防爆區(qū)域劃分和設(shè)計(jì)判定
限定區(qū)域中含有易燃性物質(zhì)的出現(xiàn)形成了一個(gè)潛在的爆炸性環(huán)境。所謂潛在的,就意味著它們并不是時(shí)刻出現(xiàn)的,有的出現(xiàn)頻率高,有的出現(xiàn)頻率低。在這種情況下,就存在危險(xiǎn)性大的場(chǎng)所和危險(xiǎn)性小的場(chǎng)所。因此,就有必要對(duì)這些危險(xiǎn)場(chǎng)所進(jìn)行的“場(chǎng)所分類(lèi)”。分類(lèi)的目的就在于運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理,按照?qǐng)鏊袣怏w環(huán)境出現(xiàn)的頻率和存在的時(shí)間的長(zhǎng)短,將場(chǎng)所的危險(xiǎn)程度分類(lèi),以便按照危險(xiǎn)區(qū)域類(lèi)型采用不同的防爆措施。
1.爆炸危險(xiǎn)性場(chǎng)所的分類(lèi)
應(yīng)由懂得易燃性材料性能、設(shè)備工藝性能的技術(shù)人員提出易燃性介質(zhì)及其釋放源;由懂得安全、電氣的工程技術(shù)人員根據(jù)有關(guān)規(guī)范,來(lái)劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。場(chǎng)所分類(lèi)對(duì)工程設(shè)計(jì)很重要,為了盡量準(zhǔn)確地劃分區(qū)域,在根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范劃分的同時(shí),還應(yīng)參考以往的經(jīng)濟(jì)和行業(yè)的特點(diǎn)。既要保證生產(chǎn)裝置的安全可靠,又要避免人為提高爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí),而造成工程投資浪費(fèi)。
爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的劃分首先要查找和確定釋放源,根據(jù)釋放源的等級(jí),劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域,然后還應(yīng)結(jié)合釋放源所在處的通風(fēng)條件調(diào)整區(qū)域劃分。
依據(jù)《GB 50058-2014 爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》,釋放源按照可燃物質(zhì)的釋放頻繁程度和持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短分為連續(xù)級(jí)釋放源、一級(jí)釋放源、二級(jí)釋放源。在場(chǎng)所分類(lèi)中,首先應(yīng)按易燃物質(zhì)的釋放頻繁程度和持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短確定釋放源的等級(jí)。根據(jù)規(guī)范規(guī)定共分為三級(jí):
(1).連續(xù)級(jí)釋放源:預(yù)計(jì)長(zhǎng)期釋放或短時(shí)頻繁釋放的釋放源,可劃為連續(xù)級(jí)釋放源。
如:固定頂貯罐的上部空間和排氣口;油、水分離器等直接與空氣接觸的易燃液體的表面;經(jīng)常或長(zhǎng)期向空間釋放易燃?xì)怏w或易燃液體的蒸汽的自由排氣孔或其它孔口等。
(2).第一級(jí)釋放源:預(yù)計(jì)正常運(yùn)行時(shí)周期或偶爾釋放的釋放源,可劃為第一級(jí)釋放源。
如:正常運(yùn)行時(shí),會(huì)釋放易燃物質(zhì)的泵、壓縮機(jī)和閥門(mén)等的密封處;正常運(yùn)行時(shí),會(huì)向空間釋放易燃物質(zhì)、安裝在貯有易燃液體的容器上的排水系統(tǒng);正常運(yùn)行時(shí)會(huì)向空間釋放易燃物質(zhì)的取樣口。
(3).第二級(jí)釋放源:預(yù)計(jì)在正常下不會(huì)釋放,即使釋放也僅是偶爾短時(shí)釋放的釋放源,或劃為第二級(jí)釋放源。
如:正常運(yùn)行時(shí)不能出現(xiàn)釋放易燃物質(zhì)的泵、壓縮機(jī)和閥門(mén)的密封處;正常運(yùn)行時(shí)不能釋放易燃物質(zhì)的法蘭、連接件和管道接頭;正常運(yùn)行時(shí)不能向空間釋放易燃物質(zhì)的安全閥、排氣孔和其它孔口處;正常運(yùn)行時(shí)不能向空間釋放易燃物質(zhì)的取樣口。
由上述兩種或三種級(jí)別釋放源組成的釋放源,稱(chēng)為多級(jí)釋放源。
2.爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的范圍
爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的范圍劃分,除了按照規(guī)范條文規(guī)定以外,還與以下幾個(gè)因素有關(guān):
a易燃物質(zhì)的泄出量;
b釋放速度;
c釋放的爆炸氣體混合物的濃度;
d易燃液體的沸點(diǎn)(液體混合物初沸點(diǎn));
e爆炸下限;
f閃點(diǎn) ;
g通風(fēng)量等。
這些量的增加與減少都與爆炸危險(xiǎn)區(qū)域范圍的大小有直接的關(guān)系。因這些量界定的因素較復(fù)雜。所以上述所列影響范圍大小的參數(shù),只是采用了IEC規(guī)定,而該規(guī)定迄今為止只是一個(gè)原則性規(guī)定,無(wú)具體尺寸可遵循。由于實(shí)際生產(chǎn)裝置的工藝、設(shè)備、儀表、通風(fēng)布置等條件各不相同,在具體設(shè)計(jì)中均需結(jié)合實(shí)際情況妥善選擇,才能確保安全。
3.舉例:罐區(qū)VOC治理設(shè)施的防爆區(qū)域圖
在《GB 50074-2014 石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的附錄B《石油庫(kù)內(nèi)易燃液體設(shè)備、設(shè)施的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分》中有詳細(xì)的范圍說(shuō)明和圖例,但非常遺憾的是,并沒(méi)有找到關(guān)于油氣回收設(shè)施的部分。
在中石化的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《Q/SH 0117-2007油氣回收系統(tǒng)工程技術(shù)導(dǎo)則》中第3.2.7條:“油氣回收處理的電氣設(shè)備應(yīng)選用適用于爆炸危險(xiǎn)1區(qū)的防爆類(lèi)型,并應(yīng)取得國(guó)家指定的檢驗(yàn)單位頒發(fā)的防爆合格證”,但即使這僅有的一條,也只是說(shuō)明了電氣設(shè)備的防爆選型,并不能推論出油氣回收處理設(shè)施的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)?區(qū),2區(qū)的也可以要求電氣設(shè)備的防爆等級(jí)按照1區(qū)來(lái)選型的。
《IEC 60079-10 Classification of areas-Explosive gas atmospheres》該標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際電工委員會(huì)制定的爆炸性環(huán)境規(guī)范IEC 60079系列的一部分,IEC 60079-10的大部分內(nèi)容是講述了分區(qū)的選擇計(jì)算,里面有很多公式和圖表,講解的都是理論指導(dǎo)性的東西,當(dāng)然也有典型的案例剖析,并且配圖都是按照整套裝置進(jìn)行的,采用的是立體畫(huà)法,比API的更加直觀。
在對(duì)防爆區(qū)的設(shè)計(jì)中,還應(yīng)根據(jù)需設(shè)置在防爆區(qū)內(nèi)的工藝流程及相關(guān)設(shè)備尺寸、操作人員的數(shù)量等確定防爆區(qū)的面積;在確定防爆區(qū)的面積時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮其工藝條件,設(shè)備尺寸,操作人員數(shù)量等。
4.防爆區(qū)與非防爆區(qū)最大的區(qū)別。
就是不需要設(shè)置回風(fēng)設(shè)備及管道,僅需設(shè)置排風(fēng)、排煙、除塵與送風(fēng)設(shè)備及管道,且防爆區(qū)排風(fēng)管道不與其他區(qū)域排風(fēng)管道相連,防爆區(qū)需單獨(dú)設(shè)置防爆型排風(fēng)風(fēng)機(jī)箱。
5.防爆區(qū)形狀以規(guī)則方形為宜,但絕非僅有這一種布置方式。
防爆區(qū)的形狀還需要根據(jù)防爆區(qū)內(nèi)工藝流程與非防爆區(qū)工藝流程的順暢程度來(lái)確定,盡量避免與防爆區(qū)的設(shè)置而產(chǎn)生的人流物流混雜和廠房?jī)?nèi)交通流線的混亂,從而影響潔凈廠房?jī)?nèi)的生產(chǎn)環(huán)境。