爆炸原理三角形那些事

爆炸原理三角形那些事～电气防爆安全知识讲座三个80%据资料介绍，大概80%的行业都涉及防爆安全问题。煤矿井下约有80%的场所属于爆炸性危险场所;石油开采现场和炼油厂约80%的场所属于危险区域;在化学工业中约80%以上的生产车间为危险区域。化工和石油化工等行业80%的常用有机化合物都是可燃性物质。三个80%说明无论行业、场所和物质比例来说，防爆安全是我们非常重视的问题。对于我们化工企业来说，更需要极其重视，一点点都马虎不得。三类爆炸性环境爆炸性环境是指在生产过程中会产生可燃性物质和空气形成爆炸性混合物场所。根据可燃性物质的物态性质可分为三类。A可燃性气体(1)物料是气态，从装置等泄漏出来，和空气混合形成爆炸性混合物。（2）物料是易燃液体，从装置等泄漏出来，因闪点较低，使液体释放一定量的蒸汽，和空气混合形成爆炸性混合物。（3）物料是易燃固体，如萘，它在一定温度下，很容易升华，在表面形成蒸汽，和空气混合形成爆炸性混合物。B可燃性粉尘如煤粉、小麦粉、铝粉、聚乙烯粉等等，和空气混合形成爆炸性混合物。C炸药为什么有可燃性物质场所就是爆炸性环境(1)

爆炸极限下限值很小可燃性物质和空气形成混合物为什么称为爆炸性混合物，有此类混合物的场所为什么是爆炸性环境呢？可燃性物质不但易燃烧，一般它的爆炸极限下限数值（气态的可燃性物质占空气的比例）还很小。例如甲烷CH4燃烧反应为CH4+2O2→CO2+2H2O

空气中氧密度为20.9%，也就是说二份氧气和一份甲烷，换句话说占空气10.45%的甲烷在空气中能完全反应，产生爆炸。爆炸极限下限就取10.45%的一半为5.24%。这个理论推算的数值和实验的数值还是很接近的，实验数据为5%。大多数气态的可燃性物质的爆炸极限下限在10%以下，还有大量化合物在3%以下。也就是说只要有少量泄漏，可能不知不觉中达到爆炸极限下限。只要现场有火花和高温等，就可能产生爆炸。为什么有可燃性物质场所就是爆炸性环境(2)

可燃性气体的着火能量很小不管是可燃性气体还是易燃性液体的蒸汽，本身的着火的能量很小，一般在3～0.01mj之间。物质化学式最小着火能量mj氢气H20.02甲烷CH40.28乙烷C2H60.31乙炔C2H20.02苯C6H60.55乙烯C2H40.096异丁烷C4H100.52乙胺C2H5NH22.4乙醛CH3CHO0.376

mj是毫焦耳级,是个很小的能量单位，这就说明只要很小火花等点燃源，就可能使可燃性气体着火。为什么有可燃性物质场所就是爆炸性环境（3）

燃烧会很快引起爆炸与爆炸相比，燃烧好像破坏力小一点，影响范围会小一点，扑灭相对容易一些。燃烧和爆炸一样，都是剧烈的氧化反应，只不过是剧烈程度不同。爆炸一般是起先由燃烧引起，然后变成爆燃，小爆炸，剧烈爆炸。其过渡时间可以在瞬间，也可以较长时间完成。燃烧和爆炸还会造成设备损坏，使可燃性物质进一步泄漏，形成更严重的结果。现场有较多可燃性气体存在，如有电气火花等点燃，会造成燃烧，因燃烧火焰喷发，使可燃性气体气团压缩，达到爆炸极限的下限，就会形成爆炸。现场有阻挡物，会大大影响可燃性气体的扩散，容易爆炸。如可燃性气体比空气重，地面也可能成为阻挡物。因为现场情况复杂，也无法判断可燃性气体的数量，爆炸极限的下限较低，着火能量较小，我们不得不把生产过程中有可燃性气体等的场所划为爆炸性环境。爆炸原理三角形爆炸和燃烧一样是剧烈的氧化反应。氧化反应的一方是可燃性气体或粉尘，另一方是空气中的氧气。我们也就把空气作为氧化剂。可燃性气体和氧气反应的体积比例直接换算成与空气的比例，工程上计算方便，处理起来也直观。可燃性气体或粉尘和空气的混合物，如没有点燃源，是不会燃烧或爆炸的。因此，在防爆安全技术领域中，常用左图爆炸原理三角形说明只有三角形的三条边代表的三个条件都存在才可能爆炸。当然我们会想到如缺一条边，缺少一个条件，爆炸不可能发生。如三个条件都不可避免地存在，还有一个量的大小，相互之间的比例关系。防爆安全技术就是通过控制量的大小和相互之间的比例关系，来达到防爆安全。在GB50058“爆炸危险环境电力装置设计规范”的附录D列出了和防爆安全技术有关的可燃性气体或蒸汽爆炸混合物分级分类的数据。1.可燃性气体或蒸汽的相对密度2.可燃性气体或蒸汽的闪点3.可燃性气体或蒸汽的引燃温度和引燃温度组级4.可燃性气体或蒸汽的爆炸极限（下限和上限）V%5.可燃性气体或蒸汽的级别（也可称防爆级别）可燃性气体蒸汽的五大性质可燃性气体蒸汽的密度影响防爆区域的划分(1)可燃性气体蒸汽的密度一般采用相对密度的方法，它的基准是空气。可燃性气体蒸汽的密度除以空气的密度的比值就该气体的相对密度。空气的密度大小与温度、海拔等因素有关，海拔越高密度越低，我们一般采用的空气密度是指在0摄氏度、标准大气压下，密度为1.29kg/m³

。相对密度大于1.2的可燃性气体蒸汽称为重于空气，相对密度小于0.8的则称为轻与空气。在0.8和1.2之间应酌情考虑。在附录D199种可燃性气体蒸汽只有分子式较简单的甲烷、乙烷、氨、甲醇、甲胺、氰化氢、一氧化碳、乙烯、焦炉煤气和氢气的相对密度小于1.大多数的可燃性气体蒸汽比空气重。可燃性气体蒸汽在泄露时如相对密度小于1，它会向上散发，上方有顶盖，会聚集在顶盖下方；相对密度大于1，它会向下沉，区域内的地坪下沟坑都划为危险区域。相对密度的大小会影响防爆区域的划分。可燃性气体蒸汽的密度影响防爆区域的划分(2)上面左右2图直观地反映了可燃性气体和蒸汽的密度对防爆区域的影响。闪点是使液体产生可燃蒸汽的温度化工厂有大量的液态物料在管道和设备中反应和传输，最终的产品也会液态方式存在。液态的化工物资，在表面会产生蒸汽，和空气形成混合物。在标准条件下，使液体变成蒸汽的数量能够形成可燃性气体和空气混合物的最低温度就是闪点。在闪点温度条件下，用明火来点燃液体表面的蒸汽，会产生一闪即逝（不会持续）的燃烧。它是燃与不燃的分界线，也是评判是不是可燃蒸汽的标准。决定是否要进行防爆电力装置设计，重要条件有关闪点的二条（1）闪点低于或等于环境温度的可燃液体的蒸气或薄雾与空气混合形成爆炸性气体混合物；（2）在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下，可燃液体有可能泄漏时。根据消防工程设计及应用，根据闪点的不同将可燃液体分为了三大种类。即：甲类液体：闪点小于28℃的液体。（如原油、汽油等）乙类液体：闪点大于或等于28℃但小于60℃的液体。（如喷气燃料、灯用煤油）丙类液体：闪点大于60℃以上的液体。（重油、柴油、润滑油等）闪点温度越低越危险。闪点还会影响防爆区域的划分，闪点温度低，爆炸危险区域就越大。在没有明火等点火源的情况下，可燃性气体混合物的温度达到某一温度时，由于其内部氧化反应放热的加剧而自动引燃着，即产生自燃。这一温度叫做引燃温度，有时也称之为自燃温度。同闪点不一样，自燃温度是没有明火点燃源。引燃温度决定防爆电气设备温度组别（1）如右表所示，可燃性气体或蒸汽的引燃温度差别极大。温度小于引燃温度，就不会使可燃性气体混合物自燃，进而使之爆炸。引燃温度差异很大。在生产现场有很多电气设备，如电机、泵、灯具、仪表、控制箱、配电箱等等。有些功率很大，设备表面等都会产生高温，其温度还会超出不少可燃气体或蒸汽的自燃温度，这说明这些电气设备不能在有这类可燃气体或蒸汽环境下工作；但小于另一些可燃气体或蒸汽的自燃温度，这说明这些电气设备能在另一类可燃气体或蒸汽环境下工作。为了方便管理，清晰标注。把可燃气体或蒸汽的自燃温度分成6组，并标为T1～T6.防爆电气设备的温度等级也相应根据有关标准分为T1～T6组别。引燃温度决定防爆电气设备温度组别（2）引燃温度决定防爆电气设备温度组别（3）爆炸性气体温度组别T1T2T3T4T5T6甲烷乙烷、丙烷、丙酮、苯乙烯、氯苯、甲苯、苯、氨、一氧化碳、甲醛、苯氨丁烷、甲醇、乙醇、丙烯、氯乙烯、醋酸丁酯、乙酸戊酯戊烷、巳烷、庚烷、癸烷、辛烷、汽油、氯丁烷乙醚、三甲胺亚硝酸乙酯焦炉煤气、环丙烷、丙烯腈环氧乙烷、2-环氧丙烷、乙烯、1,3-丁二烯二甲醚、硫化氢、四氢肤喃、丙烯醛四氟乙烯、二乙醚水煤气、氢气乙炔二硫化碳硝酸乙酯各个温度组别的爆炸性气体数量是不一样的。在常见的气体中，T1是55个，T2是66个，T3是50个，T4是9个，T5是1个，T6是2个。T5和T6一共3个，具体就是上表所列的3个。引燃温度决定防爆电气设备温度组别（4）上表是不同温度等级防爆电气设备相对应的可燃气体或蒸汽引燃温度等级的使用范围。温度等级为T1的防爆电气设备只适用于有引燃温度等级为T1的可燃气体或蒸汽的工厂场所；温度等级为T4的防爆电气设备适用于有引燃温度等级为T1～T4的可燃气体或蒸汽的工厂场所.要根据可燃气体或蒸汽引燃温度等级来对号入座，取合适的温度等级的防爆电气设备就能安全工作。不必非要取温度等级为T5～T6的防爆产品。引燃温度等级为T5～T6的可燃气体或蒸汽只有3个。不同温度等级的防爆电气设备的使用范围

可燃气体或蒸汽引燃温度等级防爆电气设备的温度等级T1(>450℃）T2(300～450℃）T3(200～300℃）T4(135～200℃）T5(100～135℃）T6(85～100℃）T1(300～450℃）

T2(200～300℃）

T3(135～200℃）

T4(100～135℃）

T5(85～100℃）

T6(<85℃）

爆炸发生在可燃性气体或蒸汽的爆炸上下极限内可燃性物质和空气中氧气发生剧烈的氧化反应，实验表明只有当可燃性气体或蒸汽达到可燃性混合物的一定比例才可能爆炸，这是爆炸下限；超过一定比例后，不会发生爆炸，这是爆炸上限。如左图所示。爆炸在爆炸下限和爆炸上限之间发生。各种可燃性气体或蒸汽的爆炸下限和爆炸上限是不一样的。爆炸在爆炸下限和爆炸上限之间发生。如左表所示，爆炸下限是较小的。防爆工程认为，空气中可燃性气体或蒸汽至少在爆炸下限的25%以下，才是较安全的。其数值更小了。如汽油只有0.35%，柴油只有0.15%，氢气只有1%等等。防爆工程一项重要的任务就是保证生产现场可燃性气体或蒸汽不能突破爆炸下限的25%以下。防爆工程可以通过工程设计、通风、正压防爆方法等手段来达到工厂现场的安全。可燃性气体和蒸汽的级别（1)

类别、级别、温度组别上表是常见的代表性可燃性气体和蒸汽分类、分级和温度分组表。类别级别爆炸性气体温度组别T1T2T3T4T5T6I甲烷IIA乙烷、丙烷、丙酮、苯乙烯、氯苯、甲苯、苯、氨、一氧化碳、甲醛、苯氨丁烷、甲醇、乙醇、丙烯、氯乙烯、醋酸丁酯、乙酸戊酯戊烷、巳烷、庚烷、癸烷、辛烷、汽油、氯丁烷乙醚、三甲胺亚硝酸乙酯IIB焦炉煤气、环丙烷、丙烯腈环氧乙烷、2-环氧丙烷、乙烯、1,3-丁二烯二甲醚、硫化氢、四氢肤喃、丙烯醛四氟乙烯、二乙醚IIC水煤气、氢气乙炔二硫化碳硝酸乙酯可燃性气体和蒸汽的级别（2)

最大试验安全间隙MESG（1）上表是常见的代表性可燃性气体和蒸汽分类、分级和温度分组表。温度等级是根据可燃性气体和蒸汽的自燃温度来分组的。类别用罗马数字来表示，因为煤矿情况很特殊，国际上统一把甲烷单独划出，用Ⅰ类表达;工厂中的可燃性气体和蒸汽，用Ⅱ类表达。工厂类爆炸性气体和蒸汽，又根据最大试验安全间隙MESG和最小点燃电流比MICR的数值，分为A、B、C三级。最大试验安全间隙MESG是隔爆型电气设备防爆设计的基本参数。可燃性气体和蒸汽的级别（3)

最大试验安全间隙MESG（2）在19世纪的英国，工业革命蓬勃发展。煤矿遍地开花，下井带着没有外壳的灯，机械是普通的机械。根本没有防爆概念。当时事故频频发生。人们发现把灯具等放在外壳内，能避免设备的高温和火花与可燃性气体直接接触，可以减少事故的发生的次数。见图1和图2.自燃温度为180度的可燃性气体接触到灯具表面温度只有120度，不会产生爆炸。图1图2人们又发现灯具等有间隙，且开灯时内部温度很高关灯时温度降低，会产生呼吸效应，把灯具外的可燃性气体吸进来。可燃性气体的爆炸下限较低，又遇到灯具内部的高温和火花，就可能发生爆炸。

可燃性气体和蒸汽的级别（4)

最大试验安全间隙MESG（3）图3图4如图5所示，因内部爆炸，压力很大，气体膨胀，一部分热气流会从间隙处喷出来。如图6所示，上下金属壳体形成的结合间隙小长度长，能阻止火焰的喷出，而且冷却喷出的热气流的温度，小于180度，就不可能使灯具外的自燃温度为180度可燃性气体爆炸。把爆炸隔离在壳体内，这就是具有隔爆的性能，这种防爆的形式称为隔爆型，也叫隔爆外壳，代号是“d”,英文是flameproofenclosure，直译是阻止火焰传播外壳。可燃性气体和蒸汽的级别（5)

最大试验安全间隙MESG（4）图5图6可燃性气体和蒸汽的级别（6)

最大试验安全间隙MESG（5）图7是间隙大长度短的情况，内部的火焰有可能直接窜出来，也可能有火花冒出来，当然也不可能使热气流冷却，这样就点燃外部的可燃性气体，也叫传爆。间隙的大小和长度对传爆性能有极大的影响。隔爆型设备外壳当然还具有很强的强度，在内部爆炸时不炸裂不损坏不变形，否则也会引起外部爆炸。隔爆型设备外壳设计生产时要进行严酷的强度试验。隔爆型设备外壳要具有能承受内部爆炸不损坏和不传爆的能力，才能在爆炸性气体环境中安全工作。也可以说既耐爆又不传爆。图7可燃性气体和蒸汽的级别（7)

最大试验安全间隙MESG（6）防爆工程要对可燃性气体和蒸汽用统一标准的试验装置进行试验，接合面长度为25mm试验箱内腔和外壳内腔充满同样的可燃性气体。在试验箱内腔点火，用千分表调节试验箱上下壳体接合面长度为25mm法兰面的间隙值，直到找到试验箱内腔的爆炸不传到外壳内腔中的最大间隙。然后固定这个间隙，连续进行十次试验验证。这个数值就是该可燃性气体的最大试验安全间隙MESG(maximumexperimentalsafegaps)可燃性气体和蒸汽的级别（8)

最大试验安全间隙MESG（7）同温度等级分组一样，最大试验安全间隙MESG也分为四种。煤矿Ⅰ类甲烷MESG为1.14mm.工厂Ⅱ类的分级限值规定如下：ⅡAMESG>0.9mmⅡB0.9mm≥MESG≥0.5mmⅡC0.5mm>MESG

隔爆型电气设备的接合面的尺寸也是根据上述分级的MESG来规定的，国家标准还根据接合面尺寸和容积具体规定了详细尺寸要求（见下表），产品根据标准设计，还要经过强度试验和传爆试验，传爆试验也是10次。可燃性气体和蒸汽的级别（9)

最小点燃电流比MICR（1）最大试验安全间隙涉及隔爆型电气设备，最小点燃电流比涉及本质安全性电气设备。隔爆性设备是把有火花和高温的电气装置用外壳包起来，本质安全性设备是控制点燃源的温度和能量。本安防爆技术起源于英国。1913年，英国南威尔士(SouthWales)煤矿发生了一场爆炸事故，439人丧生。这场灾难性爆炸事故是由电铃设备产生的电火花点燃甲烷(沼气)引起的。在1915～1916年间，英国内政部实验站与达拉漠(Durham)大学的阿姆斯壮(Armstrong)学院合作，对电铃系统进行了进一步的调查和分析。结果证明：断路火花的能量是由电铃的电感线圈产生的，但只要将电源电压限制在25V以内，并用一个无感电阻适当限制电铃激励电流就能使该电铃系统的断路火花能量减少到安全水平。后来，英国内政部根据这些调查得出的规定，试验认证了一些类似的设备，于1917年起将类似电铃系统应用于英国矿井。实践证明这些规定确实是安全的，因此，这些规定逐渐被人们所认识和承认。并把这一技术叫做“本质安全”(IntrinsicSafety—IS)。大约在1936年，英国的工厂鉴定员认证了第一个产品。可燃性气体和蒸汽的级别（10)

最小点燃电流比MICR（2）电火花和热效应是引起爆炸性危险气体爆炸的主要点燃源，本安就是通过限制电火花和热效应两个可能的点燃源的能量来实现的。试验表明，对于各种爆炸性危险气体都有其最小点燃能量(例如氢气19uj

、乙烯60uj、丙烯200uj

、甲烷280uj)，在正常工作和故障状态下，当仪表可能产生的电火花或热效应的能量小于这个能量时，仪表将不可能点燃相应的爆炸性危险气体而产生爆炸。因此，本安型防爆仪表的设计，必须从限制能量人手，可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内，以保证仪表在正常工作或发生短接和元器件损坏等故障情况下产生的电火花和热效应不致于引起其周围可能存在的危险气体爆炸。本安防爆技术实际上是一种低功率设计技术。通常对于氢气(Ⅱc)环境，必须将电路功率限制在1．3w左右。由此可见，本安技术能很好地适用于工业自动化仪表。可燃性气体和蒸汽的级别（10)

最小点燃电流比MICR（2）试验表明，在规定的标准试验条件下，不同物质产生点燃所需的电流大小各不相同。不同爆炸性物质(气体、蒸气)的最小点燃电流可应用IEC79-3规定的本质安全电路的火花试验装置测定。火花试验装置应在接有0.09H^-0.1H的空芯线圈的24V直流电路中操作，并且该电路中的电流应调整电阻数值控制。每分钟转动80次，产生火花。所谓最小点燃电流比是指用甲烷的最小点燃电流(MIC)为参考，以气体的最小点燃电流除以甲烷的最小点燃电流，MICR某物质=MIC某物质/MIC甲烷可燃性气体和蒸汽的级别（10)

最小点燃电流比MICR（2）气体和蒸气的分级原则

级别

最大试验安全间隙（MESG）（mm）

最小点燃电流比（MICR）

IIA

MESG＞0.9

MICR＞0.8

IIB

0.5＜MESG≤0.9

0.45＜MICR≤0.8

IIC

MESG≤0.5

MICR＜0.45

实验结果显示，所有爆炸性气体、蒸气的最小点燃电流都比甲烷小，所以MICR<1．0。本质安全型电气设备的设计就是以MICR(minimumignitingcurrentratio)为基础的。同样根据MICR定义可知，甲烷的最小点燃电流比为1．0，其他II类气体的分级限值规定如下：A级：0．8<MICR<1．0：B级：0．45≤MICR≤0．8：C级：MICR<0．45。II类气体最小点燃电流比分级和最大试验安全间隙分级基本相同。这是因为MESG数值小，说明要点燃的气体的最小点燃能力小，基本等同于MICR小。可燃性气体和蒸汽的级别（10)

最小点燃电流比MICR（2）类别级别爆炸性气体温度组别T1T2T3T4T5T6I甲烷IIA乙烷、丙烷、丙酮、苯乙烯、氯苯、甲苯、苯、氨、一氧化碳、甲醛、苯氨丁烷、甲醇、乙醇、丙烯、氯乙烯、醋酸丁酯、乙酸戊酯戊烷、巳烷、庚烷、癸烷、辛烷、汽油、氯丁烷乙醚、三甲胺亚硝酸乙酯IIB焦炉煤气、环丙烷、丙烯腈环氧乙烷、2-环氧丙烷、乙烯、1,3-丁二烯二甲醚、硫化氢、四氢肤喃、丙烯醛四氟乙烯、二乙醚IIC水煤气、氢气乙炔二硫化碳硝酸乙酯上图是常见的可燃性气体和蒸汽的温度组别、类别和级别举例表。在常用的155种工厂类气体中。属ⅡA为120个；属ⅡB为30个；属ⅡC为5个，具体就是上表列出的水煤气、氢气、乙炔、二硫化碳和硝酸乙酯。有关性能表中还有44种表为“其他物质”。属ⅡA为30个；属ⅡB为13个；不明归类1种。可燃性气体或蒸汽性能表(1)在GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范中，有附录D，其中列出5个重要性质，我们一般常见的是级别和引燃温度等级2个数据，但另3个如前所说，也是很重要的性质。表D可燃性气体或蒸气爆炸性混合物分级分组举例序号物质名称分子式级别引燃温度组别引燃温度（℃）闪点（℃）爆炸极限V％相对密度下限上限IIA级一、烃类

链烷类

1甲烷CH4IIAT1537Gas5150.62乙烷C2H6IIAT1472Gas312.513丙烷C3H8IIAT2432Gas211.11.54丁烷C4H10IIAT2365-601.98.525戊烷C5H12IIAT3260<-401.57.82.56己烷C6H14IIAT3225-221.17.537庚烷C7H16IIAT3204-41.056.73.58辛烷C8H18IIAT32061316.53.99壬烷C9H20IIAT3205310.82.94.410癸烷C10H22IIAT3210460.85.44.9可燃性气体或蒸汽性能表（2)序号物质名称分子式级别引燃温度组别引燃温度（℃）闪点（℃）爆炸极限V％相对密度下限上限11环丁烷CH2(CH2)4CH2IIA－－Gas1.8－1.912环戊烷CH2(CH2)4CH2IIAT2380<-71.5－2.413环己烷CH2(CH2)4CH2IIAT3245-201.382.914环庚烷CH2(CH2)5CH2IIA－－<211.16.73.3915甲基环丁烷CH3CH(CH2)2CH2IIA－－－－－－16甲基环戊烷CH3CH(CH2)3CH2IIAT3258<-1018.352.917甲基环己烷CH3CH(CH2)4CH2IIAT3250-41.26.73.418乙基环丁烷C2H5CH(CH2)2CH2IIAT3210<-161.27.72.919乙基环戊烷C2H5CH(CH2)3CH2IIAT3260<-211.16.73.420乙基环己烷C2H5CH(CH2)4CH2IIAT3238350.96.63.921萘烷（十氢化萘）CH2(CH2)3CHCH(CH2)3CH2IIAT3250540.74.94.8

链烯类

22丙烯CH2=CHCH3IIAT2455Gas211.11.5可燃性气体或蒸汽性能表（3）序号物质名称分子式级别引燃温度组别引燃温度（℃）闪点（℃）爆炸极限V％相对密度下限上限145丙稀醛CH2=CHCHOIIBT3220-262.8311.9146四氢呋喃CH2(CH2)2CH2OIIBT3321-14211.82.5注：**一氧化碳在异常环境温度下可以含有使它与空气的混合物饱和的水分四、混合气147焦炉煤气

IIBT1560－4400.40～0.50五、含卤化合物148四氟乙烯C2F4IIBT4200Gas10503.871491氯-2,3-环氧丙烷OCH2CHCH2ClIIBT2411323.8213.3150硫化氢H2SIIBT3260Gas4441.2IIC级151氢H2IICT1500Gas4750.1152乙炔C2H2IICT2305Gas2.51000.9153二硫化碳CS2IICT5102-301.3502.64154硝酸乙酯C2H5ONO2IICT685104－3.14155水煤气－IICT1－1－－－有关危险区域划分的标准爆炸危险区域的划分涉及电力装置设计和防爆安全工程管理等等。这方面有关标准有4个。1.GB3836.14爆炸性环境用电气设备第14部分危险场所分类2.GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范3.等同于美国石油学会APIRP505的SYT6671石油设施电气设备安装区域一级0区1区2区区域划分推荐做法4.美国国家防火协会NFPA497“RecommendedPracticefortheClassificationofFlammableLiquids,Gases,orVaporsandofHazardous(Classified)LocationsforElectricalInstallationsinChemicalProcessAreas”哪些非爆炸危险区域符合下列条件之一时，可划为非爆炸危险区域：1没有释放源并不可能有可燃物质侵入的区域；2可燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限值的10％；3在生产过程中使用明火的设备附近，或炽热部件的表面温度超过区域内可燃物质引燃温度的设备附近；4在生产装置区外，露天或开敞设置的输送可燃物质的架空管道地带，但其阀门处按具体情况定。爆炸危险区域的根源是释放源释放源应按可燃物质的释放频繁程度和持续时间长短分级，并应符合下列规定。1连续级释放源：连续释放或预计长期释放的释放源。类似下列情况可划为连续级释放源：1)没有用惰性气体覆盖的固定顶盖贮罐中的可燃液体的表面；2)油、水分离器等直接与空间接触的可燃液体的表面；3)经常或长期向空间释放可燃气体或可燃液体的蒸气的排气孔和其它孔口。2一级释放源：在正常运行时，预计可能周期性或偶尔释放的释放源。类似下列情况的，可划为一级释放源：1)在正常运行时，会释放可燃物质的泵、压缩机和阀门等的密封处；2)贮有可燃液体的容器上的排水口处，在正常运行中，当水排掉时，该处可能会向空间释放可燃物质；3)正常运行时，会向空间释放可燃物质的取样点；4)正常运行时，会向空间释放可燃物质的泄压阀、排气口和其它孔口。3二级释放源：在正常运行时，预计不可能释放，如果释放也仅是偶尔和短期释放的释放源。类似下列情况的，可划为二级释放源：1)正常运行时不能出现释放可燃物质的泵、压缩机和阀门的密封处；2)正常运行时不能释放可燃物质的法兰、连接件和管道接头；3)正常运行时不能向空间释放可燃物质的安全阀、排气孔和其它孔口处；4)正常运行时不能向空间释放可燃物质的取样点。0区1区2区2种定义(1)GB3836.14对爆炸危险区域0区1区2区有如下的定义，还对爆炸混合物出现的频率和区域的关系作些定量的说明。在定义中强调了正常运行。GB50058定义正常运行是指正常的开车、运转、停车，可燃物质产品的装卸，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0区1区2区2种定义(2)SYT6671也就是APIRP505也对0区1区2区进行了定义，还考虑了修理、维护、故障、误操作、通风失效等实际情况。释放源的等级不等于区域的等级爆炸危险区域的划分应按释放源级别和通风条件确定，并应符合下列规定。1首先应按下列释放源的级别划分区域：1)存在连续级释放源的区域可划为０区。2)存在一级释放源的区域可划为１区。3)存在二级释放源的区域可划为２区。2其次应根据通风条件调整区域划分：1)当通风良好时，可降低爆炸危险区域等级；当通风不良时应提高爆炸危险区域等级。2)局部机械通风在降低爆炸性气体混合物浓度方面比自然通风和一般机械通风更为有效时，可采用局部机械通风降低爆炸危险区域等级。3)在障碍物、凹坑和死角处，应局部提高爆炸危险区域等级。4)利用堤或墙等障碍物，限制比空气重的爆炸性气体混合物的扩散，可缩小爆炸危险区域的范围。通风的级别和有效性通风有效性应划分成以下三个等级（见附录C中的例子）。—良好：通风连续地存在；—一般：在正常运行时，预计通风存在。允许发生短时、不经常的不连续通风．—差：不能满足“良好”或“一般”标准的通风，但预计不会出现长时间的不连续通风。对于差的通风都不能满足的通风条件，不得考虑成有通风条件的场所。自然通风：对户外场所，一般情况下，判断通风条件应以假设最小风速为0.5m/s为基础，且连续地存在。这种情况下，通风的有效性应被看作是“良好”．人工通风：在估计人工通风有效性时，应考虑设备的可靠性和有效性。例如，备用的风机，通常，良好的有效性要求在故障状态下，备用风机能自动起动。但是，若制定出措施，在通风设备出现故障时防止释放可燃性物质（例如，自动关闭加工设备），在通风设备正常运行时所确定的场所划分就不需要进行调整，也就是说，可以假定通风有效性良好。高级通风（VH)实质上能够在释放源处瞬间降低其浓度，使其低于爆炸下限的浓度，区域范围很小（甚至可忽略不计）。中级通风（VM)能够控制浓度，虽然释放源正在释放中，使得区域界限外部的浓度稳定地低于爆炸下限（LEL)，并且在释放停止释放后，爆炸性环境持续存在时间不会过长。低级通风（VL)在释放源释放过程中，不能控制其浓度，并且／或在释放源停止释放后，也不能阻止爆炸性环境持续存在。0区1区2区划分的例图法爆炸危险区域的划分主要决定于易燃物质的泄出量、释放速度、浓度、沸点、闪点、爆炸下限、相对密度、通风量、障碍和液体温度等等。至于更具体的爆炸危险区域范围的规定，这是一个长期没有得到改善和解决的问题。上述所列影响范围大小的参数，是采用了IEC规定，但由于该规定迄今只是原则性规定，也没有很具体的计算公式，而无具体尺寸可遵循。GB50058规范内的具体尺寸，是等效采用国际上广泛采用的美国石油学会APIRP505规定及美国国家防火协会（NFPA）有关规定及例图。等同于美国石油学会APIRP505的是SYT6671石油设施电气设备安装区域一级0区1区2区区域划分推荐做法。区域划分例图（1）APIRP505例图GB50058例图区域划分是以释放源为中心，划出三维立体的范围。附加2区是针对高挥发性产品的，高挥发性液体是指在37.8°C的条件下，蒸气压超过276kPa(绝对)的液体，这些液体包括丁烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯等液体，液化天然气，天然气凝液及它们的混合物。尽管GB50058强调是参照APIRP505制定的，但更谨慎，说明释放源是2级释放源。区域划分例图（2）APIRP505例图GB50058例图图B.0.1-2释放源在地坪以上时可燃物质重于空气、通风良好的生产装置区GB50058例图APIRP505例图区域划分例图（3）APIRP505例图GB50058例图以上四组图是最基本的区域划分图。左面一组图是说明封闭建筑物对区域划分的影响。区域划分例图（4）GB50058例图区域划分例图（5）四组图都是分离器等的例图区域划分例图（6）三组图都是通风口等的例图区域划分例图（7）阀门的危险区域的划分1)截断阀和止回阀位于通风良好而未封闭的区域内的截断阀和止回阀周围的区域是不分类的；位于通风良好的封闭区域内的截断阀和止回阀周围的区域，在封闭的范围内划为2区；位于通风不良的封闭区域内的截断阀和止回阀周围的区域，在封闭的范围内划为1区。2)工艺程序控制阀位于通风良好而未封闭的区域内的工艺程序控制阀周围的区域，在阀杆密封或类似密封周围的0.5m的范围内划为2区；位于通风良好的封闭区域内的工艺程序控制阀周围的区域，在封闭的范围内划为2区；位于通风不良的封闭区域内的工艺程序控制阀周围的区域，在封闭的范围内划为2区。区域划分例图（8）图A.0.1爆炸危险区域划分示例图a—正压控制室；b—正压配电室；c—车间；e—容器；f—蒸馏塔；g—分析室（正压或吹净）；h—泵（正常运行时不可能释放的密封）；j—泵（正常运行时有可能释放的密封）；k—泵（正常运行时有可能释放的密封）；l—往复式压缩机；m—压缩机房（开敞式建筑）；n—放空口（高处或低处）区域划分例图（8）气体或蒸气爆炸性混合物的危险区域的划分。危险区域的划分是根据爆炸性混合物出现的频繁程度和持续时间，划分为0区、1区、2区，等采用了国际电工委员会规定。除了封闭的空间，如密闭的容器、储油罐等内部气体空间，很少存在0区。虽然高于爆炸上限的混合物不会形成爆炸性环境，但是没有可能进入空气而使其达到爆炸极限的环境，仍应划分为0区。例如固定顶盖的可燃性物质贮罐，当液面以上空间未充惰性气体时应划分为0区。在生产中0区是极个别的，大多数情况属于2区。在设计时应采取合理措施尽量减少1区。正常运行是指正常的开车、运转、停车，可燃物质产品的装卸，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。一般爆炸危险区域都是由工艺设计划分的。作为现场的管理人员应熟悉区域划分图，还要掌握现场释放源的类别和通风情况。通风和正压型爆炸原理三角形中有一条很重要的边，就是空气（氧气）。爆炸气体的重要性质是爆炸下限，也就是可燃性气体或蒸汽占空气的比例达到了爆炸发生的下限。这个比例和空间是否封闭大有关系，也和通风的状况有极大关系。在分析区域划分时，我们已知道直接影响区域的级别。目前大多数装置都是框架式。通风量大就不会达到爆炸下限。一般在防爆区域的设备都可以做成防爆型。并不是任何设备都能做成防爆型，例如控制设备、分析室等等。防爆技术中有一个很有效的方法，就是正压型，把设备放在密闭的空间，空气充入室内，压力高于室外空气的压力，形成正压状态，这就排斥了爆炸性气体的进入。通风引入的气源应安全可靠，且必须是没有可燃物质、腐蚀介质及机械杂质，进气口应设在高出所划爆炸性危险区域范围的1.5m以上处。两种点燃源在防爆原理三角形中极重要的一条边是点燃源。根据目前科技水平所掌握的资料，涉及爆炸的点燃源大致可分为电气设备相关的点燃源和非电气设备相关的点燃源两个方面。电气设备相关的主要点燃源有:电火花、高温、电气设备的热表面、电弧、射频激光等辐射。非电气设备相关的主要点燃源有:机械(撞击/摩擦)火花、热表面、火焰及热气体、化学热、静电、光辐射、离子辐射、超声波、雷电、绝热压缩和冲击波、放热反应及粉尘自燃、明火等。例如防爆场所使用的工具就应该满足GB10686“铜合金防爆工具性能试验方法”，用该工具敲打产生的火花能量，应小于可燃性气体最小点燃能量。防爆电气设备有可能成为点燃源在爆炸危险场所不可避免地防爆型安装电机、灯具、阀门、控制箱、配电箱、仪表和测试仪器等等电气设备，同样它们也不可避免地有可能成为爆炸危险场所的点燃源。爆炸危险场所的点燃源是电火花（电弧)和高温。凡是电气设备都有电流通过，产生能量转换和散发，设备表面都有比环境温度高的温度。这种高温是可以按温度等级来划分的。有些电气设备有电火花，如开关、灯座、继电器等等都会产生火花或电弧。防爆电气设备有各种防爆形式来避免成为点燃源。脱离法-可燃性气体与火花不接触充油型“o”充砂型“q”胶封型“m”正压型“p”在爆炸原理三角形中，可燃性气体和点燃源是重要的两极，如我们把可燃性气体和电气设备或电气元件中的火花脱离无法接触，就能起到防止爆炸的作用。其介质可以是油、砂和环氧树脂等。正压型是另一种脱离法，它是在设备或密闭空间内保持空气风压大于外部的含有可燃性气体空气的气压，使可燃性气体无法进入内部。小能量法-比最小点燃能量还要小每一种可燃性气体都有最小点燃能量，防爆标准用最小点燃电流比MICR来衡量和分级。右图中火花上有叉，并不是没有火花，而是这个火花非常微小，不可能点燃可燃性气体，在本质上这个火花是安全的。在正常工作和故障状态下，当仪表可能产生的电火花或热效应的能量小于这个能量时，仪表将不可能点燃相应的爆炸性危险气体而产生爆炸。因此，本安型防爆仪表的设计，必须从限制能量人手，可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内，以保证仪表在正常工作或发生短接和元器件损坏等故障情况下产生的电火花和热效应不致于引起其周围可能存在的危险气体爆炸。本质安全型“i”本质安全型适用于工业自动化仪表本安技术能很好地适用于工业自化仪表。与其他任何防爆型式相比，采用本安防爆技术可给工业自动化仪表带来以下技术和商务上的特点：①本安仪表具有结构简单、体积小、重量轻和造价低的特点，建立一个本安型和隔爆型开关传输回路的费用之比约为l：4。②可在带电工况下进行维护、标定和更换仪表的部分零件等。③安全可靠性高，本安仪表不会因为紧固螺栓的丢失或外壳接合面锈蚀、划伤等人为原因而降低仪表的安全可靠性。④由于本安防爆技术是一种“弱电”技术，因此，本安仪表的使用可以避免现场工程技术人员的触电伤亡事故的发生。⑤适用范围广。本安技术是唯一可适用于0区危险场所的防爆技术。⑥对于像热电偶等简单设备，不需特别认证即可接入本安防爆系统。综上所述，对于自动化仪表而言，本安防爆技术是比较理想的防爆技术。本质安全型仪表的分类本安仪表的分类，实际上都是基于危险场所分类、气体分组和气体自燃温度组别划分的。也就是根据仪表的电火花的能量和设备的温度来分类。1．本安仪表类别基于国家标准GB3836．1《爆炸性环境用电气设备第1部分通用要求》规定的电气设备分类原则，本安仪表可分为I类煤矿用(miningindustry)和Ⅱ类工厂用本安仪表(surfaceindustry)两类。对于Ⅱ类工厂用本安仪表，与气体分组一样，可进一步分为A、B、C三级。分级和隔爆型不一样，是根据最小点燃电流比来划分的。2．本安仪表级别本安仪表及关联设备，按其使用场所或相连场所的安全程度可分为ia和ib二个级别。ia级是指在正常工作、一个计数故障和二个计数故障情况下均不能点燃爆炸性气体混合物。ib级是指在正常工作和一个计数故障情况下不能点燃爆炸性气体混合物。ib级本安仪表的安全程度要比ia级仪表差，它与隔爆和增安等防爆型式的仪表一样只适用于1区和2区危险场所。相应地，ib级本安关联设备可与l区和2区危险场所的本安仪表或设备相连接。而ia级本安仪表可用于危险等级最高的0区危险场所；ia级本安关联设备可与0区危险场所的本安仪表或设备相连接。ia级本安设备是所有防爆型式中安全程度最高的一种。3．本安仪表温度组别按照GB3836．1标准，Ⅱ类本安仪表的温度组别与其使用危险区域的爆炸性气体混合物的温度分组一样可分为T1一T6六个组别。4.防爆标志举例ExiaⅡCT6Ga

i本质安全型a安全程度级别Ⅱ工厂用C防爆级别（根据最小点燃电流比）T6温度等级Ga

爆炸性气体环境用具有很高的保护级别。包容法-用外壳隔离火花和高温（1）隔爆型设备“d”是各种防爆类型历史上最早出现的。它把有火花和高温等点燃源的普通的电气设备，用隔爆外壳包起来，使设备外的可燃性气体与火花和高温隔离。过去我们俗称隔爆型设备，按现行标准更严谨的称呼是“由隔爆外壳”d”保护的设备“。这种防爆形式，将能够点燃爆炸性气体环境的所有部件包容到外壳内，外壳能够承受内部爆炸性混合物爆炸产生的压力，并能够阻止爆炸传播到外壳的周围爆炸性气体环境。隔爆型结构能处理很多其他防爆形式无法处理的难点。它能在外壳内容纳普通的电气设备。如把空气开关安装在隔爆外壳内，防爆性能由隔爆外壳承担，电气功能由空气开关承担。如隔爆型灯具，外壳内能安装各种光源，有火花的灯座触发器和普通的镇流器，接线柱也可采用普通型。“W”“L”包容法-用外壳隔离火花和高温（2）隔爆外壳把外壳外的可燃性气体和内部电气设备的火花和高温隔离了，隔爆型设备的外壳温度等级要比内部设备的温度等级要至少低一个级别，如外壳足够大，降低的幅度还要大。但隔爆外壳的结构要求是基于可燃性气体有可能进入外壳内并引起爆炸。外壳要具有耐爆且不传爆的要求。其设计是根据间隙防爆的原理。防爆接合面分为平面、圆筒、止口和螺纹等。外壳的强度也有很高的要求。隔爆外壳的制造要求和维护要求都很高。成本一般不低。防爆标志举例：ExdⅡCT4Gbd隔爆型Ⅱ工厂用防爆设备C防爆级别（由最大试验安全间隙决定）T4温度组别Gb

具有较高的保护等级平面接合面圆筒接合面止口接合面螺纹接合面提高门槛法-避免危险高温和火花出现（1）隔爆型设备依靠隔爆外壳，就像一个黑箱子，什么设备都能往里装。增安型设备则是一个白箱子，装进外壳的东西要跨过很高的门槛。这个门槛就是增加一些技术措施，以提高其安全程度，防止在正常运行或规定异常条件下产生危险温度、电弧和火花的可能性。增安设备的外壳和隔爆外壳不一样，不起耐爆和不传爆的作用，因此内部不能有危险的火花的部件（普通开关）存在。如增安型电机，与隔爆型电机不同，提高了绕组漆包线的绝缘等级，测试绕组温升用启动电流测试，还要求装防堵转装置，测试温度等级时要求测试所有部件的温度（隔爆型只测试外壳温度）等等措施。提高门槛法-避免危险高温和火花出现（2）与隔爆型灯具相比，增安型灯具结构对光源选择要严酷的多。隔爆型灯具中光源能选择任何常用的光源。增安型灯具不能选用高强度气体放电灯，如金属卤化物灯泡是二层泡壳，外层破了后，内层的泡芯仍能工作，而且表面温度极高。这类光源的灯座也不符合防爆要求，有火花。紧凑型荧光灯灯座有火花，镇流器部分也可能有火花。普通的荧光灯也不能连接触发器，防止灯管破裂后，灯丝出现异常高温。灯脚要连接。电磁感应无极荧光灯，因无灯丝无灯座，常用于增安型结构灯具。另外增安型对电气间隙和爬电距离的要求比普通的电气要求要高出一个档次。增安型外壳只起外壳防护的作用，决定温度等级要测试所有部件的温度，决定增安型灯具的温度等级要测试光源的表面。因此增安型灯具的温度等级要隔爆型灯具差一二个等级。防爆标志举例ExeⅡT4Gbe防爆形式增安型Ⅱ工厂用防爆设备T4温度组别Gb

具有较高的保护等级增安型标志没有防爆级别（1）它没有隔爆外壳，不需要隔爆间隙的数据来描述（2）它与本质安全型设备也不一样，没有火花，不需要用最小点燃电流比的数据来描述火花的大小。设备选型根据设备保护等级EPL（1）防爆场所的不同的危险区域的防爆电器设备的选用，是涉及防爆安全的重要环节。过去IEC和国家标准尽管有具体标准，但因散见于不同的标准，制造标准和安装爆炸不是一个标准。就会造成因理解不一而产生混乱。特别是，现场的防爆电气设备的铭牌上的防爆标志，没有明确标志适用爆炸危险何种区域。新版的防爆标准等效引用新的IEC标准，引入了设备保护等级EPL(equipmentprotectionlevel).如左表所示，设备保护等级EPL用二个字母表示，第一个大写字母表示爆炸危险场所的类型G表示爆炸性气体环境；D表示爆炸型粉尘环境；M表示煤矿环境。第二小写字母表示保护等级，a表示具有“很高”的保护级别，在正常运行、出现预期故障或罕见故障时不是点燃源。b表示具有“高”的保护级别，在正常运行或预期故障条件下不是点燃源。注：大多数标准的保护概念提出设备在这一保护级别。c表示具有“一般”的保护级别，在正常运行中不是点燃源，也可采取一些附加保护措施，保证在点燃源预期经常出现的情况下(例如灯具的故障)不会形成有效点燃。注：Exn型将是该保护级别的典型设备。爆炸性环境内电气设备保护级别的选择危险区域设备保护级别（EPL）0区Ga

1区Ga

或Gb2区Ga

、Gb

或Gc20区Da

21区Da

或Db22区Da

、Db或Dc设备选型根据设备保护等级EPL（2）电气设备保护级别（EPL）与电气设备防爆结构的关系设备保护级别（EPL）电气设备防爆结构防爆型式Ga

本质安全型“ia”

浇封型“ma”

由两种独立的防爆类型组成的设备，每一种类型达到保护等级别“Gb”的要求—

光辐射式设备和传输系统的保护“opis”Gb

隔爆型“d”

增安型“e”

本质安全型“ib”

浇封型“mb”

油浸型“o”

正压型“px”“py”

充砂型“q”

本质安全现场总线概念（FISCO）—

光辐射式设备和传输系统的保护“oppr”Gc

本质安全型“ic”

浇封型“mc”

无火花“n”“nA”

限制呼吸“nR”

限能“nL”

火花保护“nC”