基于計(jì)算分析的燃?xì)獗ㄎｋU(xiǎn)區(qū)域等級(jí)劃分

1 概述

爆炸危險(xiǎn)環(huán)境是指在大氣條件下，氣體、蒸氣、粉塵、薄霧、纖維或飛絮與空氣形成的混合物引燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境。爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分通常用于確定在該區(qū)域內(nèi)所選用電氣設(shè)備的防爆安全性能要求。在城鎮(zhèn)燃?xì)忸I(lǐng)域，根據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)輸配系統(tǒng)生產(chǎn)區(qū)域用電場(chǎng)所的爆炸危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域等級(jí)和范圍進(jìn)行劃分，以及燃?xì)獾狞c(diǎn)燃溫度組別，選擇相適應(yīng)的防爆電氣型式，以保證該場(chǎng)所發(fā)生燃?xì)庑孤r(shí)不會(huì)因電氣設(shè)備可能產(chǎn)生的火花引發(fā)爆炸安全事故。上述應(yīng)用基于較為簡(jiǎn)化的定性分析，并根據(jù)規(guī)范提供的典型場(chǎng)景圖例進(jìn)行爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分，便于具體工程設(shè)計(jì)的執(zhí)行。

基于燃?xì)庑孤U(kuò)散和通風(fēng)效果定量分析進(jìn)行爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分的方法，不局限于參考套用典型場(chǎng)景圖例，適用于各種不同場(chǎng)景，有利于提高防爆分區(qū)劃分的科學(xué)合理性。本文僅針對(duì)計(jì)算分析方法在燃?xì)獗ㄎｋU(xiǎn)區(qū)域劃分的應(yīng)用進(jìn)行探討，不研究上述區(qū)域內(nèi)的電氣防爆設(shè)計(jì)。本文中的壓力均指絕對(duì)壓力。

2 爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分方法

GB 50058—2014《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了在生產(chǎn)、加工、處理、轉(zhuǎn)運(yùn)或貯存過(guò)程中出現(xiàn)或可能出現(xiàn)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分及電力裝置設(shè)計(jì)。GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(2020年版)附錄D、附錄E分別規(guī)定了燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)生產(chǎn)區(qū)域和液化石油氣站用電場(chǎng)所的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)和范圍劃分要求。GB 3836.14—2014《爆炸性氣體環(huán)境 第14部分：場(chǎng)所分類》規(guī)定了可能出現(xiàn)可燃?xì)怏w、蒸氣或薄霧的危險(xiǎn)場(chǎng)所分類，作為正確選擇和安裝這些危險(xiǎn)場(chǎng)所用電氣設(shè)備的基礎(chǔ)。

我國(guó)在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中參考了一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外影響力較大的標(biāo)準(zhǔn)，比如國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC 60079-10-1《爆炸性環(huán)境 第10-1部分 區(qū)域分類—爆炸性氣體環(huán)境》、美國(guó)國(guó)家防火協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)NFPA 497《化學(xué)加工區(qū)電氣裝置 可燃液體、氣體或蒸氣及危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分推薦做法》、美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)APIRP 500《石油設(shè)施電氣裝置場(chǎng)所I級(jí)1區(qū)和2區(qū)區(qū)域劃分推薦做法》

。

國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域劃分的原理均基于可燃?xì)怏w釋放源在空間內(nèi)的釋放擴(kuò)散和通風(fēng)稀釋效果的研判，但應(yīng)注意此項(xiàng)理論不適用于災(zāi)難性故障，比如管道、容器、設(shè)備的破裂和損壞等。具體方法如下。首先需要確定空間內(nèi)是否存在可燃?xì)怏w釋放源，并按照釋放源的釋放頻繁程度和持續(xù)時(shí)間確定釋放源等級(jí)，比如GB 50058—2014第3.2.3條將可燃物質(zhì)釋放源分為3個(gè)等級(jí)：連續(xù)級(jí)釋放源是連續(xù)釋放或預(yù)計(jì)長(zhǎng)期釋放的釋放源；一級(jí)釋放源是正常運(yùn)行時(shí)，預(yù)計(jì)可能周期性或偶爾釋放的釋放源；二級(jí)釋放源是正常運(yùn)行時(shí)預(yù)計(jì)不可能釋放，當(dāng)出現(xiàn)釋放時(shí)，僅是偶爾和短期釋放的釋放源。然后分析釋放源所在空間的通風(fēng)條件，綜合考慮釋放源級(jí)別和通風(fēng)條件來(lái)最終確定爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的類別等級(jí)。比如GB 50058—2014第3.2.5條規(guī)定，存在連續(xù)級(jí)釋放源的區(qū)域可劃為0區(qū)，存在一級(jí)釋放源的區(qū)域可劃為1區(qū)，存在二級(jí)釋放源的區(qū)域可劃為2區(qū)，且當(dāng)通風(fēng)良好時(shí)，可降低爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)，通風(fēng)不良時(shí)，則應(yīng)提高爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)。

為簡(jiǎn)化工作、便于執(zhí)行，GB 50058—2014和GB 50028—2006的附錄以示例圖的方式給出了爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分依據(jù)，示例圖中明確了室內(nèi)外不同介質(zhì)特性和通風(fēng)條件下的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)和具體范圍，其中對(duì)于存在釋放源的室內(nèi)場(chǎng)所，該房間及與其有門(mén)窗直接連通的其他房間全部劃分為同一危險(xiǎn)區(qū)域和等級(jí)，通過(guò)門(mén)、窗、洞口與該房間直接連通的室外區(qū)域一定范圍內(nèi)也需劃入危險(xiǎn)區(qū)域；對(duì)于存在釋放源的室外場(chǎng)所，以裝置或設(shè)備為釋放源中心，在一定的半徑和高度范圍內(nèi)劃定危險(xiǎn)區(qū)域和等級(jí)。

GB 3836.14—2014等同采用IEC 60079-10-1：2008，GB 3836.14—2014提出爆炸危險(xiǎn)區(qū)域范圍是爆炸性物質(zhì)在空氣中擴(kuò)散到其體積分?jǐn)?shù)低于爆炸下限之前形成的爆炸性環(huán)境，危險(xiǎn)區(qū)域范圍依據(jù)計(jì)算或估算確定，并給出了爆炸危險(xiǎn)環(huán)境釋放源和通風(fēng)的多項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算方法。多項(xiàng)指標(biāo)包括釋放源的釋放速率、達(dá)到危險(xiǎn)濃度的釋放時(shí)間、稀釋危險(xiǎn)物質(zhì)所需的新鮮空氣流速、爆炸氣體的假定體積、危險(xiǎn)場(chǎng)所通風(fēng)換氣效率等。其理論邏輯是爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的通風(fēng)條件對(duì)釋放源產(chǎn)生稀釋作用的效果越有效，危險(xiǎn)區(qū)域的范圍就越小，通風(fēng)的可用性將影響爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的形成，也會(huì)影響到區(qū)域類型等級(jí)的劃分。在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中，該標(biāo)準(zhǔn)存在兩方面問(wèn)題導(dǎo)致難以完成計(jì)算分析，一是未給出釋放源釋放距離的計(jì)算方法，無(wú)法支撐其提出的需通過(guò)計(jì)算確定危險(xiǎn)范圍量化指標(biāo)的基本理念；二是缺少部分關(guān)鍵參數(shù)選取或計(jì)算的依據(jù)，包括釋放源孔徑的選取依據(jù)，以及評(píng)估通風(fēng)可用性時(shí)確定通風(fēng)速度、稀釋效果等的依據(jù)。

IEC 60079-10-1：2020對(duì)相關(guān)計(jì)算方法和參數(shù)的選取進(jìn)行了修改完善，本文關(guān)于燃?xì)獗ㄎｋU(xiǎn)環(huán)境分區(qū)計(jì)算的探討主要基于該標(biāo)準(zhǔn)。

L*、a、b值測(cè)定結(jié)果如圖4。烘焙0～40 min過(guò)程中，a值呈現(xiàn)先升高再降低而后繼續(xù)升高的趨勢(shì)，且a不帶殼＞a帶殼；b值持續(xù)降低，30 min后降低速度趨于平緩；L*值持續(xù)降低，30 min后降低速度趨于平緩，且L*帶殼＞L*不帶殼。說(shuō)明烘焙過(guò)程中伴隨著呈色物質(zhì)的分解和生成，且對(duì)不帶殼種籽衣影響更為劇烈。Davis等[24]研究了烘焙（166 ℃，0～77 min）對(duì)花生種籽衣顏色的影響，表明在烘焙過(guò)程種籽衣顏色明顯變暗，并推測(cè)是由烘焙過(guò)程中美拉德反應(yīng)引起的。

3 燃?xì)獗ㄎｋU(xiǎn)環(huán)境分區(qū)的計(jì)算

3.1 釋放源等級(jí)

燃?xì)夤に囅到y(tǒng)中較為典型的釋放源包括：管道法蘭、螺紋、卡套等機(jī)械接口的密封面，閥門(mén)、壓縮機(jī)、泵等工藝設(shè)備的密封件。安全放散閥閥口、氣瓶灌裝口、管道或設(shè)備的焊接接口一般不作為釋放源考慮。燃?xì)夤に囅到y(tǒng)中典型釋放源的分級(jí)如下。

斜撐桿配合穩(wěn)固滑塊進(jìn)行調(diào)整支撐，主要輔助承受邊相導(dǎo)線自重。支架整體安裝在電桿后，可承受導(dǎo)線部分重量，減少導(dǎo)線與絕緣子連接部位所受剪切力。

① 連續(xù)級(jí)釋放源

固定頂儲(chǔ)罐中液相燃?xì)獾纳媳砻妗?/p>

② 一級(jí)釋放源

a. 預(yù)計(jì)正常運(yùn)行期間可能釋放燃?xì)獾臒N泵、壓縮機(jī)、閥門(mén)的密封點(diǎn)；

b. 預(yù)計(jì)正常運(yùn)行操作時(shí)可能釋放燃?xì)獾臍怏w取樣點(diǎn)、氣瓶灌裝口；

隨著社會(huì)信息化水平的不斷提高，各種高新技術(shù)被廣泛應(yīng)用于建筑物中，使建筑物滿足最基本的居住辦公等生活需要后，更加智能高效和節(jié)能。根據(jù)GB/T 50314—2006《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的定義，智能建筑是指以建筑物為基本載體，并將現(xiàn)今信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、材料、系統(tǒng)及各種功能集成到建筑中，使建筑具備感知、傳輸和記憶等能力，在滿足人們?nèi)粘Ｉ钷k公需求的同時(shí)，具有更加安全、便捷和環(huán)保的功能。

GB 3836.14—2014沒(méi)有提供釋放孔徑推薦值，需查詢其他標(biāo)準(zhǔn)或參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、借助故障樹(shù)分析等方法來(lái)確定

。

③ 二級(jí)釋放源

a. 預(yù)計(jì)正常運(yùn)行期間不會(huì)釋放燃?xì)獾臒N泵、壓縮機(jī)、閥門(mén)的密封點(diǎn)；

b. 預(yù)計(jì)正常運(yùn)行期間不會(huì)釋放燃?xì)獾姆ㄌm、連接件和其他附件；

通風(fēng)稀釋效果可通過(guò)圖1進(jìn)行評(píng)估。

3.2 釋放速率

釋放速率是影響危險(xiǎn)區(qū)域范圍的最重要因素，釋放速率越高，危險(xiǎn)區(qū)域的范圍越大。燃?xì)庑孤┽尫艜r(shí)，可能形成高速噴射流或低速擴(kuò)散流的狀態(tài)，具體主要取決于燃?xì)忉尫艍毫歪尫趴讖?。燃?xì)獾南鄬?duì)密度、燃?xì)馀c所處環(huán)境中空氣的混合程度及空氣流動(dòng)情況對(duì)泄漏燃?xì)庑纬杀ㄎｋU(xiǎn)條件具有關(guān)鍵影響。

① 釋放孔徑

釋放速率與釋放孔徑相關(guān)，對(duì)孔徑的不適當(dāng)估計(jì)可能導(dǎo)致對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域范圍的嚴(yán)重誤判，需要謹(jǐn)慎估算釋放孔徑。實(shí)際情況下，燃?xì)夤に囅到y(tǒng)的大多數(shù)釋放源孔口是不規(guī)則形狀，IEC 60079-10-1：2020給出了常見(jiàn)泄漏釋放源孔口等效面積的推薦值，見(jiàn)表1，并提出在計(jì)算釋放速率時(shí)乘以流量系數(shù)作為補(bǔ)償，以修正按照規(guī)則圓孔計(jì)算釋放速率可能引起的數(shù)據(jù)失真。

2.抓住重點(diǎn)，跟蹤監(jiān)督，強(qiáng)化外部項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的有效制約和監(jiān)管。外部項(xiàng)目部經(jīng)濟(jì)活動(dòng)頻繁，環(huán)節(jié)眾多，要使外部項(xiàng)目始終處于嚴(yán)密監(jiān)管狀態(tài)，必須把合同管理、分包管理、物資采購(gòu)和設(shè)備租賃、資金管理作為監(jiān)管重點(diǎn)，嚴(yán)格監(jiān)督檢查，查找管理漏洞，做到項(xiàng)目各類重大經(jīng)濟(jì)活動(dòng)始終處于受控運(yùn)行。

表1中的區(qū)間值選取可根據(jù)具體條件酌情確定，比如在遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)壓力的工況下，選擇區(qū)間范圍內(nèi)的低值為宜；腐蝕性環(huán)境及存在振動(dòng)、溫度急劇變化等不利條件時(shí)，選擇區(qū)間范圍內(nèi)的高值為宜。

c. 預(yù)計(jì)正常運(yùn)行期間可能釋放燃?xì)獾男箟洪y閥口。

② 釋放速率

人力資源信息化建設(shè)是一項(xiàng)需要巨大資金投入的大工程，企業(yè)應(yīng)在充分認(rèn)清自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力的前提下，有計(jì)劃分步驟地實(shí)施人力資源管理信息化，堅(jiān)決杜絕半途而廢，雷聲大雨點(diǎn)小等情況的發(fā)生。 在企業(yè)信息化建設(shè)過(guò)程中，要根據(jù)企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，適時(shí)調(diào)整信息化機(jī)構(gòu)的建設(shè)，并增加相應(yīng)的投入，以保證企業(yè)信息化水平始終適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需要，還要以實(shí)用為前提，以建立多功能、全方位、反應(yīng)靈敏信息資源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的原則，不做形象工程，確保資金充足的前提下，將每一分錢(qián)用在刀刃上。

燃?xì)庠谌萜骰蚬艿纼?nèi)部的壓力

高于臨界壓力

時(shí)，氣體孔口釋放為阻塞流狀態(tài)，理論釋放速度等于氣體聲速；壓力

不高于臨界壓力

時(shí)，氣體釋放為非阻塞流狀態(tài)，理論釋放速度為亞聲速。臨界壓力按下式計(jì)算：

(1)

式中

——臨界壓力，Pa

——摩爾氣體常數(shù)，J/(mol·K)，取8.314 J/(mol·K)

——多變指數(shù)

(2)

式中

——摩爾質(zhì)量，kg/mol

——比定壓熱容，J/(kg·K)

——環(huán)境壓力，Pa

燃?xì)庠诜亲枞鳡顟B(tài)亞聲速釋放，釋放質(zhì)量流量按下式計(jì)算：

如果不定期描跡，鈦合金中硅含量的測(cè)定結(jié)果會(huì)漂移，測(cè)定準(zhǔn)確度下降，主要是隨著分析環(huán)境和時(shí)間變化(分光裝置中溫度變化等)，光譜中硅元素的譜峰會(huì)出現(xiàn)偏差。定期描跡，通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)移動(dòng)描跡位置，固定狹縫位置，調(diào)整峰位置偏差。若計(jì)算出的描跡值與上次相比偏差大于±2時(shí)，則需要重新描跡。

(3)

式中

——燃?xì)忉尫刨|(zhì)量流量，kg/s

——流量系數(shù)，近似圓形的釋放源規(guī)則孔口取0.95～0.99，不規(guī)則釋放源孔口取0.50～0.75

——釋放源孔口等效面積，mm

2008年普京轉(zhuǎn)任俄總理，但其政黨政治改革戰(zhàn)略得以延續(xù)，繼任總統(tǒng)梅德韋杰夫以深化政治體制改革的方式在普京諸項(xiàng)改革所取得的成效的基調(diào)上進(jìn)一步推進(jìn)了政黨的現(xiàn)代化建設(shè)。2012年俄羅斯邁入新普京時(shí)代后，同年4月《政黨法》修正案正式生效，政治體制改革在穩(wěn)健步調(diào)下繼續(xù)實(shí)行，2014年經(jīng)俄國(guó)家杜馬的最終審議，新《俄羅斯國(guó)家杜馬代表選舉法》通過(guò)并于2016年得以落地實(shí)施，以此來(lái)增強(qiáng)議員的地區(qū)代表性，國(guó)家杜馬代表選舉制度因而獲得了進(jìn)一步完善。

——室內(nèi)空間的寬度(或長(zhǎng)度)，m

——燃?xì)庠?/p>

、

條件下的壓縮因子

——燃?xì)鉁囟?，K

燃?xì)庠谧枞鳡顟B(tài)聲速釋放，釋放質(zhì)量流量按下式計(jì)算：

(4)

釋放流量按下式計(jì)算：

(5)

式中

——釋放流量，m

/s

——環(huán)境條件下燃?xì)饷芏?，kg/m

(6)

式中

——環(huán)境溫度，K

4月22日，水利部抗震救災(zāi)前方領(lǐng)導(dǎo)小組成立臨時(shí)黨支部，由水利部抗震救災(zāi)前方領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)、國(guó)家防辦副主任李坤剛擔(dān)任臨時(shí)黨支部書(shū)記。

GB 3836.14—2014中釋放速率計(jì)算公式未體現(xiàn)流量系數(shù)，僅舉例說(shuō)明了不考慮釋放源幾何形狀的計(jì)算通常將得出保守的結(jié)果。

3.3 通風(fēng)稀釋效果

燃?xì)忉尫旁此诃h(huán)境的通風(fēng)條件對(duì)釋放源周?chē)ㄐ詺怏w的稀釋效果起關(guān)鍵作用。比如對(duì)于一定釋放速率的釋放源，如果環(huán)境通風(fēng)條件很好且通風(fēng)效率足夠高，釋放氣體體積分?jǐn)?shù)可能無(wú)法達(dá)到爆炸下限，則爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的范圍能夠減小到可以忽略的程度，并被視為非危險(xiǎn)區(qū)域。

通風(fēng)條件的稀釋效果由兩項(xiàng)參數(shù)決定——稀釋釋放源所需新風(fēng)的最小體積流量、通風(fēng)速度。

① 稀釋釋放源所需新風(fēng)的最小體積流量

It is worth noting that there is also the Hadamard shift invariance relationship in the whole array,which is composed of two NLAs Xaand Ya.Hence,by defining two selection matrices

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)數(shù)資料(n,%)x2檢驗(yàn),計(jì)量資料(均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)t檢驗(yàn),P<0.05差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

用于稀釋釋放源氣體達(dá)到爆炸下限時(shí)所需新風(fēng)的最小體積流量按下式計(jì)算：

(7)

式中

,min

——稀釋釋放源所需新風(fēng)的最小體積流量，m

/s

——爆炸下限

② 通風(fēng)速度

a.釋放源處于室外露天環(huán)境時(shí)

釋放源處于室外露天環(huán)境時(shí)，通風(fēng)速度取風(fēng)速，可基于氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定，但是風(fēng)速的氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)測(cè)量點(diǎn)位置一般高于燃?xì)夤に囇b置，且釋放源所處的實(shí)際環(huán)境可能存在建構(gòu)筑物、自然地貌障礙等遮擋，相對(duì)復(fù)雜的工藝裝置本身也可能影響局部空氣流動(dòng)，采用風(fēng)速的氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)需要考慮折減系數(shù)，具體取值存在一定的難度。IEC 60079-10-1：2020給出了室外通風(fēng)不受阻區(qū)域風(fēng)速推薦取值(見(jiàn)表2)以及室外通風(fēng)受阻區(qū)域風(fēng)速推薦取值(見(jiàn)表3)。

b.釋放源處于室內(nèi)環(huán)境時(shí)

事實(shí)上，重慶市對(duì)數(shù)字出版業(yè)的資金支持力度整體不強(qiáng)，且較為分散，無(wú)法形成合力，共同推進(jìn)數(shù)字出版業(yè)的發(fā)展。

釋放源處于室內(nèi)環(huán)境時(shí)，通風(fēng)速度可按下式計(jì)算：

(8)

式中

——通風(fēng)速度，m/s

0

——單位時(shí)間通風(fēng)換氣量，m

/s

——容器或管道內(nèi)的燃?xì)鈮毫Γ琍a

——室內(nèi)空間的高度，m

(9)

式中

——室內(nèi)通風(fēng)換氣次數(shù)，次/h

——室內(nèi)空間容積，m

通風(fēng)對(duì)釋放氣體產(chǎn)生的稀釋效果可通過(guò)稀釋度進(jìn)行評(píng)估，稀釋度分為3個(gè)等級(jí)：高稀釋度：釋放源附近的氣體濃度快速降低，釋放停止后，危險(xiǎn)區(qū)域基本不具有持續(xù)性；中稀釋度：釋放源附近的氣體濃度可以得到控制，危險(xiǎn)區(qū)域形成穩(wěn)定的邊界，釋放停止后，爆炸危險(xiǎn)環(huán)境不會(huì)過(guò)度持續(xù)；低稀釋度：釋放源在釋放過(guò)程中顯著聚積，或釋放停止后爆炸危險(xiǎn)環(huán)境顯著持續(xù)存在。

③ 稀釋度

c. 預(yù)計(jì)正常運(yùn)行期間不會(huì)釋放燃?xì)獾姆派⒖凇⑼饪诨蚱渌_(kāi)口。

稀釋釋放源所需新風(fēng)的最小體積流量與釋放源的釋放流量成正比，因此圖1直觀體現(xiàn)了釋放源釋放流量和通風(fēng)速度對(duì)實(shí)際通風(fēng)稀釋效果的影響。當(dāng)釋放流量足夠大時(shí)，即使有較高的通風(fēng)速度也不能使通風(fēng)稀釋達(dá)到很好的效果。

稀釋度還應(yīng)考慮釋放源氣體平均背景體積分?jǐn)?shù)

，室外環(huán)境或高度通風(fēng)的室內(nèi)環(huán)境可忽略釋放源氣體平均背景體積分?jǐn)?shù)。更小的

表明更理想的通風(fēng)稀釋效果。釋放源氣體平均背景體積分?jǐn)?shù)

按下式計(jì)算：

(10)

式中

——釋放源氣體平均背景體積分?jǐn)?shù)

——通風(fēng)混合系數(shù)，取值1.0～5.0

但是近些年來(lái)，隨著社會(huì)發(fā)展速度的加快，為了滿足現(xiàn)代企業(yè)對(duì)信息化發(fā)展的需求，編程語(yǔ)言必須在現(xiàn)有基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)便捷性和安全性的發(fā)展，擴(kuò)大編程語(yǔ)言的使用范圍，為編程語(yǔ)言的進(jìn)一步發(fā)展提供良好的發(fā)展環(huán)境，真正實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展。

通風(fēng)混合系數(shù)

體現(xiàn)了釋放源氣體與空氣的混合程度，混合程度高意味著通風(fēng)向室外帶出釋放源氣體更多，通風(fēng)效果更好。釋放源氣流受阻不明顯時(shí)，可視為高效混合，

取值1.0；釋放源氣流受阻嚴(yán)重時(shí)，視為低效混合，

取值5.0。

理想情況下，將釋放源氣體體積分?jǐn)?shù)控制在爆炸下限以下即可避免爆炸危險(xiǎn)環(huán)境形成，為便于分析

的危險(xiǎn)程度，可假定爆炸下限以下的任意體積分?jǐn)?shù)為預(yù)期控制危險(xiǎn)體積分?jǐn)?shù)臨界值

，與計(jì)算得到的

進(jìn)行比較。當(dāng)

>

時(shí)，表明預(yù)期室內(nèi)通風(fēng)的稀釋度低，爆炸風(fēng)險(xiǎn)高于預(yù)期，此時(shí)不適合使用圖1評(píng)估稀釋效果。

喜姑與二狗伢的結(jié)合，完全是靠了山歌為媒，自那回在屋后菜園里與二狗伢對(duì)了歌又對(duì)了嘴，兩人就一發(fā)而不可收了，沒(méi)過(guò)多久，喜姑的肚子悄悄地鼓了起來(lái)，她的父母見(jiàn)女兒生米煮成熟飯，而且還坐了喜，彩禮都來(lái)不及要，趕緊把女兒嫁了。

實(shí)踐中，可根據(jù)具體情況參考專業(yè)技術(shù)規(guī)范提出的幾項(xiàng)關(guān)鍵體積分?jǐn)?shù)取值選擇

。比如：GB 50058—2014第3.1.3條第3款第4項(xiàng)規(guī)定，爆炸性氣體體積分?jǐn)?shù)接近爆炸下限的50%時(shí)，監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)能可靠地發(fā)出信號(hào)；第3.2.2條第2款規(guī)定，可燃物質(zhì)可能出現(xiàn)的最高體積分?jǐn)?shù)不超過(guò)爆炸下限10%的區(qū)域可劃分為非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。GB 50028—2006第9.4.20條規(guī)定，爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所燃?xì)鉂舛葓?bào)警器報(bào)警體積分?jǐn)?shù)應(yīng)取爆炸下限的20%。

3.4 通風(fēng)可用性

通風(fēng)可用性分為3個(gè)等級(jí)：良好：通風(fēng)持續(xù)可靠存在；正常：正常運(yùn)行期間基本保持通風(fēng)，可能出現(xiàn)突發(fā)性的暫時(shí)中斷；差：不符合“良好”和“正?！钡燃?jí)的通風(fēng)，但預(yù)計(jì)不會(huì)長(zhǎng)期停止。

通風(fēng)可用性主要表現(xiàn)通風(fēng)是否足夠穩(wěn)定、可靠。比如：室內(nèi)自然通風(fēng)可用性不能視為良好，這是因?yàn)槭覂?nèi)獲得持續(xù)自然通風(fēng)必須在建筑物外墻或屋頂適宜的位置開(kāi)設(shè)永久性的孔口，且自然通風(fēng)效果很大程度上取決于室外氣溫和風(fēng)力等不可控因素。室內(nèi)能夠保證連續(xù)啟動(dòng)的機(jī)械通風(fēng)可用性至少可視為正常，當(dāng)設(shè)置有備用風(fēng)機(jī)且能夠保障供電時(shí)，視為通風(fēng)可用性良好；如果能夠在通風(fēng)失效時(shí)連鎖切斷進(jìn)入室內(nèi)的氣源，也可視為通風(fēng)可用性良好。室外露天環(huán)境中的釋放源氣體噴射釋放時(shí)，由于稀釋擴(kuò)散的空間足夠大，即使環(huán)境風(fēng)速較低，也可視為通風(fēng)可用性良好。

IEC 60079-10-1：2020關(guān)于通風(fēng)條件的計(jì)算評(píng)估內(nèi)容與GB 3836.14—2014存在一定差異，特別是評(píng)估通風(fēng)稀釋效果時(shí)，IEC 60079-10-1：2020提供了上述新方法。GB 3836.14—2014則通過(guò)計(jì)算假設(shè)體積

與釋放源所在空間容積

的對(duì)比來(lái)評(píng)估稀釋度，由于缺少風(fēng)速

推薦值，假設(shè)體積

難以計(jì)算，且在評(píng)估室外環(huán)境稀釋度時(shí)，缺少空間容積

的計(jì)算方法，實(shí)際應(yīng)用難度很大。IEC 60079-10-1：2020解決了以往存在的問(wèn)題。

3.5 危險(xiǎn)區(qū)域劃分

① 危險(xiǎn)區(qū)域范圍

釋放源氣體可能形成的危險(xiǎn)區(qū)域范圍主要取決于氣體的釋放速率，釋放后的氣流狀態(tài)可分為：高速噴射釋放，通常為阻塞流聲速釋放；低速噴射擴(kuò)散釋放，通常為非阻塞流亞聲速釋放，釋放源附近存在障礙物導(dǎo)致高速射流碰撞減速時(shí)，可視為此種類型；地面蒸發(fā)擴(kuò)散釋放(本文未進(jìn)行探討)。高速噴射和低速噴射擴(kuò)散釋放時(shí)，稀釋釋放源所需新風(fēng)的最小體積流量按式(7)計(jì)算，釋放氣體達(dá)到爆炸下限的危險(xiǎn)區(qū)域半徑可通過(guò)圖2進(jìn)行估算，但應(yīng)注意圖2是在忽略背景體積分?jǐn)?shù)的條件下基于流體動(dòng)力學(xué)仿真模擬(CFD)繪制，不適用于室內(nèi)釋放源中稀釋、低稀釋情況。

② 危險(xiǎn)區(qū)域類型等級(jí)

危險(xiǎn)區(qū)域類型等級(jí)取決于釋放源等級(jí)、稀釋度和通風(fēng)可用性，高、中、低稀釋度環(huán)境不同釋放源等級(jí)和通風(fēng)可用性條件的危險(xiǎn)區(qū)域類型等級(jí)劃分見(jiàn)表4～6。

3.6 稀釋室內(nèi)釋放源氣體所需時(shí)間估算

釋放停止后，將室內(nèi)釋放源氣體從平均背景體積分?jǐn)?shù)

稀釋至預(yù)期控制的危險(xiǎn)體積分?jǐn)?shù)臨界值

所需的理論時(shí)間可按下式估算：

(11)

式中

——將室內(nèi)釋放源氣體從平均背景體積分?jǐn)?shù)

稀釋至預(yù)期控制的危險(xiǎn)體積分?jǐn)?shù)臨界值

所需的理論時(shí)間，s

——釋放源停止后的事故通風(fēng)換氣次數(shù)，次/h

4 計(jì)算分析實(shí)例

某城市人工煤氣管網(wǎng)完成天然氣轉(zhuǎn)換后，將原有的中-低壓區(qū)域調(diào)壓室改造為天然氣次高-中壓調(diào)壓室，采用上述計(jì)算分析方法劃分該設(shè)施室內(nèi)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)。

調(diào)壓室室內(nèi)空間長(zhǎng)6 m、寬4 m、高3.5 m，室內(nèi)通風(fēng)換氣次數(shù)2次/h。調(diào)壓器入口公稱直徑150 mm，入口壓力1.5 MPa，出口公稱直徑350 mm，出口壓力0.3 MPa，閥口節(jié)流孔徑120 mm。管道之間采用焊接連接，管道與調(diào)壓器之間采用法蘭連接。

調(diào)壓裝置正常運(yùn)行期間不會(huì)產(chǎn)生釋放源，因此沒(méi)有連續(xù)級(jí)和一級(jí)釋放源，非正常情況下潛在的二級(jí)釋放源包括法蘭密封面、調(diào)壓器和閥門(mén)的活動(dòng)閥桿密封件。由于二級(jí)釋放源在正常運(yùn)行時(shí)預(yù)計(jì)不會(huì)出現(xiàn)，因此在分析釋放源時(shí)不考慮多點(diǎn)同時(shí)釋放的情況，只分析室內(nèi)最大釋放源。表1中因腐蝕等因素可能導(dǎo)致擴(kuò)大的孔口釋放源在實(shí)際運(yùn)行時(shí)較常見(jiàn)且危害較大，因此假設(shè)調(diào)壓室內(nèi)可能的最大釋放源為調(diào)壓入口側(cè)的球閥閥桿密封件。

計(jì)算參數(shù)如下：環(huán)境壓力

=101 325 Pa，環(huán)境溫度

=293 K。釋放源氣體為天然氣，CH

體積分?jǐn)?shù)按100%計(jì)算，摩爾質(zhì)量

=0.016 kg/mol，壓力

=1 601 325 Pa，溫度

=293 K，比定壓熱容

=2 328 J/(kg·K)，爆炸下限為5%。釋放源孔口等效面積

=2.5 mm

，孔口較不規(guī)則，流量系數(shù)

=0.75。室內(nèi)自然通風(fēng)產(chǎn)生的混合效果一般，通風(fēng)混合系數(shù)

=3.0，通風(fēng)換氣次數(shù)

=2.0次/h。預(yù)期控制危險(xiǎn)體積分?jǐn)?shù)臨界值

按氣體爆炸下限的20%取值，即

=1%。通風(fēng)可用性正常，

=12 次/h。

① 釋放源計(jì)算

按式(2)計(jì)算得到氣體多變指數(shù)

=1.29，按式(1)計(jì)算臨界壓力

=184 891 Pa，按式(6)計(jì)算

=0.67 kg/m

。

因?yàn)?/p>

>

，氣體為阻塞流聲速釋放，按式(4)計(jì)算質(zhì)量流量

=5.12×10

kg/s，按式(5)計(jì)算體積流量

=7.69×10

m

/s。

② 通風(fēng)稀釋計(jì)算

按式(7)計(jì)算稀釋釋放源氣體所需新風(fēng)最小體積流量

,min

=0.15 m

/s。

計(jì)算得到室內(nèi)空間容積

=84 m

，按式(9)計(jì)算得單位時(shí)間通風(fēng)換氣量

0

=46.67×10

m

/s。

按式(10)計(jì)算釋放源氣體平均背景體積分?jǐn)?shù)

=49%，遠(yuǎn)大于

，評(píng)估通風(fēng)稀釋效果為低稀釋度。

③ 危險(xiǎn)區(qū)域劃分

調(diào)壓室室內(nèi)釋放源為二級(jí)，通風(fēng)稀釋度低，通風(fēng)可用性正常，根據(jù)表6，室內(nèi)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分為1區(qū)。

④ 事故通風(fēng)稀釋所需時(shí)間

假設(shè)調(diào)壓室設(shè)有緊急切斷裝置和事故通風(fēng)裝置，切斷釋放源后，事故通風(fēng)換氣次數(shù)

=12次/h，按式(11)估算將室內(nèi)釋放源氣體從平均背景體積分?jǐn)?shù)

稀釋至預(yù)期控制危險(xiǎn)體積分?jǐn)?shù)臨界值

所需的理論時(shí)間

=3 510 s。

5 結(jié)語(yǔ)

可燃?xì)怏w釋放源的物理特性、爆炸下限、壓力、溫度參數(shù)，釋放源的幾何形狀與尺寸，釋放源所在空間通風(fēng)稀釋效果和通風(fēng)可用性均對(duì)爆炸危險(xiǎn)程度和范圍產(chǎn)生影響。IEC 60079-10-1：2020提出通過(guò)基于上述參數(shù)進(jìn)行量化計(jì)算來(lái)劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)，比示例圖法具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和科學(xué)合理性，有利于在保證安全的前提下選用更加經(jīng)濟(jì)的防爆電氣設(shè)備，并有助于評(píng)估釋放源的爆炸危害和區(qū)域內(nèi)的通風(fēng)稀釋效果，從而采取一定的措施限制爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中爆炸條件的形成和減輕爆炸危險(xiǎn)程度。

[1] 項(xiàng)云林. 北美爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所新分類方法介紹[J]. 電氣防爆，2005(3)：23-28.

[2] 李向光，付薇，李寶云. 淺談國(guó)內(nèi)外爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的電氣設(shè)計(jì)[J]. 電氣防爆，2014(4)：26-29.