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防爆技術基礎(2)
發布者: 發布時間:2011-05-04 閱讀:1029

3.爆炸防護的基本原理:

現代用于工業生產的可燃物種類繁多,數量龐大,而且生產過程情況復雜,因此需要根據不同的條件采取各種相應的防護措施。從爆炸破壞力的形成來看,爆炸一般需要具備5個條件:

⑴提供能量的可燃性物質(釋放源);

⑵輔助燃燒的助燃劑(氧化劑);

⑶可燃物質與助燃劑的均勻混合;

⑷混合物放在相對封閉的空間(包圍體);

⑸有足夠能量的點火源。

上述條件中的點火源、可燃物質和助燃劑是燃燒爆炸的三要素,防爆技術就是根據這些爆炸條件,采取相應的技術措施和管理措施,達到預防事故的目的。

3.1 可燃物濃度的抑制:

爆炸強度與爆炸性混合物的濃度有密切關系,爆炸強度隨濃度變化的關系近似于正辦周期的正弦曲線,濃度國底或過高都不能發生爆炸,這兩個點稱為爆炸下限濃度或爆炸上限濃度。在爆炸下限濃度以下,由于可燃性物質的發熱量已經低到不能維持火焰在混合物中傳播所需要的最低溫度,因而該混合物不能被點燃;若濃度逐漸增加而超過爆炸上限濃度時,雖然可燃物質增加,但助燃的氧氣濃度低于化學當量值,不能滿足混合物完全燃燒的需要,也不會發生爆炸。

因此可以通過可燃物濃度的控制來預防爆炸事故的發生,或者把爆炸事故可能造成的破壞力降到最小限度。

3.2 氧濃度的控制:

在爆炸氣氛中加入惰化介質時,一方面可以使爆炸氣氛中氧組分被稀釋,減少了可燃物質分子和氧分子作用的機會,也使可燃物組分同氧分子隔離,在它們之間形成以層不燃燒的屏障;當活化分子碰撞惰化介質粒子時會使活化分子失去活化能而不能反應。另一方面,若燃燒反應已經發生,產生的游離基將與惰化介質粒子發生作用,使其失去活性,導致燃燒連鎖反映中斷;同時,惰化介質還將大量吸收燃燒反應放出的熱量,使熱量不能聚積,燃燒反應不蔓延到其它可燃組分分子上去,對燃燒反映起到抑制作用。

因此,在可燃物/空氣爆炸氣氛中加入惰化介質,可燃物組分爆炸范圍縮小,當惰化介質增加到足夠濃度時,可以使其爆炸上限和下限重合,再增加惰化介質濃度,此時可燃空氣混合物將不再發生燃燒。

3.3點火源的控制:

溫度對化學反映速度的影響特別顯著,對一般反應來說,若初始濃度相等,溫度每升高10反應速度大約加快24倍。因此,溫度(也就是通常所指的點火源)使加快反應速度,引起爆炸事故的最初因素,控制點火源使防止爆炸事故的重要措施之一。

3.4減弱爆炸壓力和沖擊波:

爆炸現象的重要特征之一就是爆炸物質爆炸時,產生高溫高壓氣體產物以極高的速度膨脹,使包圍體內壓力驟增,進而使包圍體炸裂,形成沖擊波,造成破壞力。為了防止或減弱因炸而使包圍體內壓力的驟增,應盡可能地不使包圍相對封閉。

4、   防爆電氣設備的類型:

4.1隔爆型結構:EEx d

電火花及電弧可以引燃爆炸性混合物。由德國建立起來的間隙隔爆結構,是防止電弧等引燃周圍爆炸性混合物較可靠的方法。隔爆型結構的電氣設備再爆炸危險區域應用極為廣泛,它不僅能防止爆炸火燃的傳出,而且殼體又可承受一定的過壓。它具有一個足夠牢固的外殼,能經受內部爆炸氣體混合物產生最大爆炸壓力的1.5倍并不得小于3.5×10pa的沖擊。確保不變形或損壞,不產生永久變形,并具有一定結構間隙以使噴射出來的燃燒生成物通過一定的法蘭長度冷卻到低于外部爆炸性混合物的自燃溫度。結構間隙可以是平面結合面或圓筒結合面組成,還可以是曲路、螺紋或屏障式等結構組成。除此之外。如微孔、網罩、疊片、充砂等結構也屬于這種原理的防爆形式。用于煤礦井下的隔爆型電氣設備更要堅固。

用于I類采掘工作面的設備,外殼須采用鋼板或鑄鋼制成;I類非采掘工作面的設備,其外殼可有牌號不低于HT25-47灰鑄鐵制成,I類攜帶式設備和II類設備,外殼可用抗拉強度不低于117.6N/mm12kg/mm)、含鎂量不大于0.5%(重量比)的輕合金制成。

4.2增安型結構:EEx e

增安型結構在防爆電氣設備上使用得也很廣泛,如電動機、變壓器、燈具和帶有電感線圈的電氣設備等。它是在設備上采用以系列的安全措施,如使用高質量的絕緣材料、降低溫升、增大電氣間隙、提高導線連接質量等,使其在最大限度內不致產生電火花、電弧或危險溫度,或者采用有效的保護元件使其產生的火花、電弧或溫度不能引燃爆炸性混合物,以達到防爆的目的。

還有一種與增安型防爆措施類似稱為無火花型,它是一種再正常運行時不產生火花和危險高溫,也不能產生引爆故障的電氣設備。與增安型相比,只是沒有規定再增加一些附加措施來提高設備的安全可靠性。因此,無火花型的安全性比增安型要低,只能用于2區危險環境。

4.3正壓型結構:p

這種結構的電氣設備的防爆原理是:保證內部保護氣體的壓力高于周圍以免爆炸性混合物進入外殼,或足量的保護氣體通過外殼使內部爆炸性混合物的濃度降至爆炸下限以下。

在一般情況下,電氣設備內部不得有影響安全的通風死角。在正常運行時,出風口的風壓或充氣氣壓不得低于一定的數值,否則將立刻發出報警或切斷電源。設備內部的火花、電弧不允許從任何間隙初或出風口吹出來。正壓型結構在使用上與爆炸性物質的級別無關,多用于內部元件易損壞的設備或大型電氣設備上,或以自燃點為T4、T5為對象的很難制成其它防爆結構形式的電氣設備上。

4.4充砂型結構:q

充砂型結構是在外殼內充填砂;蚱渌幎ㄌ匦缘姆勰┎牧,使之在規定的使用條件下,殼內產生的電弧或高溫均不能點燃周圍爆炸性氣體環境的結構。

當采用的介質使顆粒狀的固體(一般是石英砂)作為隔離介質時,稱為充砂型電氣設備;而采用的介質時固化物填料(一般位環氧樹脂),把引燃源澆封在填料里面,而于外面爆炸性混合物隔離時,也稱為澆封型電氣設備。

4.5本質安全型結構:EEx i

本質性安全結構僅適用于弱電流回路,如測試儀表、控制裝置等小型電氣設備上。無論是正常情況下,還是非正常情況下產生的電火花或危險溫度,都不會使爆炸物質引爆,因此使安全性較高的防爆結構,其中電路或設備上的所有元件表面溫度必須小于規定,以防止熱效應引起的點燃。

本質安全型防爆結構的電氣回路必須于其它電路隔離,以防混線電磁或靜電感應,特別使結構外部的配線,要采取周密的措施,才能確保電氣設備和配線的防爆性能。

4.6防爆充油型結構: o

防爆充油型結構在使用上與傳爆等級無關,適合于小型操作開關上。充入的油液應具有較高的化學穩定性,為了觀察油位的高度,設備應裝有油位指示器或油位信號裝置。

油浸型防爆結構的開關、控制器等設備,由于油的劣化或泄漏等原因,設備損壞很難維修,需要特別注意。另外,由于傾斜或油面搖動而使防爆性能受到損害時,設備不能再繼續使用。

4.7爆炸性粉塵環境的防爆結構:

粉塵防爆電氣設備是采用限制外殼的最高表面溫度和采用“塵密”或“防塵”外殼來限制粉塵進入,以防止可燃性粉塵點燃。該類設備將帶電部件安裝在有一定防護能力的外殼中,從而限制了粉塵進入,使引燃源與粉塵隔離來防止爆炸的產生。按設備采用外殼防塵結構的差別將設備分為A型設備或B型設備。按設備外殼的防塵等級的高低將設備分為20、2122級,分別適用于20、2122區粉塵危險場所。

5、   爆炸性氣體環境中電氣設備的防爆類型的選擇:

對于不同區域的爆炸型氣體環境(II類環境),需要根據實際需要選擇不同結構的防爆類型。

在平常實際使用中可能很容易的看到,許多防爆電氣產品在一個產品中就采用了多種防爆保護方法。例如,照明裝置可能采用了增安型保護(外殼和接線端盒)、隔爆型保護(開關)和澆封型保護(鎮流器)。這樣能夠使制造商采用最適合的復合防爆保護方法。有一點要注意的是,產品銘牌上列出采取的防爆方法的順序將往往告訴用戶產品的結構,如一個產品被標識為Ex de,則極可能為隔爆型而其中帶有增安型部件。另一個產品被標識為Ex ed,則極可能不是隔爆型外殼(例如不銹鋼或強化聚脂玻璃),而帶有隔爆開關或部件安裝其中。兩種產品可能均適用于1區,但他們是使用不同的防爆保護措施達到同樣的目的?筛鶕约旱膶嶋H需要和所了解信息,來選擇提供在費用、性能和安全方面達到最佳平衡的防爆型式的產品。

常用的防爆措施

1、隔爆/EEx d;

2、增安/EEx e;

3、本安EEx i;  

4、正壓/p;

5、充油/o”;

6、充砂/q”;

7、無火花EEx"n";  

8、澆封“m”等等

 
 

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