防爆區域劃分和設計判定
限定區域中含有易燃性物質的出現形成了一個潛在的爆炸性環境。所謂潛在的,就意味著它們并不是時刻出現的,有的出現頻率高,有的出現頻率低。在這種情況下,就存在危險性大的場所和危險性小的場所。因此,就有必要對這些危險場所進行的“場所分類”。分類的目的就在于運用統計學的原理,按照場所中氣體環境出現的頻率和存在的時間的長短,將場所的危險程度分類,以便按照危險區域類型采用不同的防爆措施。
1.爆炸危險性場所的分類
應由懂得易燃性材料性能、設備工藝性能的技術人員提出易燃性介質及其釋放源;由懂得安全、電氣的工程技術人員根據有關規范,來劃分爆炸危險區域。場所分類對工程設計很重要,為了盡量準確地劃分區域,在根據有關標準和規范劃分的同時,還應參考以往的經濟和行業的特點。既要保證生產裝置的安全可靠,又要避免人為提高爆炸危險區域等級,而造成工程投資浪費。
爆炸危險場所的劃分首先要查找和確定釋放源,根據釋放源的等級,劃分爆炸危險區域,然后還應結合釋放源所在處的通風條件調整區域劃分。
依據《GB 50058-2014 爆炸危險環境電力裝置設計規范》,釋放源按照可燃物質的釋放頻繁程度和持續時間長短分為連續級釋放源、一級釋放源、二級釋放源。在場所分類中,首先應按易燃物質的釋放頻繁程度和持續時間長短確定釋放源的等級。根據規范規定共分為三級:
(1).連續級釋放源:預計長期釋放或短時頻繁釋放的釋放源,可劃為連續級釋放源。
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?;蜷L期向空間釋放易燃氣體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:預計正常運行時周期或偶爾釋放的釋放源,可劃為第一級釋放源。
如:正常運行時,會釋放易燃物質的泵、壓縮機和閥門等的密封處;正常運行時,會向空間釋放易燃物質、安裝在貯有易燃液體的容器上的排水系統;正常運行時會向空間釋放易燃物質的取樣口。
(3).第二級釋放源:預計在正常下不會釋放,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:正常運行時不能出現釋放易燃物質的泵、壓縮機和閥門的密封處;正常運行時不能釋放易燃物質的法蘭、連接件和管道接頭;正常運行時不能向空間釋放易燃物質的安全閥、排氣孔和其它孔口處;正常運行時不能向空間釋放易燃物質的取樣口。
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.爆炸危險區域的范圍
爆炸危險區域的范圍劃分,除了按照規范條文規定以外,還與以下幾個因素有關:
a易燃物質的泄出量;
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(液體混合物初沸點);
e爆炸下限;
f閃點 ;
g通風量等。
這些量的增加與減少都與爆炸危險區域范圍的大小有直接的關系。因這些量界定的因素較復雜。所以上述所列影響范圍大小的參數,只是采用了IEC規定,而該規定迄今為止只是一個原則性規定,無具體尺寸可遵循。由于實際生產裝置的工藝、設備、儀表、通風布置等條件各不相同,在具體設計中均需結合實際情況妥善選擇,才能確保安全。
3.舉例:罐區VOC治理設施的防爆區域圖
在《GB 50074-2014 石油庫設計規范》中的附錄B《石油庫內易燃液體設備、設施的爆炸危險區域劃分》中有詳細的范圍說明和圖例,但非常遺憾的是,并沒有找到關于油氣回收設施的部分。
在中石化的企業標準《Q/SH 0117-2007油氣回收系統工程技術導則》中第3.2.7條:“油氣回收處理的電氣設備應選用適用于爆炸危險1區的防爆類型,并應取得國家指定的檢驗單位頒發的防爆合格證”,但即使這僅有的一條,也只是說明了電氣設備的防爆選型,并不能推論出油氣回收處理設施的爆炸危險區域為1區,2區的也可以要求電氣設備的防爆等級按照1區來選型的。
《IEC 60079-10 Classification of areas-Explosive gas atmospheres》該標準是國際電工委員會制定的爆炸性環境規范IEC 60079系列的一部分,IEC 60079-10的大部分內容是講述了分區的選擇計算,里面有很多公式和圖表,講解的都是理論指導性的東西,當然也有典型的案例剖析,并且配圖都是按照整套裝置進行的,采用的是立體畫法,比API的更加直觀。
在對防爆區的設計中,還應根據需設置在防爆區內的工藝流程及相關設備尺寸、操作人員的數量等確定防爆區的面積;在確定防爆區的面積時應當充分考慮其工藝條件,設備尺寸,操作人員數量等。
4.防爆區與非防爆區最大的區別。
就是不需要設置回風設備及管道,僅需設置排風、排煙、除塵與送風設備及管道,且防爆區排風管道不與其他區域排風管道相連,防爆區需單獨設置防爆型排風風機箱。
5.防爆區形狀以規則方形為宜,但絕非僅有這一種布置方式。
防爆區的形狀還需要根據防爆區內工藝流程與非防爆區工藝流程的順暢程度來確定,盡量避免與防爆區的設置而產生的人流物流混雜和廠房內交通流線的混亂,從而影響潔凈廠房內的生產環境。