒸气的各种释放源周围爆炸危险区域的划分,及轻于空气的爆炸性气体或蒸气的各种释放源周围爆炸危险区域的划分分别用图示例说明。如图1、图2所示。
图1重于空气的爆炸性气体或蒸气的各种释放源周围爆炸危险区域划分示例
注:1图中表示的区域为:露天环境,释放源接近地坪;2区域的形状尺寸取决于很多因素(见爆炸危险环境电力装置设计规范GB-第3.3节)。
图2轻于空气的爆炸性气体或蒸气的各种释放源周围爆炸危险区域划分示例
注:1图中表示的区域为:露天环境,释放源在地坪以上;2该区域形状和尺寸取决于很多因素(见爆炸危险环境电力装置设计规范GB-第3.3节)。
GB-爆炸危险环境电力装置设计规范给出了通孔对不同释放等级影响的一种判定方法,见表1。但下面的示例不作为强制使用,可按需要做一些变动以适合具体的情况。
表1通孔对不同释放等级的影响
作为可能的释放源的通孔:场所之间的通孔应视为可能的释放源。释放源的等级与邻近场所的区域类型,孔开启的频率和持续时间,密封或连接的有效性,涉及的场所之间的压差有关。
通孔按下列特性分为A、B、C和D型。(1)A型:通孔不符合B、C或D型规定的特性。如穿越或使用的通孔(如穿越墙、天花板和地板的导管、管道),经常打开的通孔,房屋、建筑物内的固定通风口和类似B、C及D型的经常或长时间打开的通孔。(2)B型:正常情况下关闭(如自动封闭),不经常打开,而且关闭紧密的通孔。(3)C型:正常情况下通孔封闭(如自动关闭),不经常打开并配有密封装置(如密封垫),符合B型要求,并沿着整个周边还安装有密封装置(如密封点)或有两个串联的B型通孔,而且具有单独自动封闭装置。(4)D型:经常封闭、符合C型要求的通孔,只能用专用工具或在紧急情况下才能打开。D型通孔是有效密封的使用通道(如导管、管道)或是靠近危险场所的C型通孔和B型通孔的串联组合。
根据国家有关规范规定,释放出爆炸危险物质的可能性大小分为以下四个级别。○连续级释放源连续级释放源是指连续释放或预计长期释放或短时频繁释放的释放源。例如:没有充惰性气体的固定顶盖储罐中的易燃液体的表面;直接与空间接触的易燃液体的表面(可适用于油、水分离器);经常或长期向空间释放易燃气体或蒸气的自由排气孔和其他开口等。○第一级释放源第一级释放源是指正常运行时周期或偶尔释放的释放源。例如:设备在正常运行时,会释放易燃物质的泵、压缩机和阀门等的密封处;安装在储有易燃液体的容器上,在正常运行排水时向空间释放易燃物质的工艺设备的排水系统;在正常运行时会向空间释放易燃物质的取样点等。○第二级释放源第二级释放源是指在正常运行下不会释放,即使释放也仅是不经常且是短时释放的释放源。例如:在正常运行时,不可能出现释放的泵、压缩机和阀门的密封处;法兰、连接体和管道接头;在正常运行中不可能向空间释放易燃物质的安全阀、排气孔和其他开口处;在正常运行中不可能向空间释放易燃物质的取样点等。○多级别释放源由上述两种或三种级别组成的释放源,并且:基本上划分为连续级或第一级;在不同的条件下所产生的释放,这些条件造成的区域,比基本级别所确定的区域大,但频繁程度少且持续时间短。(不同条件是指例如在同样的通风条件下易燃物质的释放量不同)。
2.爆炸性物质的物理特性
爆炸性物质的物理特性包括爆炸极限值(爆炸上限和爆炸下限)、引燃温度、闪点、粒度和比重等物理特性。爆炸下限值是划分区域的重要条件之一,在正常情况下混合物的浓度有可能达到爆炸下限时,划分为1区。对于存在时间较长以及频繁出现者,则可划为0区。对于爆炸上限以上的混合物,由于遇到与空气混合时,仍具有爆炸危险,因此这种场所也划为0区。
仅在不正常情况下偶尔有可能达到爆炸下限浓度者划为2区。很显然,爆炸下限值越低,达到爆炸下限的可能性就越大,同时爆炸危险区域的范围也越大。
对于同一场所可能存在两种以上爆炸性物质时,须研究其混合物是否具有爆炸危险性的叠加效应。所谓叠加效应是指两种以上爆炸性物质混合后,能形成爆炸危险性更高的混合物。这种混合物的爆炸下限值比它们各自的爆炸混合物的下限值均低。表2给出了甲烷与空气和煤尘与空气的混合物的爆炸下限实验值。
表2甲烷和煤尘与空气的混合物爆炸下限值
叠加效应会直接导致爆炸性混合物的爆炸极限范围的扩大,使爆炸下限值降低,爆炸上限值提高,从而增加了物质的危险性。因此,对于存在叠加效应的场所必须考虑可能的最低爆炸下限值。
闪点、粒度和比重等也可直接影响场所的划分。对于爆炸性液体,闪点越低,爆炸危险区域的范围就越大,当闪点高于易燃液体的最高温度,一般就不会形成爆炸性气体混合物。对于爆炸性粉尘环境,若爆炸性粉尘与空气相混合,并呈悬浮状,其浓度在爆炸极限以内时可产生粉尘爆炸。粉尘的粒度越细(即分散度越大),悬浮在空气中的可能性越大,其爆炸危险性也越大。
另外,物质的引燃温度是确定设备温度组别的重要依据,此时必须同时考虑工艺温度以及环境温度对设备选型的影响。
这里还需特别指出的是:爆炸性物质的比重千差万别,对爆炸性环境的形成具有重大影响。比空气轻的物质具有扩散性;比空气重的物质具有沉积性。比重越重(比重大于1)爆炸危险区域的水平方向扩散范围也就越大。比重在0.7以上的气体或蒸气不易迅速上升逸散,故可视为比空气重的物质。
3.通风条件
确定爆炸危险场所区域范围时,通风的好坏对爆炸危险物质的扩散和排出是个重要因素。对于通风良好的爆炸危险场所,原则上可降低一级,并可大大缩小其影响范围。对于存在爆炸性粉尘(纤维)的场所应注意排出的危险性,粉尘(纤维)应排放到不危害其它场所的安全区域或收集在袋内等容器中,否则应考虑到是否有重新卷扬起来的危险。
局部机械通风在稀释爆炸性气体混合物方面比自然通风和一般机械通风更有效,因而可使爆炸危险区域范围缩小,在设计中应当作为一项有效防爆安全措施予以应用。
在机械通风方面还应考虑故障的影响。这是因为爆炸危险区域的划分是按通风设备在正常运行情况下确定的。只有当具有独立的备用通风系统,或在通风设备发生故障时有阻止易燃物质释放的预防措施(如自动停止工艺过程等),或在通风设备发生故障时有使电气设备断电的预防措施时,可不必考虑机械通风故障的影响。
由于通风管道系统容易产生静电,因此通风管道系统宜采取接地等技术措施,以避免静电危害的形成。
4.设备、装置的结构和配置情况
容器结构强度若能具备爆炸性物质所要求安全性能,并且也无打开的条件,可不视为释放源;不装阀门、接头、仪表等的管道设备,可视为不存在释放源;在2区内,如有洼坑、沟槽等易积聚爆炸性物质的部位,应视为1区;装有自动控制的检测仪器,当场所内任意地点的混合物浓度接近爆炸下限的25%时,能可靠地发出报警并同时联动有效通风设施的场所,可降低一级;由于装置和设备的陈旧或强度降低,视其有无摩擦、碰撞、振动、腐蚀性物质以及内外力等情况来分析,有可能成为破坏条件者,即认为有被破坏的可能;在操作系统上不具备防止误操作的控制功能的设施,应视为有误操作的可能。
5.远离释放源的距离
除上述影响危险场所区域划分的因素外,危险区域的划分还与远离释放源的几何距离有关。所以,爆炸危险场所的区域划分界限,一般以远离释放源的距离为基准。除上述主要因素外,有时大气压、温度、湿度等环境条件也将影响爆炸危险区域的划分,还要适当
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