探讨爆炸危险场所防爆电气设计

【摘要】本文介绍了石油化工企业中防爆电气设备选型、电气线路设计和电气安全等方面电气设计内容，以及在执行规范设计过程中的经验。

【关键词】石油化工企业；防爆；设备选型；电气线路设计；等电位联结；防爆误区

石油和化工企业经常要加工和处理易燃性液体或气体，其原料中也有相当多的品种是易燃性的，如常用原料中的石油、天然气和氢气；半成品中的烷类、烃类化合物；成品中的汽油、柴油等。这些易燃性物质在被加工、贮存的过程中不可避免地会从管道及其连接处、反应器和贮罐中逸出或漏出，与空气中的氧气混合后形成爆炸性混合物，如果当时现场有点燃源，就会形成爆炸，造成人员伤亡和财产损失。由于上述特点，石化化工企业的防爆安全就成为设计工作中的关键。为了防范爆炸的发生，需要在工程中采取相应措施进行预防。工程上采用的防爆安全措施一般分两类，第一类称为一次防爆措施，如建筑物的防爆设计，通风设施等。第二类称为二次防爆措施，如选用防爆电气设备等。这些措施都需要增加工程投资，且平时的运行和维护都比普通电气设备难度大。如何在设计中正确划分爆炸危险区域，合理地按级选用防爆电气设备，成为了设计工作的重中之重。

1、爆炸危险场所防爆电气设备选型

在选择使用于爆炸危险场所的电气设备前，应首先明确以下内容：

1）设备的类、级和组别应与爆炸危险环境相适应，如明确爆炸危险场所环境的类别是爆炸性气体环境还是爆炸性粉尘环境。不同的爆炸性介质其电气设备的防爆结构要求不一样。通常所说的防爆设备大多指在爆炸性气体环境中使用的，如dⅡBT4、dⅡCT6等等。

2）明确环境中爆炸性气体混合物的爆炸级别，即ⅡA、ⅡB和ⅡC。这是相应于设备的最大试验安全间隙和最小点燃电流比的分级。其级别根据产生爆炸性气体的介质不同而不同，如丙烷属ⅡA、乙烯属ⅡB、乙炔和氢属ⅡC等。从ⅡA到ⅡC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而其防爆要求逐级提高。

3）明确环境中爆炸性气体混合物的组别或引燃温度。这是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。从组别T1到T6随着引燃温度的降低，其电气设备的防爆要求逐级提高。

4） 周围环境对防爆电气设备的选型要求。如周围环境内化学、机械、热及霉菌等不同环境条件，在防爆电气设备选型时应同时考虑。

5）还应遵循经济性原则和环境适应性原则。为了不过分提高工程造价，在电气设备选型时，只要满足环境要求和爆炸性混合气体级别的要求即可，不宜为了提高安全度，而选用更高一级的电气设备。在同等条件下，应选用结构简单，重量轻，运行可靠性高、低费用、低耗能的产品。必要时还应考虑系统运行要求，如连续的自动化运行的系统，应优先选用本质安全型产品。

在考虑以上几条基本要求后，可选择能满足要求的防爆电气产品。对于有些必须布置在爆炸危险区域内的电气设备，而其防爆要求又不能满足场所要求的时候，可采用正压通风的措施来达到防爆的要求。

2、爆炸危险场所防爆电气线路设计

防爆设备如果没有正确的配线，将会失去防爆的意义。防爆区的电气线路往往不易检修，因此电气线路的设计非常重要。

（1）绝缘导线和电缆截面的选择

（2）线路保护选择

（3）电气线路布置

在爆炸危险场所，通常都采用铜芯线穿钢管明敷设的方式。若厂房美观要求较高时，可在吊顶内敷设管线。从吊顶内引下的管线，穿越不同环境区域时，应严格按照规范和国标图集的要求，做好密封隔离措施。隔离点应选择在相对低的危险区一侧，在连接两个防爆设备的电气管管口处，须各设置一个密封点。管线与电气设备均采用挠性连接管连接。上述各项要求均应在电气设计图样中一一做详细说明，以便在施工中得到很好的贯彻。

3、爆炸危险场所的等电位联结

防爆区的电气安全，除了采取非防爆区内采用的常规措施外，还要进行等电位联结。在石化企业厂房内，有很多的金属容器、管道和构架等，加上一些明设的电气管线，这些管线很容易形成不同的感应电位和静电电压。为防止不同金属件之间由于电荷释放而产生电火花而引起爆炸，必须采取等电位联结。

4、常见的防爆电气误区

（1） 误区一：防爆电气设备能防水

不少人认为，防爆电气设备的外壳能阻止有爆炸危险的气体进入其内部，其密封性能一定很好，同样能阻止雨水进入，安装在户外露天使用应该没有问题。这种观点混淆了防爆电气设备的防爆形式和外壳防护等级两个概念。

防爆电气设备按其防爆原理的不同而分为不同的防爆形式。如隔爆型防爆电气设备能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播。显然其防爆性能与外壳防护等级无关，国家标准对其外壳防护等级并无特别要求，只要满足电动机及低压电器外壳防护等级要求即可，但对其外壳的材质和机械强度作了严格的规定。

因此，绝大多数防爆电气设备均不能阻止气体或水进入其内部，因此不能将这些防爆电气设备直接安装在户外露天场所，也不能用水冲洗其外壳。设备的防水性能是由其外壳防护等级决定，因此在购买防爆电气设备时必须同时提出外壳防护等级要求。

（2） 误区之二：气体防爆电气设备可以用于粉尘爆炸危险场所

许多人对粉尘防爆及粉尘防爆电气设备缺乏充分的认识，实际应用中不管是气体爆炸危险场所还是粉尘爆炸危险场所，都选用气体防爆电气设备，这是错误的。因为绝大多数气体防爆电气设备外壳防护等级低于粉尘防爆电气设备，若将气体防爆电气设备用于粉尘爆炸危险场所，粉尘会进入设备内部并堆积，防碍防爆电气设备的安全运行。当然也可以将气体防爆电气设备的外壳防护等级提高而用于粉尘爆炸危险场所，但这是极不经济的，因为用于气体防爆的隔爆、增安等功能被白白浪费。反过来，粉尘防爆电气设备也不可以用于气体性爆炸危险场所。因为粉尘防爆电气设备只是外壳防护等级较高而已，并没有隔爆、增安等防爆措施，所以这两种防爆电气设备决不能换用。

5、结束语

进行爆炸性危险场所电气设计，必须明确生产工艺流程、主要物料的物理及化学性质以及物料的分布情况，根据这些准确划分爆炸危险区域。在爆炸危险环境内，严格执行国家规范，进行电气设备选型，电气线路设计等。