目录
1、 什么是爆炸危险性场所?如何划分危险场所的危险程度?
2、 防爆型设备与仪表有哪些型式,他们各适用于哪些危险场所? 3、 什么是防爆三角形原理?
6、 如何区分爆炸性气体的危险性?
7、 如何识别仪表仪表的防爆标志?
8、 如何区分仪表的防护等级?
9、 国际上有哪些制定防爆标准的组织?符合其标准的防爆产品的标记是什么?
1、 什么是爆炸危险性场所?如何划分危险场所的危险程度?
所谓爆炸性危险场所是指存在或可能有存在可燃性物质与空气混合物的场所。在以天然气为原料的合成氨、尿素生产装置中,由于存在甲烷、氢气、氨、一氧化碳等可燃性物质,因此装置中大部分区域属于爆炸性危险场所。
根据气态、蒸汽态、雾态爆炸性混合物出现的频繁程度和持续时间我国和世界上大部分国家,将这类爆炸性危险场所划分为三个等级,即0区(Zone 0)、1区(Zone 1)、2区(Zone 2)。
0区(Zone 0)指连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的场所;
1区 (Zone 1) 指在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的场所;
2区(Zone 2)在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的场所,或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的场所
注:正常运行是指正常的开车运转停车易燃物质产品的装卸密闭容器盖的开闭安全阀排放阀以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。
因此,0区危险级别最高、1区次之、2区最低,但是他们均属于危险场所。
另外,根据粉尘爆炸性混合物出现的频繁程度和持续时间,我国和世界上大部分国家,将这类爆炸性危险场所划分为两个等级即10区(ZONE 10)和11区(ZONE 11)。
10区(ZONE 10)指连续出现或长期出现粉尘爆炸性混合物的场所。
11区(ZONE 11)指有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉
尘混合物的场所。
北美国家(美国和加拿大等)将爆炸性危险场所划分为2个区域,即Division 1(1区)、Division 2(2区)。
Division 1(1区)是指正常条件下,可能存在爆炸性或可燃性混合物的场所(包括气体、粉尘和纤维)。
Division 2(2区)指仅在故障条件下或其他异常情况下,偶尔地或短时间地存在爆炸性或可燃性混合物的场所(包括气体、粉尘和纤维)。
上述两种对危险场所的划分方法存在很大差异,他们之间的近似对应关系如下:
0区和1区对应于Division 1。
2区对应于Division 2。
2、 防爆型设备与仪表有哪些型式,他们各适用于哪些危险场所?
在爆炸性危险场所安装使用的电气设备或仪表必须为防爆型,而且不同防爆型式的电气设备或仪表所适用的危险场所也是不同的(见下表)。
防爆型式 | 代号 | 适用危险场所 |
本质安全型 (ia级) | Exia | 0区 |
浇封型 (ma) | Exma |
为0区设计的特殊型 | Exs |
适用于0区的全部防爆型式 | | 1区 |
本质安全型 (ib级) | Exib |
隔爆型 | Exd |
增安型 | Exe |
正压型 | Expx Expy |
油浸型 | Exa |
充砂型 | Exq |
浇封型 | Exb |
为1 区设计的特殊型 | Exs |
适用于0区和1区的全部防爆型式 | | 2区 |
无火花型 | Exna nc nl nr nz p2 |
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3、 什么是防爆三角形原理?
存在潜在爆炸危险场所并不一定产生爆炸现象,只有同时满足以下三个条件时,爆炸才会发生:
第一:爆炸性物质
第二:点燃源(足够能量的火花或足够高的物体表面温度)
第三:空气(氧气)
当这三个条件同时满足,而且与爆炸性气体与空气的混合物浓度处于爆炸极限范围内(即处于爆炸下限和上限之间)时,将不可避免地产生爆炸,这就是爆炸三角形原理。
4、 对爆炸性物质是怎样分类的?
我国和世界上大部分国家,将爆炸性物质分为三类:
Ⅰ类:矿井甲烷
Ⅱ类:爆炸性气体混合物(含蒸汽、薄雾)
Ⅲ类:爆炸性粉尘和纤维
北美洲国家(美国和加拿大)将爆炸性物质也分为三类(英文称之为“CLASS”通常译为“分级”)
CLASS Ⅰ:爆炸性气体
CLASS Ⅱ:爆炸性粉尘
CLASS Ⅲ:纤维
上述两种对爆炸性物质的分类方法是不同的,对天然气为原料的合成氨、尿素装置所涉及的爆炸性物质主要是Ⅱ类或CLASS Ⅰ。
应明确,爆炸性危险场所的划分不涉及爆炸性物质;爆炸性物质的分类不涉及爆炸性物质自身的危险性。
5、 可以从哪三个方面评价爆炸性气体的危险性?
可以从以下三个方面评价爆炸性气体与空气混合时的危险性:
第一:爆炸极限范围。这个范围越宽,该气体越危险。
以下的几种常见气体与空气混合时,爆炸极限范围(%):
气体名称 | 下限 | 上限 | |
H2 | 4.10 | 74.20 | 560℃ |
CO2 | 12.50 | 74.20 | |
变换气 | 8.50 | 64.80 | |
H2S | 4.30 | 45.50 | 270℃ |
CH4 | 5.00 | 15.00 | 595℃ |
NH3 | 15.50 | 26.60 | 630℃ |
| | | |
可见,以上几种气体相比,氢气是危险
第二:最小引爆火花能量。这个能量越小该气体就越危险。
如H2为0.019mJ, CH4为0.280mJ,可见H2比CH4更危险。
第三:引爆物的表面温度。可能引爆的物体表面温度越低,表明该气体越危险。
如硝酸乙脂与空气混合后,遇到100℃的物体表面就可能爆炸;而氢气与空气混合后,需要遇到560℃的物体表面才可能爆炸。可见,硝酸乙脂比氢气更危险。
应明确,由于第一和第二,第一和第三之间存在某种联系;第二和第三之间是相互独立的。故只要控制了最小火花能量和最低表面温度,就可以在整个爆炸极限范围内避免爆炸的发生。对爆炸性气体的分级和分组正是以这两点为基本。
6、 如何区分爆炸性气体的危险性?
根据可能引爆的最小火花能量,我国和世界上大部分国家将爆炸性气体分为四个危险级别。即
工况 | 气体类别 | 代表性气体 | 最小引爆火花能量 |
矿井下 | Ⅰ | 甲烷 | 0.280mJ |
矿井外 | ⅡA | 丙烷 | 0.180mJ |
ⅡB | 乙烯 | 0.06mJ |
ⅡC | 氢气 | 0.019mJ |
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显然,从可能引爆的最小火花能量来区分爆炸性气体的危险性,危险从高到低的顺序是ⅡC→ⅡB→ⅡA。
假定某仪表的防爆标志中含“ⅡC”,则表明该仪表允许涉及ⅡC类爆炸性气体,可用于氢气场合。它要比标有ⅡB或ⅡA的仪表对爆炸性气体的适应性更强。
根据爆炸性气体对物体表面温度的敏感性,我国和世界上大部分国家将爆炸性气体分成六个温度组别。即:
温度组别 | 安全的物体表面温度 | 155种常见爆炸性气体举例 |
T1 | ≤450℃ | 氢气、丙烯等46种 |
T2 | ≤300℃ | 乙炔、乙烯等47种 |
T3 | ≤200℃ | 丁烯等36种 |
T4 | ≤135℃ | 乙醛、四氟乙烯等6种 |
T5 | ≤100℃ | 二硫化碳 |
T6 | ≤85℃ | 硝酸乙脂和亚硝酸乙脂 |
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显然,从爆炸性气体对物体表面温度的敏感性来区分爆炸性气体的危险性,危险性从高到低的顺序是T6→T5→T4→T3→T2→T1.
假定某仪表的防爆标志中含有“T6”,则表明该仪表的表面温度不会超过85℃,它要比标有T5、T4、T3、T2、T1的仪表对爆炸性气体的适应性更强。
北美国家将爆炸性气体(CLASS Ⅰ)又分为四个GROUP(组),其中GROUP A代表性的气体是乙炔;GROUP B的代表性气体是氢气;GROUP C代表性气体是乙烯;GROUP D代表性气体是丙烷。这里的分组也是基于引爆爆炸性气体的最小火花能量。引爆从易到难的顺序是GROUP A→GROP B→GROUP C→GROUP D
对温度组别的划分,世界各国基本一致。
7、 如何识别仪表仪表的防爆标志?
例1 :Ex ia ⅡC T6
Ex:表示防爆标志,如我国的国家标准
ia:表示采用的防爆型式为本质安全型
ⅡC:表示适应的气体级别为ⅡC 级,即允许涉及ⅡC 级爆炸性气体,其代表性气体为氢气,最小引爆火花能量为0.019Mj
T6:表示适应的气体温度组别为T6,即该仪表的表面温度不会超过85℃
若某仪表为此防爆标志,则表示该仪表可用于危险场所0区(ZONE 0); 可涉及的爆炸性气体的级别和温度组别均为最高的。
例2:Ex de(ib) ⅡC T6
Ex:表示防爆标志,如我国的国家标准
De(ib):表示同时采用三种防爆型式,即隔爆型、增安型和ib级本质安全型(某些电磁流量计变送器采用隔爆供电,采用增安型接线盒,信号为ib级本质安全型)
ⅡC:表示适应的气体级别为ⅡC 级,即允许涉及ⅡC 级爆炸性气体,其代表性气体为氢气,最小引爆火花能量为0.019Mj
T6:表示适应的气体温度组别为T6,即该仪表的表面温度不会超过85℃
例3:Division 1 ; Class Ⅰ; Group A ; T6
该仪表符合美国或加拿大防爆标准。
Division 1 :表示可安装在危险场所1区;
Class Ⅰ; Group A :表示可涉及的爆炸性气体;
T6:表示适应的气体温度组别为T6,即该仪表的表面温度不会超过85℃
这是美国和加拿大标准认证的最高级别的防爆仪表。
8、 如何区分仪表的防护等级?
1)、 IEC(国际电工技术委员会)以IPXX(两个数字)来表示仪表外壳不同的防护等级。
IP(international protection)防护等级系统是由iec(international electro technical commission)所起草。将灯具依其防尘、防止外物侵入、防水、防湿气之特性加以分级。这
里所指的外物包含工具、人的手指等均不可接触到灯具内之带电部分,以免触电。
IP防护等级是由两个数字所组成,第一个数字表示灯具防尘、防止外物侵入的等级;第二个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度。数字越大,表示其防护等级越高,两个标示数字所表示的防护等级如表一及表二。
表一:第一个标示特性号码(数字)所指的防护程度
第一个标示数字 | 防护等级 | 定义 | 备注 |
0 | 无防护 | 对外界的人或物无特殊之防护 | ip0- |
1 | 防止大于50mm的固体物体侵入 | 防止人体(如手掌)因意外而接触到灯具内部之零件。防止较大尺寸(直径大于50mm)的外物侵入 | ip1- |
2 | 防止大于12mm的固体物体侵入 | 防止人的手指接触到灯具内部之零件。防止中等尺寸(直径大于12mm,长度大于80mm)的外物侵入 | ip2- |
3 | 防止大于2.5mm的固体物体侵入 | 防止直径或厚度大于2.5mm之工具、电线或类似的细小的外物侵入而接触到灯具的内部零件 | ip3- |
4 | 防止大于1.0mm的固体物体侵入 | 防止直径或厚度大于1.0mm之工具、电线或类似的细小的外物侵入而接触到灯具的内部零件 | ip4- |
5 | 防尘 | 完全防止外物侵入。虽不能完全防止灰尘侵入,但侵入的灰尘的量并不会影响灯具的正常操作 | ip5- |
6 | 尘密 | 完全防止外物侵入,且可完全防止灰尘侵入 | ip6- |
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表二:第二个标示特性号码(数字)所指的防护程度