爆炸和火灾危险环境电气设备选择课件

§8-1电气防爆原理

§8-2爆炸和火灾危险环境区域划分

§8-3爆炸性混合物的分类、分级和分组

§8-4防爆电气设备选择

§8-5电气防爆应用问题第八章爆炸和火灾危险环境电气设备的选择

一、基本概念二、燃爆条件及防爆措施三、电气设备的防爆途径四、防爆电气设备的类型与标志五、隔爆防爆原理六、本质安全型防爆原理第一节电气防爆原理一、基本概念1、爆炸性危险环境：含有爆炸性混合物的环境。

2、爆炸性混合物：是指在大气条件下，气体、蒸气、薄雾、粉尘或纤维状的易燃物质与空气混合，点燃后，燃烧将在整个范围内迅速传播的混合物。（1）爆炸性气体混合物：

对可燃气体、易燃气体或可燃液体的蒸气与空气混合物形成的爆炸性混合物。

(2)爆炸性粉尘混合物：悬浮状可燃粉尘或可燃纤维与空气混合形成的爆炸性混合物。

3、火灾危险环境3、火灾危险环境：它是指生产、使用、储存后输送火灾危险物质的过程中，能引起火灾危险的区域。能引起火灾危险的物质包括：

(1)闪点高于场所环境温度的可燃液体，在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下，虽然能泄漏但不致于形成爆炸性混合物。

(2)虽能燃烧，但不可能形成爆炸性混合物的悬浮状或堆积状的可燃粉尘或可燃纤维。

(3)固体状可燃物质。

二、燃爆条件与防爆基本措施(一)易燃易爆物质的燃爆条件

1、电气设备周围存在有一定数量的易燃易爆物质。

2、这些易燃易爆物质与空气混合，其浓度在爆炸极限以内，并具有与电气设备的危险因素相接触的可能性。

3、电气设备产生的火花、电弧或高温热量足以点燃爆炸性混合物。（二）防爆基本措施4、消除或控制电气设备产生火花、电弧或高温的可能性，并使其与易燃易爆物隔离，并在低于引燃温度下运行。5、定期清除沉积粉尘，给物料增湿，防止沉积和悬浮。1、要把燃爆的三个条件同时出现的可能性减到最小程度。2、通过生产工艺设计来消除或减少可燃气体、易燃液体的蒸气或薄雾、爆炸或可燃粉尘的产生及积累。3、限制易燃易爆物质在空气中的含量，减少其达到爆炸极限的概率。三、电气设备的防爆途径1、电气设备的防爆的基本思路隔爆防爆：采用结构防爆措施，使设备外部呈安全特性。本质安全防爆：从电路角度限制进入危险场所的电能，并防止出现火花和高温表面。2、电气设备防爆措施2、电气设备防爆措施(1)采用隔爆外壳。

(2)采用本质安全电路。

(3)采用超前切断电源。

(4)隔离法。

(5)限制正常工作的温度。

采用隔爆外壳多用于电机、电器等动力设备的防爆。特点：采用坚固外壳，当电气设备内部爆炸时产生的爆炸压力不致使外壳变形。当火焰从外壳间隙溢出时，受到足够的冷却，不足以引燃爆炸性混合物采用本质安全电路从基本电路设计出发，在电气系统中采用一定措施，使外露的电火花能量不足以引燃爆炸性混合物。适用于信号通信、测量仪器、遥控和自动控制系统等。采用超前切断电源基本原理：在电气设备出现故障前，即自行把电源切断，使热源不至于与爆炸性混合物接触，从而达到防爆目的。隔离法原理：使正常或故障时产生的危险因素，不与爆炸性混合物直接接触，从而达到防爆目的。限制正常工作的温度通过加大导线截面、降低使用容量、改善散热条件等方法，把电气设备正常或故障时的运行温度控制在爆炸性物质的引燃温度以内。（5）充油型(o)（6）充砂型(q)（7）无火花型(n)（8）特殊型(s)四、防爆设备的类型与标志1、按其使用环境的不同分为二类：I类为煤矿井下用电气设备；II类为工厂用电气设备。2、根据电气设备产生火花、电弧和危险温度的特点，为防止其点燃爆炸性混合物而采取的措施不同分八类：（1）隔爆型(d)（2）增安型(e)（3）本质安全型(ia,ib)（4）正压型(p)五、隔爆防爆原理（一）、基本概念隔爆性耐爆性（二）、要求耐爆性要求隔爆性要求（三）、隔爆外壳的材料隔爆：指当坚固的电气设备外壳内发生爆炸时，火焰经各接合面喷出，而不使外面的爆炸性混合物爆炸。（一）、基本概念1、耐爆性耐爆性是指外壳强度。当外壳内发生最严重的爆炸性混合物爆炸时，或因高温引起壳内有机绝缘分解，生成可燃性高压气体时，其压力都不致于使外壳变形和损坏，其高温也不致使外壳损伤。（一）、基本概念2、隔爆性隔爆性是指外壳各部件的接合面，要符合一定要求，使壳内爆炸时向外喷出的火焰或灼热金属颗粒不会引起壳外的爆炸性混合物的爆炸。

耐爆性要求1、爆炸性混合物的爆炸压力与温度2、外壳内绝缘油及有机物分解产生的压力3、多空腔的过压现象4、隔爆外壳的机械强度1、爆炸性混合物的爆炸压力与温度爆炸压力：一般T=2100-2200℃，爆炸压力理论值为0.83—0.85MPa。实际值：温度1850℃，压力为0.74MPa，由于圆球形的爆炸压力大，长方形最小容积在0.5—0.6L时，压力相差不大；容积小于0.5L时，爆炸压力显著降低；到0.01L时,其压力为0.5MPa.爆炸压力随间隙的增加而降低,间隙相同时,随容积增大而增大。2、外壳内绝缘油及有机物分解产生的压力电弧作用下，绝缘油及有机物分解产生大量气体，从而使外壳受到较高的压力过压要比瓦斯爆炸压力还大；例如：塑料K21-22在电弧持续1S所产生的压力可达1.1MPA，高压油开关箱内进行三相短路试验，当切断线路的电压为6KV，短路电流可达9.6KA时，虽法兰盘有0.1—0.15mm2间隙,而箱内压力仍达到2MPA。3、多空腔的过压现象爆炸压力与初压成正比。初压为0.1MPA,爆炸压力约0.8MPA,初压为0.2MPA,爆炸压力约1.6MPA.如右图：为避免产生过压现象，在设计隔爆外壳时，应尽量缩小二腔容积之差，一般应小于4：1联通孔断面积应大于750mm2。4、隔爆外壳的机械强度考虑1.5倍的安全系数的基础上，能承受0.8MPA设备的外壳,若采用钢板其最小厚度应不小于3--4㎜,铸铁应为6㎜。只有这样才能承受甲烷爆炸高温和爆炸压力的冲击作用。出厂或检修后，还应进行水压实验。对于有衬垫密封的空腔，由于爆炸后气体不能泄出，压力不能增高，此时，不论空腔净容积大小，外壳均要求承受0.8MPA隔爆性要求1、最大试验安全间隙它是介于传爆与不传爆之间的间隙。间隙值的大小与结合面宽度及爆炸性混合物的种类等因素有关，它可以通过实验来确定。2、隔爆外壳接合面的要求对结合面的间隙宽度和光洁度的要求也不一样。通常对以法兰结合的法兰盘强度要求比外壳更高。隔爆外壳的材料要求隔爆型电气设备外壳材质应以钢和高级铸铁为主，在某些条件下也可用铝合金或塑料。六、本质安全防爆原理

本质安全防爆是根据安全火花原理，通过合理地选择电气参数，使系统在正常或故障状态下，产生的电火花变得相当小，不能点燃周围的爆炸性混合物。

本质安全电路的安全措施：1、电源限流措施2、电感元件的消能措施3、安全栅第二节爆炸和火灾危险

环境区域划分一、爆炸性气体环境危险区域范围二、爆炸性粉尘环境危险区域范围三、火灾危险环境危险区域范围一、爆炸性气体环境区域范围（一）、危险区域划分（二）、危险区域范围（一）、危险区域划分

0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。1区：在正常运行时，可能出现爆炸性气体混合物的环境。2区：在正常运行时，不可能出现爆炸性气体混合物的环境，即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境1、根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间分区2、根据释放源级别和通风条件确定2、按释放源级别和通风条件确定1）、释放源概念2）、通风条件3）、爆炸危险区域划分按释放源级别和通风条件确定1）、释放源概念释放源：释放爆炸性混合物的设备的位置或设备的部位。a、连续级释放源：预计长期释放及短时频繁释放的释放源。b、一级释放源：预计正常运行时周期或偶尔释放的释放源。c、二级释放源：预计在正常运行下不会释放，即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源。d、多级释放源：由上述两种或三种级别释放源组成的释放源。

通风良好：爆炸危险区域内的通风，其空气流量能使易燃物质很快稀释到爆炸下限值的25%以下时。2）、通风条件爆炸爆炸危险区域划分按释放源级别和通风条件确定，并符合下列规定：

a、首先按下列释放源级别划分区域：0区：存在连续级释放源的区域1区：存在第一级释放源的区域2区：存在第二级释放源的区域3）爆炸危险区域划分按释放源级别

和通风条件确定b、其次按通风条件调整区域划分当通风条件良好时，应降低爆炸危险环境区域等级，当通风不良时，提高爆炸危险环境区域等级。可采用局部机械通风降低爆炸危险区域等级在障碍物、凹坑和死角处，应局部提高爆炸危险区域等级。1、确定原则：爆炸危险区域的范围应根据释放源的级别和位置，易燃物质的性质、通风条件、障碍物及生产条件、运行经验，经技术经济比较综合确定。(2)建筑物内部，宜以厂房为单位划分爆炸危险区域的范围。当厂房空间大，释放源释放的易燃物质量少时，可按厂房内部分空间划定爆炸危险的区域范围。（二）危险区域的范围(3)当易燃物质可能大量释放并扩散到15m以外时，爆炸危险区域应划分附加2区。(4)在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下，可燃液体可能泄露时，其爆炸危险区域的范围可适当缩小。2、危险区域范围确定A、非开敞建筑物B、开敞或局部开敞建筑物C、露天装置D、使用明火设备的一些危险区域E、与爆炸危险区域相邻的区域1）、按规程要求（划分）：2）、按释放源划分A、非开敞建筑物在建筑物内部，一般以室为单位，当室内空间很大时，可依据通风情况、释放源的位置、爆炸性气体释放量的大小和扩散范围酌情将室内划分为若干个区域并确定其级别。如图示：厂房门、窗外规定空间范围内，由于通风良好，则可划低一级。但当室内具有比空气重的气体或蒸汽，或者有比空气轻的气体或蒸汽时，也可以不按室为单位划分。B、开敞或局部开敞建筑物（1）、对易燃液体、闪点低于或等于场所环境温度的可燃液体注送站，其开敞面外缘向外水平延伸15米，以内向上垂直延伸3米以内的空间应划为危险区域。（2）、对可燃气体、易燃液体、闪点低于或等于场所环境温度的可燃液体的封闭工艺装置，开敞面外缘3米以内的空间应划为2区。C、露天装置对装有可燃气体、易燃液体和闪点低于或等于场所环境温度的可燃液体的封闭工艺装置，一般在离设备外壳3米（垂直或水平）以内的空间应划为危险区域。当设置安全阀、呼吸阀、放空阀时，一般是以阀口以外3米以内的空间作为危险区域。如图示。装有易燃液体、闪点低于或等于场所环境温度的可燃液体贮罐，以罐体外壳以外的水平或垂直距离3米以内的空间应划为危险区域。当设有防护堤时，应包括护高度以内的空间。若为注送站，则以注送口外水平15米，垂直7.5以内的空间作为危险区域D、使用明火设备的一些危险区域在高温物体附近，可采用非防爆型电气设备。在这种情况下防火防爆主要采取密闭、防渗漏等措施来解决，因为在这些区域内已有明火或超过爆炸性混合物自燃温度的高温物体，电气设备防爆已起不到它应有的作用。E、与爆炸危险区域相邻的区域关于与爆炸危险区域相邻的区域等级的划分，应根据它们之间的相对间隔、门窗开设方向和位置、通风状况、实体墙的燃烧性能等因素确定。具体实施时，必须作好调查。2）以释放源划分危险区域以释放源级别及通风条件区域范围划分示例：1、对于易燃物质重于空气、通风条件良好且第二级释放源接近坪时的主要装置区，其爆炸危险区域的范围划分

一、在爆炸危险区域内，地坪下的坑、沟划分为1区。二、以释放源为中心，半径为15m，地坪上高度为7.5m,顶部与释放源的距离为7.5m的范围划分为二区。三、以释放源为中心，总半径为30m，地坪上高度为0.6m，且在2区以外的范围内划分为附加2区。二、爆炸性粉尘环境危险区域（一）、危险区域划分（二）、危险区域范围按爆炸性粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间分区10区：连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境11区：有时会将积留下的粉尘起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境。（一）、危险区域划分原则：(1)爆炸性危险环境的范围应根据爆炸性粉尘的量、释放率、浓度和物理特性、以及同类企业相似厂房的实践经验等确定。(2)爆炸性粉尘环境在建筑物内部，宜以厂房为单位确定范围。（二）、危险区域范围确定区域划分根据火灾事故发生的可能性和后果，以及危险程度及物质状态的不同，按下列规定进行分区：21区：具有闪点高于环境温度的可燃液体，在数量和配置上能引起火灾危险的环境。22区：具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维，虽不能形成爆炸性混合物，但在数量和配置上能引起火灾危险的环境。23区：具有固体状可燃物质，在数量和配置上能引起火灾危险的环境。三、火灾危险环境作业名词解释：爆炸性危险环境、火灾危险环境问答：1、易燃易爆物质的燃爆条件？2、电气设备的防爆途径（措施）？3、爆炸性气体环境危险区域划分？第三节爆炸性混合物的分类、

分级和分组一、爆炸性混合物的分类二、爆炸性气体混合物的分级分组三、爆炸性粉尘混合物的分级分组

爆炸性混合物的危险性，是由它的爆炸极限、传爆能力、引燃温度和最小点燃点流决定的。根据爆炸性混合物的危险性并考虑实际生产过程的特点，一般是将爆炸混合物分为三类：I类——矿井甲烷；II类——工业气体III类——工业粉尘一、爆炸性混合物的分类二、爆炸性气体混合物的分级、分组分级按最大试验安全间隙（MESG）分级按最小点燃电流（MIC）分级分组按引燃温度分组1、按最大试验安全间隙（MESG）分级（1）分级实验方法：最大安全试验间隙是在标准试验条件下，壳内所有浓度的被试验气体或蒸气与空气的混合物点燃后，通过25mm面均不能点燃壳外爆炸气体混合物的外壳空腔两部分之间的最大间隙

。1、按最大试验安全间隙（MESG）分级（2）分级归类方法：I类——矿井甲烷：

=1.14mmII类——工业气体:

<1.14mmIIA:0.9<MESG<1.14mmIIB:0.5<MESG<0.9mmIIC:MESG<0.5mm2、按最小点燃电流（MIC）分级(1)分级实验方法在温度为20---40。C，0.1Mpa，电压为24V，电感为95mH的试验条件下，采用IEC标准火花发生器对空气电感组成的直流电路进行3000次火花发生试验，能够点燃最易点燃混合物的最小电流。2、按最小点燃电流（MIC）分级（2）分级归类方法：I类：甲烷最易点燃的混合物浓度为8.3%±0.3%，最小引燃能量为0.28mJ。对应的电路电流I0（基准）。II类——工业气体:IIA:0.8≤

≤1IIB:0.45≤

≤0.8IIC:0.45≤

引燃温度:也称自燃温度，既不需要用明火灾空气或氧气中加热即能引起燃烧和爆炸的最低的温度。T1：t>450℃T1：300<t<450℃T3：200<t<300℃T4：135<t<200℃T5：100<t<135℃T6：85<t<100℃3、按引燃温度分组三、爆炸性粉尘混合物的分级分组1、分级分组方法（1）根据爆炸性粉尘混合物物理特性（导电性分级）（2）爆炸性粉尘引燃温度的高低2、分级分组规定三、爆炸性粉尘混合物的

分级分组2、分级分组规定（1）根据粉尘导电性：IIIA(非)、IIIB(导)（2）按引燃温度分组：T11T>270℃T12270>T>200℃T13200>T>140℃第四节防爆电气设备选择一、一般安全要求二、电气防爆标志和防护型式三、爆炸性环境电气设备选择四、火灾危险环境电气设备选择（1）严格进行爆炸性环境的电力设计时，尽量把电气设备，特别是正常运行时发生火花的设备，布置在危险性较小或非爆炸性环境中。（2）在满足工艺生产及安全的前提下，尽量少用防爆电气设备，少用携带式电气设备。（3）严格按防爆要求配用电气设备，防爆电气设备应具有相应的级、组。（4）在建筑上采取措施限制爆炸性环境范围。一、一般安全要求二、电气防爆标志及防护型式

1、防爆电气设备类型

2、防爆的标示方法

3、防护型式1、防爆电气设备类型（1）隔爆型(d)（2）增安型(e)（3）本质安全型(ia,ib)（4）正压型(p)（5）充油型(o)（6）充砂型(q)（7）无火花型(n)（8）特殊型(s)I类：煤矿井下用电气设备。II类：工厂用电气设备，按MESG（MIC）分为A、B、C三级。(1)永久性标志“EX”,在铭牌右上方(2)类型、级别、组别标示edIIBT32、防爆的标示方法①表示产品防爆型式，用一种或多种用字母表示。②类别③级别④表示温度组别④③②①（3）特例：复合型：先标出为主体防爆型式，后标出为他防爆型式(ExepIIAT3)。特定型：只允许一种爆炸性气体或蒸汽环境中使用的电气设备，其标志可用该气体或蒸气的化学分子式或名称表示，此时可不必注明级别与温度组ExdII(NH3)或ExdII氨。II类电气设备的标志，可标温度组别，也可标最高表面温度，或二者都标出ExeII(125

℃)或