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新聞動態 粉塵爆炸與粉塵防爆電氣設備
發布時間:2018.05.18

在煤礦、石油、冶金、紡、醫藥、及無機鹽行業中,都普遍存在著易燃易爆的粉塵危險場所。近幾年來,由于人們對粉塵防爆認識不足、重視不夠,致使一些工廠的爆炸事故屢屢發生。

物質燃燒必須有足夠能量的點火源,有可燃物質和空氣混合成一定的濃度,也就是說有了一定的助燃劑,三者缺一不可。在無機鹽的生產、貯藏和輸送中,要有防火防爆的安全措施。在生產車間里要安裝防爆電氣設備,如防爆操作箱、防爆操作柱、防爆磁力啟動器、防爆燈。在貯藏的倉庫中要裝防爆燈、防爆開關等。以避免點火源與粉塵直接接觸,在輸送的過程中要注意撞擊、摩擦產生靜電等因素。

1 粉塵爆炸的機理和特點

粉塵爆炸首先是粉塵粒子從點燃源獲得能量后(熱傳導、熱輻射)表面受熱,另外粉塵粒子獲得能量后內外相繼受熱而產生熔融和氣化迸發出熾熱微小質子顆;蚧鸹,也形成粉塵的點火源。而由于粉塵表面積大,與空氣能夠充分接觸,加之粉塵層的存在,故粉塵粒子表面溫度急劇上升,使粉塵粒子加速分解或氣化,當與空氣混合接觸時即可形成氣相點火,這樣粉塵中既有氣相也有固相,兩相同時存在燃燒時更加劇烈。當然,靜電的積聚摩擦也形成點火源。當粉塵濃度與空氣混合達到爆炸下限時遇到點火源即可燃燒,在初始燃燒時,由于粉塵與空氣混合較充分,粉塵即可爆炸,并以壓力波的方式釋放能量,所以常常把機械裝置中的粉塵吹出來,把地面上的粉塵層吹起,形成了飛揚的粉塵云。這些粉塵云再被初始的爆炸的灼熱殘余物瞬間再次點燃,接著發生第二次爆炸,同時可產生空氣湍流。這次爆炸由于把大量的沉積的粉塵再次吹起,其爆炸的威力比初始爆炸大得多。粉塵的爆炸受到點火源的形成、最小點火能量和粉塵濃度等多種因素的影響,因此,粉塵爆炸是一個很復雜的過程。

2 粉塵爆炸危險場所的劃分及溫度組別的確定

粉塵種類繁多,但歸結起來可分為爆炸性粉塵和可燃性粉塵。

2.1 爆炸危險場所的劃分

爆炸危險場所是根據爆炸性或可燃性粉塵環境出現的頻度和持續時間而劃分的。根據我國標準GB12476.1-90將粉塵爆炸危險場所劃分為10區、11區(見表1)。

表1 危險場所的劃分

危險場所

 

 

10區

11區

爆炸性粉塵

 

 

DT

DT

可燃性粉塵

導電性粉塵

DT

DT

非導電性粉塵

DT

DP

注:DT—塵密型;DP—防塵型

10區是在正常加工處理或清理過程中出現或可能出現的粉塵云或粉塵層與空氣混合能達到爆炸濃度的區。11區是未劃分為10區的場所,但在異常條件下,可以在該場所內出現粉塵云或粉塵層與空氣混合能達到爆炸濃度的區。

2.2 溫度組別的確定

溫度組別是根據爆炸性和可燃性粉塵的粉塵云的點燃溫度和高溫表面堆積粉塵層的點燃溫度而確定的。根據IEC標準,防爆電氣設備最高表面溫度不允許超過該粉塵云與空氣爆炸性混合物點燃溫度的2/3,防爆 設備最高表面溫度應低于粉塵層的粉塵悶燃溫度75K,而粉塵悶燃溫度在5mm的厚度測定的隨著粉塵層厚 度的加厚而溫度隨之增加。為了安全則進一步降低設備表面的溫度,粉塵層在金屬外殼表面的厚度不應超過5mm,應經常擦洗,見表2。

表2 溫度組別的確定

溫度級別

點燃溫度/℃

T11

T≥270

T12

270≥T≥200

T13

200≥T≥150

注:確定粉塵溫度組別時應取粉塵云的點燃溫度和粉塵層的點燃溫度兩者之中的低值。

3 粉塵防爆電氣設備外殼要求

3.1 防止粉塵進入電氣設備殼內

根據國家標準GB12476.1-90粉塵防爆電氣設備的要求,可按外殼接合面的形式制成平面式、止口式、密  封式、螺紋式、圓筒式、曲路式以及幾種方式的組合。按限制粉塵進入殼內的能力來分為兩類。一類是塵密外殼:外殼的結構設計成隔塵結構,粉塵不能進入,外殼的防外物能力為6級;另一類是防塵外殼:不能完全防止粉塵進入,但進入量不足以影響電氣設備的正常運行,外殼防外物能力為5級。

按GB4203-93準試驗,判定合格標準:“塵密外殼”殼內無可見粉塵,“防塵外殼”殼內可見微量粉塵,但不影響電氣設備的正常運行。

3.2 電氣設備材料的選擇

防塵外殼要有足夠的強度以防止緊固接合面時受力破裂或變形,這就要求有一定的厚度,否則達不到密封要求。因此材質可采用金屬(如鑄鐵、鋼、銅等),若用鋁合金時一定要控制含鎂量在0.5%(質量比)以下。若體積小于2L時,可采用塑料材料制造外殼,普通塑料強度不夠,熱穩定性也不好,不能滿足要求,用工程塑料,也要注意其厚度,以增加強度,同時為了防止靜電的積聚,其表面電阻應小于109Ω,緊固螺孔應有金屬的埋封件。

3.3 電氣設備的外觀要求

粉塵防爆外殼上應鑄造Ex永久性標志,以警示人們該設備是防爆設備,不能隨意拆卸。設備上還要設有銘牌,明確標出產品名稱,型號規格、防爆標志及防爆合格證號,還要有“斷電源后開蓋”的警告牌,內外接地標志等,以確保生產及人身的安全。

4 粉塵外殼允許最高表溫度

防止粉塵點燃的主要因素之一就是限制粉塵外殼最高表面溫度的形成,盡管用了“塵密”或“防塵”外殼的設備,有效的防止粉塵進入,避免電弧火花直接點燃粉塵,但電氣元件發熱是不可避免的。必須限制該電氣設備最高表面溫度值范圍,就能保證其安全性。當然這就取決于粉塵的種類和粉塵的點燃溫度及安全系數,因不同的物質有不同點燃溫度,因此要求限制電氣設備最高表面溫度的范圍也不同,F將電氣設備允許的最高表面溫度值列于表3。

表3 電氣設備允許的最高表面溫度

溫度測量

點燃溫度/℃

允許最高表面溫度/℃

未過負荷時

有認可的過負荷

T11

T≥270

215

190

T12

270≥T≥200

160

145

T13

200≥T≥150

120

110

所以在安裝、使用粉塵防爆電氣設備時,盡可能減少粉塵泄漏與飛揚,以使粉塵在空氣中的濃度下降,減少粉塵層的積聚,并經常清掃以降低悶燃溫度,這些都是降低電氣設備表面溫度的有效措施,在使用過程中,如果要打開設備外殼,必須使內部元件溫度低于設備最高表面溫度,否則須在外殼上設警告牌,加以明示,以防元件表面高溫引起點燃爆炸。當然,對其它可能出現的火花、電弧、高溫等因素,仍要采取措施,以降低粉塵爆炸的危險性。

5 粉塵防爆電氣設備如何選型

首先識別粉塵防瀑的標志是DIP,類別為DT(DP),溫度組別為T11—T13。然后根據使用場所及溫度來選型,在正常加工生產過程中,能夠產生粉塵云或粉塵層的爆炸性和可燃性物質,當與空氣混合達到一定濃度時,這種環境就必須選擇“塵密型”的外殼,以使粉塵不得進入殼內。因為殼內電氣元件有可能產生電弧、火花點燃粉塵而形成爆炸。當非導電性的哪怕是可燃性物質,用在無粉塵云和粉塵層出現的場所,就可選擇“防塵型”的外殼。

而溫度組別的確定就要按2.2的原則來確定了。比如:鋁粉末,其點燃溫度是230℃,經計算后再加安全系數,電氣設備的允許最高表面溫度只能選擇T12。所以說,鋁粉車間選擇防爆電氣設備就應選擇DIP DT T12。

防爆電氣設備確定后,安裝和使用也是防止粉塵爆炸的重要一環,一定要按安裝規范要求的有關條款去執行,才能保證防爆電氣設備起到防爆作用。

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