垃圾焚燒發(fā)電廠電氣防爆設(shè)計淺析

邱睿

摘 要：隨著國家對于環(huán)境保護要求的提高，垃圾處理日漸成為大家所關(guān)注的課題，而垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)成為主流趨勢得以推廣。在垃圾焚燒發(fā)電工程建設(shè)中，電氣防爆設(shè)計往往被設(shè)計方所忽視，容易造成運行隱患或資金浪費。本文針對垃圾焚燒發(fā)電廠電氣防爆設(shè)計原則及存在問題進行簡要分析和討論。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電廠；電氣設(shè)備；防爆設(shè)計

1.電氣防爆設(shè)計簡介

電氣防爆設(shè)計即適用于有爆炸危險性區(qū)域內(nèi)的相關(guān)電氣系統(tǒng)和設(shè)備的設(shè)計。

爆炸大致可分為物理和化學兩種，壓力容器、管道等由于產(chǎn)品質(zhì)量、施工工藝或運行因素可能導致發(fā)生物理爆炸，本文主要針對垃圾焚燒發(fā)電廠內(nèi)的化學性爆炸環(huán)境的電氣設(shè)計進行簡要分析。

1.1防爆區(qū)域

防爆區(qū)域是進行電氣防爆設(shè)計必須識別因素，指在運行過程中可能成為爆炸性環(huán)境的區(qū)域。爆炸性環(huán)境指在大氣條件下，可燃性物質(zhì)以氣體、蒸汽、粉塵、薄霧、纖維或飛絮的形式與空氣形成的混合物，被點燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境。依照GB50257-2014《電氣裝置安裝工程 爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電氣裝置施工及驗收規(guī)范》劃分為以下六類：

0區(qū) 連續(xù)出現(xiàn)或長期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境

1區(qū) 正常運行時可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境

2區(qū) 正常運行時不太可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境，或即使出現(xiàn)，也僅是短時存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境

20區(qū) 空氣中可燃性粉塵云持續(xù)的或長期的或頻繁的出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境的區(qū)域

21區(qū) 正常運行時，空氣中的可燃性粉塵云很可能偶爾出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境的區(qū)域

22區(qū) 正常運行時，空氣中的可燃性粉塵云一般不可能出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境中的區(qū)域，即使出現(xiàn)，持續(xù)時間也是短暫的

對于爆炸區(qū)域的防爆措施，禁止明火等是勿需贅述的，但垃圾焚燒發(fā)電廠作為一個高度自動化且復雜的系統(tǒng)，大量電氣設(shè)備運行于爆炸性環(huán)境中是必然的。電氣設(shè)備在運行過程中會有發(fā)熱乃至電火花產(chǎn)生，在一定條件下便會引燃爆炸性環(huán)境，對人員和設(shè)備造成重大安全威脅。因而，防爆電氣設(shè)備的使用就非常必要了。

1.2防爆電氣設(shè)備

防爆電氣設(shè)備是在規(guī)定條件下不會引起周圍爆炸性環(huán)境點燃的電氣設(shè)備，一般分為本質(zhì)安全型、隔爆型和增安型電氣等。本質(zhì)安全型“i”指將暴露于爆炸性氣體環(huán)境中設(shè)備內(nèi)部和互連導線內(nèi)的電氣能量限制到低于可能由火花或熱效應(yīng)引起點燃的程度。隔爆型“d”指具有隔爆外殼的電氣設(shè)備，隔爆外殼能承受已進入外殼內(nèi)部的可燃性混合物內(nèi)部爆炸而不損壞，并且通過外殼上的任何接合面或結(jié)構(gòu)孔不會引燃一種或多種氣體或蒸氣所形成的外部爆炸性環(huán)境增安型電氣設(shè)備“e”是一種對在正常運行條件下不會產(chǎn)生電弧、火花的電氣設(shè)備。

根據(jù)工程運行條件準確劃分出防爆區(qū)域并在該區(qū)域中選用相應(yīng)的防爆電氣設(shè)備是電氣防爆設(shè)計的關(guān)鍵。

2.垃圾焚燒發(fā)電廠防爆設(shè)計原則

不同于燃煤火力發(fā)電廠，垃圾焚燒發(fā)電廠由于燃料的特殊性使其運行環(huán)境非常特殊。隨著如今垃圾焚燒發(fā)電廠機組日處理量的增大，相應(yīng)的廠內(nèi)垃圾存儲量也一同增大。由于我國現(xiàn)今垃圾分選體系并不完善，垃圾成分復雜，在運輸和存儲過程中會產(chǎn)生諸如甲烷、氨氣和硫化氫等可燃氣體，因而垃圾運輸、儲存和處理的區(qū)域均有可能成為爆炸性環(huán)境。設(shè)計者需要明晰項目防爆區(qū)域并做好相關(guān)電氣防爆設(shè)計。

2.1垃圾焚燒發(fā)電廠爆炸性環(huán)境危險源識別

在垃圾焚燒發(fā)電廠，能形成爆炸性環(huán)境的主要物質(zhì)來源于以下幾個方面：一是垃圾所產(chǎn)生的可燃氣體，二是常規(guī)煙氣凈化所需使用的氨水（氣），三是用于點火助燃的燃油等。因此原則上涉及上述系統(tǒng)的區(qū)域均應(yīng)劃分為防爆區(qū)域。

2.2 項目實例

以安徽某項目為例，該生活垃圾焚燒發(fā)電廠設(shè)計方案中的防爆區(qū)域主要有垃圾卸料平臺、垃圾貯坑、滲瀝液收集池、滲瀝液處理站、除臭機房、氨水存儲區(qū)、燃油儲存區(qū)和蓄電池間等。

3.現(xiàn)存問題

3.1 設(shè)計劃分不明確

在施工圖設(shè)計中，涉及到防爆區(qū)域劃分的專業(yè)可能涉及電氣、水工、消防、暖通和機務(wù)等，而在實際設(shè)計中經(jīng)常會發(fā)生各專業(yè)設(shè)計方案中對于防爆區(qū)域的認知不同，即在工程設(shè)計中沒有明確統(tǒng)一的防爆區(qū)域劃分。這便會造成后續(xù)設(shè)備采購、現(xiàn)場施工乃至投產(chǎn)運行后的諸多不便。因此，要想做好方案設(shè)計，首先應(yīng)明確防爆區(qū)域劃分。

另外，相對于燃煤火力發(fā)電廠，垃圾焚燒發(fā)電廠發(fā)展時間較短，對于設(shè)計資質(zhì)要求較低，且相關(guān)技術(shù)和規(guī)范并不健全，各家設(shè)計公司都是憑著以往積累的經(jīng)驗進行設(shè)計，這就容易造成由于危險源識別不明而導致設(shè)計錯誤發(fā)生。

3.2防爆區(qū)域評定不具體

劃分明確應(yīng)做防爆設(shè)計的區(qū)域后，還應(yīng)對各個危險區(qū)域進行評定，以區(qū)分是“0區(qū)”、“1區(qū)”還是“2區(qū)”等。在工程建設(shè)中，很多設(shè)計公司對此項工作并不重視，認為只要劃分了危險區(qū)域并在該區(qū)域進行常規(guī)防爆設(shè)計即可。然而，這種“通用”的設(shè)計往往是不合適的。如在“2區(qū)”選用本質(zhì)安全型電氣設(shè)備會提高工程造價，導致不必要的浪費；而在“0區(qū)”選用隔爆型就可能對生產(chǎn)運行留下隱患。

例如，在某生活垃圾焚燒發(fā)電項目中，在除臭機房的方案設(shè)計中，整個房間選用設(shè)備均為本質(zhì)安全型。除臭風機作為垃圾焚燒發(fā)電廠停爐期間的臨時措施，屬于不經(jīng)常運行設(shè)備，且機房內(nèi)還有軸流風機，仍將房間內(nèi)的電控柜等設(shè)備選擇為本質(zhì)安全型是沒有必要的。

由此可見，僅劃分出防爆區(qū)域就進行設(shè)備選型是不充分的。根據(jù)生產(chǎn)運行情況具體分析，正確的評定危險區(qū)域并選用與之相適應(yīng)的防爆等級和類型的電氣設(shè)備是必要的。

3.3設(shè)計方案與科技發(fā)展不同步

垃圾焚燒發(fā)電廠設(shè)計傳承自火力發(fā)電廠，方案經(jīng)過幾十年的發(fā)展形成了很多定勢思維，而隨著科技的日新月異，許多設(shè)計方案甚至是規(guī)范要求在如今看來其實已經(jīng)不適應(yīng)如今的市場了。例如，垃圾焚燒發(fā)電廠一般都設(shè)有蓄電池室，作為事故失電時的UPS電源。常規(guī)的設(shè)計中，蓄電池室的通風、照明設(shè)備等均為防爆電器?，F(xiàn)今隨著科技的成熟，密封型免維護蓄電池技術(shù)已十分成熟，蓄電池室早已不是曾經(jīng)那個揮發(fā)著氫氣等可燃氣體的危險區(qū)域了。因此，蓄電池室是否還必須劃分為防爆區(qū)域是值得商榷的。設(shè)計者既要秉持著安全的紅線意識，又應(yīng)適應(yīng)科技的發(fā)展，使設(shè)計方案更加貼近工程。

4.結(jié)束語

在垃圾焚燒發(fā)電廠項目設(shè)計中，防爆電氣設(shè)計所占比重很小，但由于垃圾焚燒發(fā)電項目的特殊性，這一“小專業(yè)”往往關(guān)系著人員和系統(tǒng)運行的安全，是不容忽視的。在設(shè)計工作中，各相關(guān)專業(yè)設(shè)計人員應(yīng)協(xié)同配合，做到精確識別危險源，準確劃分防爆區(qū)，合理選型設(shè)備，能夠在保證安全的前提下，提高社會和經(jīng)濟效益。

參考文獻

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