化工制藥行業(yè)粉碎設(shè)備防爆等級(jí)的選擇

文/ 趙庭

隨著化工制藥工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展——粉碎設(shè)備在生產(chǎn)過程中的防爆安全要求越來越高。在化工制藥企業(yè)安全生產(chǎn)中，粉碎設(shè)備的防爆等級(jí)的選擇，是目前的研究課題之一。根據(jù)國(guó)家的最新防爆標(biāo)準(zhǔn)，本文對(duì)防爆標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了系統(tǒng)解讀、對(duì)電氣防爆設(shè)備應(yīng)用中存在的誤區(qū)進(jìn)行了解答、對(duì)化工制藥行業(yè)粉碎設(shè)備防爆等級(jí)的選擇進(jìn)行了分析。

防爆標(biāo)準(zhǔn)的解讀

根據(jù)GB 25285.1-2010《爆炸性環(huán)境 爆炸預(yù)防和防護(hù)第1部分：基本原則和方法》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，根據(jù)危險(xiǎn)爆炸性環(huán)境出現(xiàn)的頻率和持續(xù)時(shí)間把危險(xiǎn)場(chǎng)所分成氣體分區(qū)（0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)）和粉塵分區(qū)（20區(qū)、21區(qū)、22區(qū)），如表1和表2所示。

表1 危險(xiǎn)爆炸性環(huán)境氣體分區(qū)是指可燃性物質(zhì)（一般以氣體、蒸氣、薄霧形式）與空氣形成的爆炸性環(huán)境

防爆形式可參考標(biāo)準(zhǔn)GB 3836.1-2010與GB 12476.1-2013和GB 50058-2014。其中防爆型式、防爆設(shè)備類別和氣體粉塵組別，以及溫度組別如表3、表4和表5所示。

表4 防爆設(shè)備類別和氣體粉塵組別

表5 爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備按其最高表面溫度劃分為溫度組別（最新國(guó)標(biāo)規(guī)定：氣體粉塵防爆通用）

防爆設(shè)備應(yīng)用中存在的誤區(qū)

氣體防爆電氣設(shè)備可以在粉塵爆炸的危險(xiǎn)場(chǎng)所使用

這個(gè)觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，從使用標(biāo)準(zhǔn)角度來看，氣體防爆認(rèn)證依據(jù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB 3836,粉塵防爆認(rèn)證依據(jù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB 12476,認(rèn)證依據(jù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不同，不能混用。

從防爆的原理角度來看，從電氣設(shè)備的防爆原理可知,絕大多數(shù)氣體防爆電氣設(shè)備外殼防護(hù)等級(jí)低于粉塵防爆電氣設(shè)備,若將氣體防爆電氣設(shè)備用于粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所,則粉塵會(huì)進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部并堆積,這將妨礙防爆電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。當(dāng)然也可以將氣體防爆電氣設(shè)備的外殼防護(hù)等級(jí)提高而用于粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所,但這是極不經(jīng)濟(jì)的,因?yàn)橛糜跉怏w防爆的隔爆、增安等功能被白白浪費(fèi)了。

反過來,粉塵防爆電氣設(shè)備是否可以用于氣體爆炸的危險(xiǎn)場(chǎng)所呢?答案是否定的。因?yàn)榉蹓m防爆電氣設(shè)備只是外殼防護(hù)等級(jí)較高而已,并不能阻止爆炸性氣體進(jìn)入其殼內(nèi),又無隔爆、增安等防爆措施,所以這兩種防爆電氣設(shè)備不能混用。

防爆電氣設(shè)備的防塵和防水等級(jí)也高

這個(gè)觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，這是混淆了防爆電氣設(shè)備的防爆型式和外殼防護(hù)等級(jí)兩個(gè)概念。防爆電氣設(shè)備按其防爆原理的不同而分為不同的防爆型式。

國(guó)家防爆標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其外殼防護(hù)等級(jí)并無特別要求,只要滿足電機(jī)及低壓電器外殼防護(hù)等級(jí)要求即可,但對(duì)其外殼的材質(zhì)和機(jī)械強(qiáng)度作了嚴(yán)格的規(guī)定（詳見國(guó)標(biāo)GB 25285.1-2010）。

隔爆型防爆電氣設(shè)備是具有能承受內(nèi)部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力,并阻止內(nèi)部的爆炸向外殼周圍爆炸性混合物傳播的外殼的電氣設(shè)備。顯然其防爆性能與外殼防護(hù)等級(jí)無關(guān)。

增安型防爆電氣設(shè)備是在正常運(yùn)行條件下不會(huì)產(chǎn)生電弧、火花或可能點(diǎn)燃爆炸性混合物的高溫的設(shè)備結(jié)構(gòu)上,采取措施提高安全程度,以避免在正常和認(rèn)可的過載條件下出現(xiàn)這些現(xiàn)象的電氣設(shè)備。

本質(zhì)安全型防爆電氣設(shè)備(多見于小型弱電設(shè)備)是全部電路為在規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性混合物的電氣設(shè)備。這兩種防爆電氣設(shè)備或是不產(chǎn)生火花和高溫,或是產(chǎn)生的火花和熱效應(yīng)不足以點(diǎn)燃爆炸性混合物,顯然其防爆性能也與外殼防護(hù)等級(jí)無關(guān),因此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其外殼防護(hù)等級(jí)也無特別要求。

由此可知,絕大多數(shù)防爆電氣設(shè)備均不能阻止粉塵或水進(jìn)入其內(nèi)部,因此不能將這些防爆電氣設(shè)備直接安裝在戶外露天場(chǎng)所,也不能用水沖洗其外殼。

其實(shí)設(shè)備的防塵和防水性能完全由其外殼防護(hù)等級(jí)決定。通常用于戶外能防雨水的電氣設(shè)備外殼的防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到IPX5(即能經(jīng)受來自各個(gè)方向的噴水而不進(jìn)水),因此在購買防爆電氣設(shè)備時(shí)必須同時(shí)提出外殼防護(hù)等級(jí)。

設(shè)備保護(hù)級(jí)別（EPL）和外殼防護(hù)等級(jí)（IP）是一個(gè)意思

這個(gè)觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。設(shè)備保護(hù)級(jí)別（EPL）和外殼防護(hù)等級(jí)（IP）是兩個(gè)不同的概念，這二者既有區(qū)別，又有聯(lián)系。

設(shè)備保護(hù)級(jí)別（EPL）和外殼防護(hù)等級(jí)（IP）的區(qū)別：

根據(jù)GB 3836.20-2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，設(shè)備保護(hù)級(jí)別EPL是equipment protection level的英文縮寫。依據(jù)設(shè)備保護(hù)水平的高低,分別規(guī)定了設(shè)備的保護(hù)級(jí)別。

煤礦瓦斯氣體環(huán)境I類分為：Ma 和 Mb ;氣體環(huán)境Ⅱ類分為：Ga、Gb、 Gc ;粉塵環(huán)境Ⅲ類分為：Da、Db 、Dc。

其中,a 表示很高,b 表示高, c表示一般，如表6和表7所示。

表6 設(shè)備保護(hù)級(jí)別和危險(xiǎn)分區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

表7 粉塵爆炸環(huán)境電氣設(shè)備防爆結(jié)構(gòu)形式代號(hào)，近幾年國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表

外殼防護(hù)等級(jí)IP 是ingress protection的英文縮寫。IP防護(hù)等級(jí)進(jìn)入國(guó)內(nèi)后，我國(guó)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《IEC 529–598》的基礎(chǔ)上，出臺(tái)了GB/T 4208-2017對(duì)IP等級(jí)進(jìn)行明確的定義。

在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，針對(duì)設(shè)備外殼對(duì)異物的防護(hù)，IP等級(jí)的格式通常為IPXX，其中XX為兩個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字，第一個(gè)數(shù)字表明設(shè)備抗微塵的范圍，即I代表防止接近危險(xiǎn)部件和防止固體異物進(jìn)入的等級(jí)，最高級(jí)別是6；第二個(gè)數(shù)字表明設(shè)備防水的程度，即P代表防止進(jìn)水的等級(jí)，最高級(jí)別是9。

設(shè)備保護(hù)級(jí)別（EPL）和外殼防護(hù)等級(jí)（IP）之間的聯(lián)系：

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 12476.2-2010關(guān)于外殼保護(hù)型的標(biāo)準(zhǔn)仍沿用IEC 2008年以前的方法,外殼保護(hù)型分為 A、B兩類標(biāo)準(zhǔn)。IEC組織用標(biāo)準(zhǔn)IEC 60079-31:2008代替了IEC 61241-1:2004，將外殼保護(hù)型A、B兩類標(biāo)準(zhǔn)合并為一類,并根據(jù)保護(hù)級(jí)別，把外殼保護(hù)型分為 ta 、 tb 、 tc 三級(jí)。由于目前IEC標(biāo)準(zhǔn)處于過渡階段,選擇防爆型式及代號(hào)時(shí),建議仍以國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。

根據(jù)IEC 60079-31:2008標(biāo)準(zhǔn)，我們可以找到在粉塵爆炸的危險(xiǎn)場(chǎng)所，設(shè)備保護(hù)等級(jí)與外殼防護(hù)等級(jí)之間的關(guān)系，具體如表8所示。

表8 設(shè)備保護(hù)等級(jí)與外殼防護(hù)等級(jí)

化工制藥行業(yè)粉碎設(shè)備防爆等級(jí)的選擇

電氣設(shè)備選型步驟

1. 使用過程中根據(jù)粉碎設(shè)備外部的工作場(chǎng)所出現(xiàn)的危險(xiǎn)介質(zhì)，確定是氣體還是粉塵，或二者都有。

2. 根據(jù)危險(xiǎn)介質(zhì)出現(xiàn)的頻率或濃度，確定其具體的危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)。

3. 根據(jù)危險(xiǎn)介質(zhì)屬性，確定設(shè)備組別。

4. 根據(jù)危險(xiǎn)介質(zhì)引燃溫度，確定設(shè)備溫度組別。

5. 根據(jù)以上信息，確定電氣設(shè)備防爆等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

6. 當(dāng)涉及多種爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)時(shí)，應(yīng)按較高的防爆等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)選擇電氣設(shè)備。

7. 根據(jù)設(shè)備使用環(huán)境和使用要求，確定設(shè)備的防護(hù)等級(jí)。一般室內(nèi)采用IP54；戶外采用IP65帶防雨罩形式。

粉碎設(shè)備工作腔內(nèi)的防爆等級(jí)的選擇

粉碎設(shè)備在工作中，物料在機(jī)械力作用下，會(huì)揚(yáng)起大量粉塵。設(shè)備內(nèi)懸浮的粉塵往往處于爆炸濃度范圍之內(nèi)。在各種力的作用下，設(shè)備工作中粉碎腔內(nèi)極易產(chǎn)生摩擦、撞擊火花、靜電等點(diǎn)火源，造成粉塵爆炸的發(fā)生。

粉碎設(shè)備工作腔內(nèi)的粉塵爆炸不同于設(shè)備外部環(huán)境的爆炸，其存在濃度高、溫升快、易點(diǎn)火等特點(diǎn)。根據(jù)這些特點(diǎn)可以確定其工作區(qū)域應(yīng)該是20區(qū)，其防爆型式可以選擇正壓型、隔爆型等形式。

再根據(jù)物料特點(diǎn)，確定設(shè)備組別，根據(jù)其引燃溫度確定，設(shè)備溫度組別。由此可以確定粉碎設(shè)備腔體的防爆等級(jí)。

安全生產(chǎn)無小事。防爆安全特別是粉碎設(shè)備的防爆安全問題，已日益得到人們重視。只有在正確理解防爆標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，企業(yè)根據(jù)自身生產(chǎn)情況選擇適當(dāng)?shù)姆鬯樵O(shè)備，企業(yè)生產(chǎn)才能在安全性和經(jīng)濟(jì)性上達(dá)到統(tǒng)一。