燃气锅炉电气设备防爆设计原则探析

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摘要:爆炸危险区的划分是为了选择合适的防爆电气设备，在电力系统中，爆炸危险区的划分不够规范，本文对燃油燃气锅炉的爆炸危险区划分进行了探讨，明确释放源、爆炸危险区的级别，详细阐述了防爆设备的性能指标、选型要求和步骤，为设计人员的工作提供参考和依据。

关键词:爆炸危险区;释放源;防爆设计;设备选型

0引言

燃油燃气锅炉是电站锅炉、工业锅炉的重要组成部分，在工业生产中扮演重要角色。同时，为了响应国家节能减排的政策号召，原设计为燃煤的锅炉大量进行掺烧燃油、燃气的改造，即使未进行改造的锅炉也通常设置燃油系统。在过去的设计中，对于锅炉房内的爆炸危险区划分没有明确的结论，并且由于防爆相关标准均为化工行业编写，电力行业从业人员普遍对标准并不熟悉，甚至认为相关规范不适用于电力行业，导致国家规范未能发挥应有的指导作用，为设备的安全运行埋下了隐患。本文以国家规范为依据，对燃油燃气锅炉爆炸危险区的划分进行探讨。

1爆炸危险区的划分

根据爆炸危险环境电力装置设计规范(GB50058－2014)要求，该规范适用于在生产、加工、处理、转运或贮存过程中出现或可能出现爆炸危险环境的新建、扩建和改建工程。因此，燃用、掺烧燃油、燃气的锅炉在该规范的适用范围内。本文所指的燃油燃气锅炉，包括以燃油(气)为主燃料、点火燃料、掺烧燃料的各参数等级锅炉。爆炸危险区的划分有明确规定的原则，在危险区内应存在释放源，同时释放出的气体能够形成爆炸性混合气，或者释放出的液体能够形成爆炸性薄雾。释放源的定义是可释放出能形成爆炸性混合物的物质所在的部位或地点。焊接良好的管道不被定义为释放源，锅炉范围内的释放源仅有各管路上的阀门。释放源根据其释放可燃物的时间长短分为三类，其中连续释放源将长期、连续释放可燃物;一级释放源为正常运行时偶尔释放可燃物;二级释放源为正常运行时不释放，或者短时间释放。与释放源分级类似，爆炸危险区也分为三个等级。连续或长期存在爆炸性气体混合物的区域为0区;正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的为1区;正常运行时不太可能出现，即使出现也为短时出现的为2区。在划分危险区时，除了考虑释放因素，还需要考虑通风因素、距离因素等［1］。露天、敞开式建筑物、有永久性开口的非敞开式建筑物、设置强制通风的封闭式建筑物可认定为通风良好，其危险区等级可下调1级，最低为2级。根据分类原则，各管路阀门在正常运行时不可能释放可燃物，仅在故障、泄漏时存在短时间释放可能，因此属于二级释放源。锅炉房内设置永久性开口、同时也配置了强制通风，可认定为通风良好，可下调危险区等级，但是最低为2级。因此，锅炉房内释放源区域部分空间应划分为2区。针对燃油锅炉是否应划分危险区，必须考虑其燃用的燃油性质。作为锅炉燃料的燃油通常采用轻质柴油或重质柴油，根据其各组分所占百分比的不同，性能也存在差异。燃油性质中闪点、引燃温度这两点与防爆要求高度相关。燃油本身不具备爆炸的可能，其在一定温度下会形成薄雾，与空气混合会发生爆炸，该温度即为燃油的闪点。柴油的闪点通常在43℃～87℃，通常情况下，燃油系统阀门所在部位温度为常温，温度在43℃以下，即便发生燃油泄露，由于温度在闪点之下，燃油无法形成爆炸性薄雾，根据释放源定义，该部位并非释放源，所在区域也不是爆炸危险区。事实上石油库设计规范明确指出，柴油场所的电气设计按火灾危险区进行，不作防爆要求［2］。若所处空间由于位置特殊导致温度高于燃油闪点，则划分为爆炸危险区2区。危险区水平方向半径15m，垂直方向半径7．5m。具体工程中，应根据本工程的油质分析和管路布置区域温度进行详细的划分。燃气锅炉相关管路阀门布置部位属于二级释放源，其所在空间为2区，水平方向半径15m，垂直方向7．5m。

2电气设备防爆设计原则

在爆炸危险区内，所有电气设备均必须采用防爆型。针对不同等级的爆炸危险区，电气设备保护级别也不同，其设备保护级别如表1所示。保护级别由高到低分为Ga、Gb、Gc三级，每种保护级别对应多种防爆结构。仅有本质安全型和浇封型能够达到Ga等级，在电力行业中最常用的隔爆型可以达到Gb等级，最高可适用于1区，用于2区满足规范要求。另外需要注意的是，本质安全型设备对应不同的保护级别也分为ia、ib、ic三级，在设计中应注意区别对待。设备保护级别决定了电气设备的防爆形式，级别和组别是衡量电气设备防爆能力的参数。在规范中对各种爆炸性气体混合物进行分级和分组，电气设备的防爆级别和组别必须满足其所处环境中级别、组别要求最高的爆炸性气体要求。防爆电气设备根据使用环境不同分为矿用、厂用以及粉尘防爆三类，分别用I类、II类、III类表示［3］。在电力行业中，针对燃油燃气环境，适用II类防爆设备。按照爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或者最小点燃电流比，规范对可燃气体(液体薄雾)进行了分级。共分为IIA、IIB、IIC三级，其中IIA级防爆要求最低，IIC级要求最高。按照爆炸性气体混合物的引燃温度，对其进行分组。电气设备外壳与释放气体接触，因此其外壳温度禁止高于释放气体的引燃温度。具体分组如表2所示。表中T6为最易燃易爆气体，其引燃温度小于100℃，要求电气设备外壳最高温度上限最低，防爆性能要求最高。在实际设计中，必须清楚了解工艺介质的成分，通过查表明确其中所含可燃气体(液体)的级别和组别，最终选择防爆电气设备。在这个过程中，安全是第一要素。

3结语

在电力行业中，爆炸危险区的划分一直没有在行业内形成成熟意见。为了确保安全，不加区分将燃油区域划分为危险区的有之;超过爆炸性气体级别、组别选型的有之;忽略爆炸危险性的有之。本文通过对国家规范的分析，结合电力行业工程特点，对燃油燃气锅炉内部爆炸危险区的划分进行了初步探讨;明确了爆炸危险环境防爆电气设备的选型步骤，对于在电力行业规范进行防爆设计有积极的意义。

参考文献

［1］钮英建，文华，哈兰，等．爆炸性气体环境危险区域划分方法改善探讨［J］．中国安全生产科学技术，2009，5(06):110－113．

［2］李玉军．浅议商业油库火灾危险区域电气设备的选用［J］．储运安全，2010，10(10):47－48．

［3］靳江红，佟淑娇，谢鹏．防爆电气设备分类及其选型［J］．安全，2017(07):12－15．

作者:朱亚波 马孝纯 单位:哈尔滨锅炉厂有限责任公司 高效清洁燃煤电站国家重点实验室 哈尔滨锅炉厂有限责任公司