防爆技术知识与防爆工程施工方法详解

第一章 防爆技术基础
石油、化工、煤炭和国防等许多工业部门，在生产、加工、运输和贮存的各个过程中，经常可能泄露或溢散出各种各样的易燃易爆气体、液体和各种粉尘及纤维。这类物质与空气混合后，可能成为具有爆炸危险的混合物，当混合物的浓度达到爆炸浓度范围时，一旦出现火源即会引起爆炸和发生火灾等严重事故。因此在这类危险环境中使用的电气设备都必须时经过专业机构认证的具有防爆性能的产品。
1.1 危险场所的划分
根据国际电工委员会（IEC）制定的关于危险环境的划分中明确规定，在大气条件下，粉尘或纤维状的可燃物质与空气形成混合物在点燃后燃烧传至未全部未燃混合物的环境为爆炸性粉尘环境，称为I类环境；在大气条件下，气体、蒸气或薄雾状的可燃物质与空气形成混合物在点燃后燃烧传至全部未燃混合物的环境为爆炸性气体环境，称为II类环境。
危险场所是指危险环境出现或预期可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采用专门措施的区域，根据爆炸性环境出现的频率和持续时间把危险场所划分为不同的区域。
1.1.1 爆炸性粉尘环境危险区域的划分
根据可燃性粉尘/空气混合物出现的频率和持续时间及粉尘层的厚度进行分类，可分为20区、21区和22区。
20区：zone 20，在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和/或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。
21区：zone 21，在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区的场所。该区域包括与充入排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘层和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气混合物的场所。
22区：zone 22，在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分未21区。
1.1.2 爆炸性气体环境的危险区域划分
根据可燃性气体出现的频率和持续时间将危险场所划分为0区、1区和2区。
0区：zone 0，爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所，危险环境存在的时间大于1000小时/年。
1区：zone 1，在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所，危险环境存在的时间在10～1000小时/年之间。
2区：zone 2，在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也时偶尔发生并且仅是短时间存在的场所，危险环境存在的时间少于10小时/年。
在此，“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。
1.2 气体组别与温度组别
对于II类爆炸性气体环境来说，按照爆炸性气体混合物******试验安全间隙或最小点燃电流比，将爆炸性气体分为A、B、C三个组别。气体分组和点燃温度在一定环境温度和压力下与可燃性气体和空气的混合浓度有关。
温度组别是在爆炸性环境中使用的电气设备按其最高表面温度来划分的，最高表面温度时电气设备在规定范围内的最不利运行条件下工作时，可能引起周围爆炸性环境点燃的电气设备任何不见或电气设备的任何表面所达到的最高温度。爆炸性气体环境的温度组别分为T1至T6 六组，在假定基础环境温度为40℃时，各组别的温度为 T1—450℃、T2—300℃、T3—200℃、T4—135℃、T5—100℃、T6—85℃。

对于爆炸型粉尘环境，按照粉尘的点燃温度划分为T11、T12、T13三组，分别对应点燃温度为：T11——大于270℃；T12——200℃；T13——150℃。
对于电压不超过1.2V、电流不超过0.1A，且能量不超过20微焦或功率不超过25mw的电气设备，在经过防爆检验部门认可后，可直接使用于工厂爆炸性气体环境中和煤矿井下。
1.3 爆炸防护的基本原理
现代用于工业生产的可燃物种类繁多，数量庞大，而且生产过程情况复杂，因此需要根据不同的条件采取各种相应的防护措施。从爆炸破坏力的形成来看，爆炸一般需要具备5个条件：
⑴提供能量的可燃性物质（释放源）；
⑵辅助燃烧的助燃剂（氧化剂）；
⑶可燃物质与助燃剂的均匀混合；
⑷混合物放在相对封闭的空间（包围体）；
⑸有足够能量的点火源。
上述条件中的点火源、可燃物质和助燃剂是燃烧爆炸的三要素，防爆技术就是根据这些爆炸条件，采取相应的技术措施和管理措施，达到预防事故的目的。
1.3.1 可燃物浓度的抑制
爆炸强度与爆炸性混合物的浓度有密切关系，爆炸强度随浓度变化的关系近似于正办周期的正弦曲线，浓度国低或过高都不能发生爆炸，这两个点称为爆炸下限浓度和爆炸上限浓度。在爆炸下限浓度以下，由于可燃性物质的发热量已经低到不能维持火焰在混合物中传播所需要的最低温度，因而该混合物不能被点燃；若浓度逐渐增加而超过爆炸上限浓度时，虽然可燃物质增加，但助燃的氧气浓度低于化学当量值，不能满足混合物完全燃烧的需要，也不会发生爆炸。