《化工设计中混合气体环境爆炸危险区域划分方法探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工设计中混合气体环境爆炸危险区域划分方法探讨（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 化工设计中混合气体环境爆炸危险区域划分方法探讨 王婉露（华陆工程科技有限责任公司，西安 710065）1 引言化工生产中有各类危险系数较高的生产装置， 装置所用物料一般都会存在火灾性、爆炸性的危险因素。 在化工企业的设计中，合理绘制危险区域划分图，能够有效减小危险区域，为后期的设备选型等提供重要的依据。 随着化工产品的不断发展，易燃易爆的物质越来越复杂，在实际设计中多为混合性的物质。 在混合性物质的影响下，危险区域划分的要求也越来越精细，以此保证生产装置的安全性和经济性1。2 爆炸性气体环境危险区域的划分2.1 爆炸危险的产生爆炸危险的产生应同时具备以下两个条件2：（1）存在易燃气体或易燃液
2、体的蒸气或薄雾，且其浓度应在爆炸极限内；（2）存在能够点燃爆炸性混合物的火花、电弧或高温。2.2 爆炸性气体环境危险区域的划分在一个工程项目中，大多数设备（如泵、管道、容器、贮罐等）的内部基本都含有易燃易爆性的物料，这些物料均应视为潜在的释放源，如易燃性气体或者液体的取样点、阀门的泄漏点等。 在这些设备中也有部分设备内含有的易燃易爆型物料但不会向周围投放的，如焊接完全的管道等，则可视为非释放源。根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，可以将爆炸性气体环境分为以下4 类：（1）0 区：连续或者长期出现爆炸性气体混合物的环境；（2）1 区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境；（3）2
3、 区：在正常运行时不太可能出现爆炸性气体混合物的环境， 或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境；（4）附加2 区：指的是释放出大量的易燃物并且这些易燃物已经逐步扩散到周围15 m 以外的环境，应划分出附加2 区。 还应结合环境的通风条件，当环境的通风条件良好时，可适当降低爆炸危险区域的等级；若通风条件不佳时，应适当提高爆炸危险区域的等级。 在实际的生产中，大多数的情况属于2 区，根据GB 500582014爆炸危险环境电力装置设计规范中的要求，在设计中应尽量采取合理的措施减少1 区的出现。3 释放源的定义及划分根据GB 500582014 爆炸危险环境电力装置设计规范，释放源的定义为
4、：可释放出能形成爆炸性混合物的物质所在的部位或地点。释放源应按照可燃物质的释放频繁程度和持续时间的长短进行划分，分为3 类：（1）连续释放源：连续释放或者预计长期释放的释放源。 如油、水分离器等直接与空间接触的可燃液体表面等。 （2）一级释放源：正常运行时，预计可能周期性或偶尔释放的释放源。 例如，在正常运行时会释放可燃易爆物质的压缩机等设备的密封处；正常运行时，会向周围环境释放可燃易爆物质的取样点等。 （3）二级释放源：在正常运行时，预计不可能释放，当出现释放时，仅是偶尔和短期释放的释放源。 例如，正常运行时，不能出现释放可燃易爆物质的压缩机等设备的密封处，正常运行时，不会释放可燃易爆物质的
5、法兰、管道接头等。4 爆炸危险区域的划分4.1 爆炸危险区域划分的原则首先， 应先根据下列的释放源的不同等级来确定划分区域：（1）存在连续释放源的应划为0 区；（2）存在第一级释放源的应划为1 区；（3）存在第二级释放源的应划为2 区。其次， 还应确认爆炸性物质的爆炸上限极限值及爆炸下限极限值、引燃温度、闪点、比重等物理特性3。 爆炸下限值是影响划分等级的重要条件，在正常工况下，混合物的浓度有可能达到爆炸下限值时，应划分为1 区；特别的对于存在时间较长或者频繁出现的，根据规范要求可划为0 区；只有在不正常工况下偶尔有可能达到爆炸下限浓度的， 根据规范要求可划为2 区。 除此之外，设备所处环境不
6、同的通风条件也对危险区域的划分有比较重要的影响。 在较好的通风条件下，在爆炸危险区域内可以让可燃物质的浓度在较短时间内稀释到其爆炸下限值的25%以下时，就可以定义为通风良好的环境。4.2 爆炸性气体混合物的分级、分组爆炸性气体混合物，根据GB/T 3836.12021爆炸性环境 第1 部分：设备 通用要求，采用IEC 使用的按最大实验安全间隙（MESG）或最小点燃电流比（MICR）分级，具体详见爆炸危险环境电力装置设计规范中的内容。 从规范中可看出，从A 到C，随着防爆电气设备的最大试验安全间隙和最小点燃电流比的逐级减小，其防爆要求逐级提高。类电气设备的温度组别、 最高表面温度和气体或蒸汽引燃
7、温度之间的关系，满足GB 500582014爆炸危险环境电力装置设计规范中的规定。 引燃温度是指易燃性物质的气体或蒸汽与空气形成的混合物的规定条件下被热表面引燃的最低温度。 从该规范中可看出，电气设备的防爆要求是随着引燃温度的逐级降低而逐级提高的。5 混合性气体的爆炸危险区域划分实例分析5.1 实例1某项目中的变换装置， 根据工艺专业提供的危险区域划分条件可知，在该装置内的可燃物质是未变换气，其中主要的可燃介质为氢气（CT1）、一氧化碳（AT1）、硫化氢（BT3）以及少量的氨气。 根据规范要求以及一般划分习惯，划分结果如图1 所示（图中仅为部分装置的危险区域划分）。图1 危险区域划分图（一）（
8、单位：mm）按照GB 500582014 爆炸危险环境电力装置设计规范 计算混合气体的相对密度。 将混合气体看作是一个集合体，根据条件，可以算出该混合物相对于空气的相对密度约为0.6，小于规范中给出的0.8，因此该混合气体轻于空气，据此做出来的危险区域划分图如图2 所示（图中仅为部分装置的危险区域划分）。图2 危险区域划分图（二）（单位：mm）对比以上两种方案， 本文认为第二种设计更符合规范的要求，混合气体作为危险物质时，混合气体应视为一个整体。第一种方式是将混合气体中所有成分单独拿出来作为一个危险物质进行分析，但在实际生产中一旦发生混合气体泄漏，不可能是单独的气体分别往外泄漏。 对比图1 和
9、图2 可以看出，图1 中绘制的危险区域大于图2 中绘制的危险区域， 对于放置在该装置周围的无释放源的设备，原本选择普通型即可，在第一种划分方法中，这些设备被划入危险区域范围，使普通型设备变成了防爆型设备，增加了成本，降低了项目的经济性。5.2 实例2某项目中的煤气化装置， 根据工艺专业提供的危险区域划分条件在该装置内的可燃物质是粗煤气， 其中包括一氧化碳（AT1）、氢气（CT1）、二氧化碳、水蒸气以及少量的硫化氢（BT3）和硫化碳。根据规范及一般划分的习惯做出的图如图3 所示（图中仅为部分装置的危险区域划分）。图3 实例2 危险区域划分图（一）（单位：mm）同样， 若将混合气体看作是一个集合体
10、， 按照GB 500582014爆炸危险环境电力装置设计规范可以算出该混合物相对于空气的相对密度约为0.82， 在规范的修订说明中说明对于相对密度在0.81.2 的气体或者蒸汽，可以视为相对密度比空气重的物质， 据此制作的危险区域划分图如图4所示（图中仅为部分装置的危险区域划分）。图4 实例2 危险区域划分图（二）（单位：mm）对比图3 与图4 可以发现，图4 中没有4.5 m 范围的防爆区域， 整个装置的防爆区域只是一个15 m 范围的防爆区域，相对于图3，图4 降低了设备的防爆等级。通过以上两个实例分析，当易燃物质是混合气体时，应将其视为一个整体， 通过危险区域划分条件中各种易燃物质在整个
11、混合物质中所占的百分比计算出整个混合气体相对于空气的相对密度， 根据规范的要求来判断其相对密度是否重于空气，最终完成了危险区域划分图的绘制，这样可以降低设备的防爆等级， 节约成本。 在工艺专业提出危险区域划分条件时，若有易燃物质是混合气体，应尽量要求工艺专业标明在混合气体中各主要易燃物质的摩尔百分比， 这样才能计算出混合物质相对于空气的密度。 同时明确主要易燃物质的爆炸极限，若一种易燃物质在混合物中的百分比含量不高，远达不到该物质的爆炸极限，则可以不作为危险介质。6 结语综上所述，在划分混合性气体危险区域时，需知道爆炸性气体在整个混合性气体中的摩尔百分比。 为了提高项目的经济性，可以根据混合性气体相对空气的密度划分；若遇到部分混合性气体无法给出主要易燃易爆物质的摩尔百分比， 只能分析每个易燃物质的防爆等级， 将每个易燃物质单独地看作是危险物质。 通过计算混合气体的相对密度绘制出的危险区域划分图，相较于将每一种物质均视为危险介质而言，可能会出现降低其防爆等级的情况，从后期的设备选型等方面来看，提高了项目的经济性。 -全文完-
