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)形成了一個潛在的爆炸性環(huán)境。所謂潛在的,就意味著它們并不是時刻出現(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)性大的場所和危險(xiǎn)性小的場所。因此,就有必要對這些危險(xiǎn)場所進(jìn)行的“場所分類”。分類的目的就在于運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理,按照場所中氣體環(huán)境出現(xiàn)的頻率和存在的時間的長短,將場所的危險(xiǎn)程度分類,以便按照危險(xiǎn)區(qū)域類型采用不同的防爆措施。
1.爆炸危險(xiǎn)性場所的分類
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,來劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。場所分類對工程設(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,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,而造成工程投資浪費(fèi)。
爆炸危險(xiǎn)場所的劃分首先要查找和確定釋放源,根據(jù)釋放源的等級,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)時間長短分為連續(xù)級釋放源、一級釋放源、二級釋放源。在場所分類中,首先應(yīng)按易燃物質(zhì)的釋放頻繁程度和持續(xù)時間長短確定釋放源的等級。根據(jù)規(guī)范規(guī)定共分為三級:
(1).連續(xù)級釋放源:預(yù)計(jì)長期釋放或短時頻繁釋放的釋放源,可劃為連續(xù)級釋放源。
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)?;蜷L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).第一級釋放源:預(yù)計(jì)正常運(yùn)行時周期或偶爾釋放的釋放源,可劃為第一級釋放源。
如:正常運(yùn)行時,會釋放易燃物質(zhì)的泵、壓縮機(jī)和閥門等的密封處;正常運(yùn)行時,會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)行時會向空間釋放易燃物質(zhì)的取樣口。
(3).第二級釋放源:預(yù)計(jì)在正常下不會釋放,即使釋放也僅是偶爾短時釋放的釋放源,或劃為第二級釋放源。
如:正常運(yùn)行時不能出現(xiàn)釋放易燃物質(zhì)的泵、壓縮機(jī)和閥門的密封處;正常運(yùn)行時不能釋放易燃物質(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別釋放源組成的釋放源,稱為多級釋放源。
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原則性規(guī)定,無具體尺寸可遵循。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 石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》中的附錄B《石油庫內(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)的范圍說明和圖例,但非常遺憾的是,并沒有找到關(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)的防爆類型,并應(yīng)取得國家指定的檢驗(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)備的防爆等級按照1區(qū)來選型的。
《IEC 60079-10 Classification of areas-Explosive gas atmospheres》該標(biāo)準(zhǔn)是國際電工委員會制定的爆炸性環(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,采用的是立體畫法,比API的更加直觀。
在對防爆區(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內(nèi)交通流線的混亂,從而影響潔凈廠房內(nèi)的生產(chǎn)環(huán)境。