危險場所分類講課提綱

1、爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備危險場所分類講課提綱全國防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會秘書處二零零一年三月目 錄一 引言二 危險場所分類有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)簡介 1我國危險場所分類歷史和現(xiàn)狀 2國際上危險場所分類的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀三危險場所分類的基本原理和方法 1定義 2危險場所分類的目的和依據(jù) 3分類方法和步驟 4通風(fēng)四 文件五 陸上鉆井危險區(qū)域劃分示例/石油化工廠危險區(qū)域分級示例六 爆炸危險場所防爆電氣設(shè)備選型爆炸危險場所分類一、 引言眾所周知 ，可燃性氣體或蒸氣與空氣的混合物遇到火花、電弧或危險高溫就會被點燃，會形成燃燒或爆炸。石油和化學(xué)工業(yè)經(jīng)常要加工和處理可燃性氣體或蒸氣，石油和化學(xué)工業(yè)的原料、半成品和成品中

2、有許多品種是可燃性的，例如常用的原料天然氣、氫氣是可燃性物質(zhì)；半成品如烷類、烯類、烴類化合物多數(shù)是可燃性物質(zhì)；成品如汽油、柴油、酯類等也是可燃性物質(zhì)。這些可燃性物質(zhì)在被加工、運輸、儲存的過程中不可避免地會從管道、反應(yīng)釜、儲罐中逸出或漏出，與空氣中的氧氣混合形成爆炸性混合物，這時候如果現(xiàn)場有點燃源就會形成工業(yè)爆炸，爆炸產(chǎn)生高溫和沖擊波，會造成人員傷亡和財產(chǎn)的巨大損失。由于石油化工企業(yè)的上述特點，防爆安全就成為企業(yè)的頭等大事，即所謂“安全第一”。工程上采用的防爆措施分為兩大類，第一類稱為“一次防爆措施”，如建筑物的防爆設(shè)計，通風(fēng)措施等；第二類稱為“二次防爆措施”，如選用防爆電氣產(chǎn)品等。上述的防爆措

3、施都需要增加工程的投資費用，例如防爆電氣產(chǎn)品的價格一般比普通產(chǎn)品高20%-40%，而且安裝費用和維護費用也比普通產(chǎn)品高。對于一個煉油廠或石油化工企業(yè)，如果因為內(nèi)部有可燃性物質(zhì)就認(rèn)為整個廠區(qū)都是爆炸危險場所，全部需要選用防爆電氣產(chǎn)品，這顯然是不經(jīng)濟的，也是不合理的。事實上，在廠區(qū)的某一位置出現(xiàn)爆炸危險的可能性與該位置出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的可能性大?。ɑ蛉宦剩┯嘘P(guān)系，而后者與工藝設(shè)備的狀況、設(shè)備中可燃性物質(zhì)的性質(zhì)、現(xiàn)場設(shè)施的結(jié)構(gòu)以及通風(fēng)狀態(tài)有直接關(guān)系。爆炸危險場所分類的目的就是運用統(tǒng)計學(xué)的原理，按照場所中可燃性氣體或液體出現(xiàn)的頻次和存在時間的長短，將場所按危險程度分類，以便按照危險區(qū)域類型采用不同的

4、防爆措施。例如：對于危險程度高的區(qū)域，采取嚴(yán)格的防爆措施，選擇安全程度高的防爆電氣產(chǎn)品；在危險程度較低的區(qū)域，可以選擇安全程度較低的防爆類型；如果區(qū)域中出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的可能性十分小，可以采用普通的安全措施，可以使用高質(zhì)量的普通產(chǎn)品。通過這種方法，既能保證生產(chǎn)的防爆安全，也可以節(jié)約資金，使安全性和經(jīng)濟性合理的統(tǒng)一起來。二、 危險場所分類有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)簡介1、 我國危險場所分類的歷史和現(xiàn)狀我國七十年代中期已經(jīng)開始把爆炸危險場所按照爆炸危險環(huán)境出現(xiàn)的或然率進行分級，在老的電力設(shè)計技術(shù)規(guī)范第18部分：爆炸和火災(zāi)危險場所的電氣設(shè)備中，將爆炸危險場所分為Q1,Q2和Q3級場所，對不同場所中允許使用的電

5、氣設(shè)備防爆類型作了規(guī)定。1983年，以當(dāng)時的勞動人事部牽頭組織8個部委的專家起草爆炸危險場所電氣安全規(guī)程（試行），參照國際電工委員會IEC6007910以及德國電氣規(guī)范VDE 0165的規(guī)定，采用IEC6007910中的危險場所分級定義即0區(qū)，1區(qū)和2區(qū)，在各區(qū)域中允許使用的防爆電氣設(shè)備類型方面，也采用IEC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。此規(guī)程雖然未獲批準(zhǔn)，但許多單位在工程設(shè)計中都參考采用該規(guī)程。該規(guī)程對在我國宣傳、推廣IEC標(biāo)準(zhǔn)中的危險場所分類方法起到了重要作用。1992年發(fā)布的國標(biāo)GB5005892爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電氣裝置設(shè)計規(guī)范中也按照IEC6007910的定義進行爆炸危險場所分類。該標(biāo)準(zhǔn)在列舉的危險區(qū)

6、域劃分示例中主要參考美國國家電氣法規(guī)NEC和美國石油協(xié)會規(guī)范API中的圖例，同時也保留了我國原來的工程安裝和驗收規(guī)范的部分內(nèi)容。對于場所中允許使用電氣設(shè)備防爆類型方面該標(biāo)準(zhǔn)較多的采用了日本防爆指南的內(nèi)容。按照積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)的我國標(biāo)準(zhǔn)化工作指導(dǎo)原則，按照國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局下達(dá)的計劃，全國防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會于1998年開始制定新的國標(biāo)GB3836.142001爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第14 部分：危險場所分類，該標(biāo)準(zhǔn)已由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局批準(zhǔn)發(fā)布，2001年6月實施。2、 國際上關(guān)于爆炸危險場所分類的標(biāo)準(zhǔn)的狀況國際上關(guān)于危險場所分類的標(biāo)準(zhǔn)目前分為三種模式：（1） IEC600

7、7910為代表的歐洲模式。 IEC6007910 :1995 是該標(biāo)準(zhǔn)的第三次修訂版，它與第二版（1986年）相比有很大的變動，第二版中對區(qū)域劃分規(guī)定了定義，對劃分區(qū)域應(yīng)該考慮的因素作了說明，對分區(qū)的方法和步驟也作了說明。但是，由于受當(dāng)時條件的限制，標(biāo)準(zhǔn)中對區(qū)域劃分沒有定量的規(guī)定，也沒有給出具體的區(qū)域劃分示例。在標(biāo)準(zhǔn)的附錄A中列出了加拿大、法國、德國、美國等17個主要工業(yè)國家的危險場所分類的國家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的名稱和代號。IEC6007910:1995 標(biāo)準(zhǔn)中對場所分類進行定量的計算，并且列舉了具體的計算示例。附錄A中列舉了一些典型的石油化工工藝裝置的釋放特性，附錄B列出通風(fēng)計算示例，附錄C中列出

8、10個不同類型的石油化工裝置危險場所區(qū)域劃分示例。IEC6007910：1995 作為具有普遍性的標(biāo)準(zhǔn)，供各國在進行危險場所劃分時使用。西歐國家大多采用IEC標(biāo)準(zhǔn)中的危險場所區(qū)域劃分模式，即將危險場所分為0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)，但是某些國家在具體劃分規(guī)定方面稍有區(qū)別。(2) 以美國電氣法規(guī)NEC為代表的美國模式a、 美國電氣法規(guī)NEC500Hazardous （Classified）Locations ,Classes I, II and III, Division 1 and 2;b、美國國家防火協(xié)會規(guī)范 NFPA4951996, Explosive Materials Code;c、石油工業(yè)協(xié)會

9、電氣安裝危險場所分級示例 APIRP500A 陸地和海上鉆井平臺危險場所分級示例APIPR500B 石油和氣體管線運輸危險場所分級實例APIPR500C美國的危險場所分類規(guī)定與IEC6007910不同，它將爆炸和火災(zāi)危險區(qū)域分為3級（I, II 和III級）和6段（每級各分為1段和2段），即：Class I（I 級）-可燃性氣體或蒸氣形成的爆炸危險環(huán)境Class II（II級）-可燃性粉塵形成的爆炸危險環(huán)境Class III（III級）- 可燃性纖維和懸浮物引起的火災(zāi)危險環(huán)境對于每個級別，又進一步分為：Division 1 (1段)- 在正常工作條件下，可燃性氣體、蒸氣或液體的可燃性聚集可始終

10、或有時存在的區(qū)域。Division 2 (2段)- 在正常工作條件下，可燃性氣體、蒸氣或液體的可燃性聚集不太可能存在的區(qū)域。例如，對于某油罐區(qū)，可劃分為I級1段和I級2段。美國NFPI和API中針對不同的工業(yè)設(shè)施，例如鉆井、采油、運輸以及煉油設(shè)施等都列舉了詳細(xì)的段區(qū)劃分示例，并且標(biāo)了具體的尺寸，實用性很好。NFPA和API中的分級分段圖例被世界上很多國家采用。（2） 日本等國的模式以日本為例，在爆炸危險場所劃分的定義和條文方面參照采用IEC的規(guī)定， 也按照0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)分區(qū)，但是在實際分區(qū)時，大多采用美國NFPA和API的圖例。我國標(biāo)準(zhǔn)GB5005892的模式與日本的模式很相似。三、 危險場

11、所分類的基本原理和方法前述的不同模式的爆炸危險場所分類方法，其分類的基本原理和程序是基本相同的。下面以IEC6007910:1995為例介紹危險場所分類的基本原理和方法。1、 術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義引自 IEC6007010。（1） 爆炸性氣體環(huán)境explosive gas atmosphere 在大氣條件下，氣體、蒸氣或薄霧可燃物質(zhì)與空氣的混合物，點燃后，燃燒將在全范內(nèi)圍內(nèi)傳播的環(huán)境。 注：盡管混合物濃度超過爆炸上限（UEL）不是爆炸性氣體環(huán)境，但在某些情況下，就場所分類來說，把它作為爆炸性氣體環(huán)境考慮則認(rèn)為是合理的。（2） 危險場所 hazardous area 爆炸性氣體環(huán)境出現(xiàn)或預(yù)期

12、可能出現(xiàn)的數(shù)量達(dá)到足以要求對電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、安裝和使用采用專門措施的區(qū)域。（3） 非危險場所 no hazardous area 爆炸性氣體環(huán)境預(yù)期不會大量出現(xiàn)以致不要求對電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、安裝和使用采取專門預(yù)防措施的區(qū)域。（4） 區(qū)域 zones 根據(jù)爆炸性氣體環(huán)境出現(xiàn)的頻率和持續(xù)時間把危險場所分為以下區(qū)域： 0區(qū) zone 0爆炸性氣體環(huán)境連續(xù)出現(xiàn)或長時間存在的場所。屬于0區(qū)的場所在工程上是很少的，例如具有排氣口的油罐的頂部與 油面之間的空間屬于0區(qū)。 1區(qū) zone 1在正常運行時，可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的場所。例如，生產(chǎn)車間中工藝裝置上可燃性氣體或液體的取樣閥門周圍屬于1區(qū)。據(jù)有關(guān)資料介

13、紹，1區(qū)中出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境對時間的或然率約為10-1，即每班約1小時，每年累計約30小時。 2區(qū) zone 2在正常運行時，不可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境，如果出現(xiàn)也是偶爾發(fā)生并且僅是短時間存在的場所。對于2區(qū)中可燃性氣體環(huán)境出現(xiàn)的頻次和持續(xù)時間，據(jù)資料介紹或然率約為10-4，即每年累計約1小時。 （5）釋放源 source of release 可燃性氣體、蒸氣或液體可能釋放出能形成爆炸性氣體環(huán)境的部位或地點。例如可燃性氣體或液體的排放口、取樣點、泄露的閥門等都是釋放源。（6） 釋放等級 grades of release為盡量減少產(chǎn)生爆炸性氣體環(huán)境的可能性，應(yīng)把釋放源分為下列三個基本等級：-連

14、續(xù)級；-1級；-2級；釋放源可能會導(dǎo)致上述釋放源等級中的任何一種釋放源，或一種以上釋放源的組合。 -連續(xù)級釋放源 continuous grade of release連續(xù)釋放或預(yù)計長期釋放的釋放源。 -1 級釋放源 primary grade of release在正常運行時，預(yù)計可能周期性或偶爾釋放的釋放源。 -2 級釋放源 secondary grade of release在正常運行時，預(yù)計不可能釋放，如果釋放也僅是偶爾和短期釋放的釋放源。（7） 釋放速率 release rate 單位時間從釋放源中散發(fā)出可燃性氣體或蒸氣的數(shù)量。（8） 正常運行 normal operation 指設(shè)

15、備在其設(shè)計參數(shù)范圍內(nèi)的運行狀況。 注：1 可燃性物質(zhì)少量釋放可看作是正常運行。例如：靠泵輸送液體時從密封口釋放 可看作作是少量釋放。2 故障（例如：泵密封件、法蘭密封墊的損壞或偶然產(chǎn)生的漏泄等）包括緊急維修或停機都不能看作是正常運行。（9） 通風(fēng) ventilation由于風(fēng)力、溫度梯度或人工通風(fēng)（如風(fēng)扇或排氣扇）作用可造成的空氣流通和新鮮空氣與原來空氣置換。（10） 爆炸極限 explosive limits -爆炸下限（LEL） lower explosive limit 空氣中的可燃性氣體或蒸氣的濃度低于該濃度則氣體環(huán)境就不能形成爆炸 -爆炸上限（UEL） upper explosive

16、 limit空氣中的可燃性氣體或蒸氣的濃度高于該濃度則氣體環(huán)境就不能形成爆炸。（11） 氣體或蒸氣的相對密度 relative density of a gas or a vapour在同樣壓力和溫度下氣體或蒸氣的密度相對于空氣的密度(空氣=1.0)。（12） 閃點 flashpoint 在標(biāo)準(zhǔn)條件下，使液體變成蒸氣的數(shù)量能夠形成可燃性氣體/空氣混合物的最低液體溫度。（13） 爆炸性氣體環(huán)境的點燃溫度 ignition temperature of a explosive gas atmosphere 可燃性氣體或蒸氣與空氣形成的混合物，在規(guī)定條件下被熱表面引燃的最低溫度。 注：該溫度按IEC

17、600794和IEC600794A的標(biāo)準(zhǔn)方法測定。2、 危險場所分類的目的和依據(jù)危險場所分類是將可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的場所進行分區(qū)，以便正確選擇、安裝和使用防爆電氣設(shè)備，保證環(huán)境中人員和設(shè)施的安全。場所分類應(yīng)由懂得可燃性物料性能、設(shè)備工藝性能的專業(yè)人員進行，同時必須與懂安全、電氣的其他工程技術(shù)人員商議。場所分類對工程設(shè)計很重要，應(yīng)該依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行，同時要參考以往的經(jīng)驗和行業(yè)的特點。3、 分類方法和步驟（1） 查找和確定釋放源空氣中存在可燃性氣體或蒸氣才能形成爆炸性氣體環(huán)境，因此必須首先查找場所中是否存在可燃性物質(zhì)。一般的說，對于含有可燃性物質(zhì)的儲存設(shè)備、加工設(shè)備或輸送管道，需要分析容

18、器或管道中的可燃性物質(zhì)是否能逸出到周圍環(huán)境中形成爆炸性危險環(huán)境，或者空氣能夠進入容器內(nèi)與可燃性氣體混合在容器內(nèi)部形成爆炸性危險環(huán)境。每一臺設(shè)備（例如儲罐、管道、泵、壓縮機等），如果內(nèi)部含有可燃性物料 ，就應(yīng)該視為潛在的釋放源。如果該類設(shè)備中的可燃性物料不可能逸出或泄露到環(huán)境中，則可以不視為釋放源。例如無接縫的管道穿過某一空間，則可不視為釋放源。全部熔焊焊接的金屬管道也可以不視為釋放源。如果已經(jīng)確認(rèn)設(shè)備會向環(huán)境釋放可燃性物質(zhì)，則應(yīng)該確定釋放頻率和持續(xù)時間。根據(jù)釋放頻率和持續(xù)時間，將釋放源進一步分級：a) 連續(xù)級釋放源下列情況可視為連續(xù)級釋放源：-固定頂?shù)挠凸奚喜靠臻g和排氣口；-敞開的可燃性液體容

19、器的液面附近處。b) 1級釋放源-正常運行時，預(yù)計會向空間釋放可燃性物質(zhì)的泵、壓縮機或閥門的密封處 ；-含有可燃性液體的的容器上的排水口處；-正常工作時，預(yù)計可燃性物質(zhì)可能釋放到空間的 取樣點；-正常工作中，預(yù)計會釋放可燃性物質(zhì)的泄壓閥、排氣孔或其他開孔。c) 2級釋放源-正常運行時，不可能泄露的壓縮機或閥門的密封處；-正常運行時，不可能泄露的法蘭、連接件和管道接頭；-正常運行時，不可能向空間釋放的可燃性物質(zhì)取樣點等。對于與爆炸危險環(huán)境相鄰并且具有間隔墻 的空間，如果間隔墻上有孔，則通孔應(yīng)該視為釋放源。（2） 確定區(qū)域類型劃分區(qū)域類型主要取決于場所中釋放源的等級和通風(fēng)條件。一般來說，連續(xù)級釋放

20、源形成0區(qū)，1級釋放源形成1區(qū)，2級釋放源形成 2區(qū)。然后應(yīng)該根據(jù)通風(fēng)條件調(diào)整區(qū)域劃分。當(dāng)通風(fēng)良好時，應(yīng)該降低危險區(qū)域等級，反之，當(dāng)通風(fēng)不良時應(yīng)該提高危險區(qū)域等級。（3） 劃分區(qū)域范圍劃分區(qū)域范圍主要受場所中爆炸性危險氣體或蒸氣的釋放速率、氣體的爆炸下限、相對密度、通風(fēng)條件等因素的影響。a) 釋放速率釋放速率越大，單位時間內(nèi)釋放到環(huán)境中的可燃性物質(zhì)量越多，則危險區(qū)域的范圍就越大。標(biāo)準(zhǔn)中給出的一些危險區(qū)域范圍示例都是在一等條件下劃分的，使用時應(yīng)該注意其限定條件。如果預(yù)計實踐中可燃性物質(zhì)的釋放速率很大，則危險區(qū)域的范圍應(yīng)該相應(yīng)擴大。例如，油井設(shè)施危險區(qū)域的劃分是指一般情況， 如果油井的油壓或氣壓非

21、常高， 則危險區(qū)域的相應(yīng)范圍就會擴大。b) 爆炸下限對于一定的釋放量，爆炸下限低，則濃度達(dá)到爆炸下限之上的爆炸性氣體混合物的量相應(yīng)增加，危險區(qū)域的范圍也會相應(yīng)變大。c) 氣體或蒸氣的相對密度如果氣體或蒸氣的密度比空氣小，則它們就趨于向上飄逸；如果比空氣重，則它們就趨于沉積在地面上。在地面附近，危險區(qū)域的水平范圍將隨著氣體或蒸氣的相對密度的增加而增大，而在釋放源上方 垂直方向的危險區(qū)域范圍將隨著密度的減小而擴大。如果氣體或蒸氣的密度比空氣小，則稱作輕于空氣。實踐中，如果相對密度大于1。2，則認(rèn)為重于空氣。d) 通風(fēng)加大通風(fēng)量，能縮小危險區(qū)域的范圍。這是因為風(fēng)可以將環(huán)境中泄露的可燃性氣體或蒸氣吹去

22、或稀釋，使爆炸危險環(huán)境的范圍縮小。釋放源周圍的障礙物會影響通風(fēng)效果，能使危險區(qū)域范圍擴大。另一方面，如果障礙物能阻擋可燃性氣體或蒸氣向外圍進一步擴散，則障礙物能限制爆炸危險區(qū)域進一步向外圍擴展。e) 其他條件氣候條件、地形等其他因素也能影響爆炸危險區(qū)域的范圍。在確定危險區(qū)域時 應(yīng)注意以下事項：-重于空氣的氣體可能流入低于地面的空間，例如凹槽和溝；輕于空氣的氣體可能會滯留在高處的空間，例如屋頂空間。-如果釋放源位于車間外面或場所鄰近，應(yīng)該采取措施防止大量的可燃性氣體或蒸氣進入車間或場所。-通風(fēng)的狀況對爆炸危險環(huán)境的范圍影響很大，在進行區(qū)域劃分時應(yīng)該十分注意。4、 通風(fēng)通風(fēng)對爆炸危險場所的分類影響很大， 在進行場所分類時要考慮通風(fēng)的類型、等級和有效性。（1） 通風(fēng)的形式a) 自然通風(fēng)在露天場所，自然通風(fēng)可以驅(qū)散場所中出現(xiàn)的爆炸性氣體。在某些室內(nèi)場所，如果墻壁上或屋頂上設(shè)有面積足夠大的通風(fēng)口，也能進行有效的自然通風(fēng)。b) 人工通風(fēng)人工通風(fēng)是指用抽氣或鼓風(fēng)裝置進行通風(fēng)，它主要用于室內(nèi)或封閉空間的通風(fēng)，但是有時候也用于露天場所，補償由于障礙物對自然通風(fēng)的影響。人工通風(fēng)可以是整體通風(fēng)，也可以是局部通風(fēng)。人工通風(fēng)可以達(dá)到以下效