丁江衛(wèi)

(上海寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司,上海 201900)

淺析爆炸性氣體環(huán)境電力裝置的設(shè)計(jì)

丁江衛(wèi)

(上海寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司,上海 201900)

爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境下電力裝置設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹預(yù)防為主的方針,保障人身和財(cái)產(chǎn)的安全,因地制宜地采取防范措施。下面簡(jiǎn)要介紹一下爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境下電力裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中注意的思路及方法。

爆炸性氣體 電力裝置 設(shè)計(jì)

在焦化企業(yè)的生產(chǎn)、加工、處理、轉(zhuǎn)運(yùn)或儲(chǔ)存過(guò)程中均可能出現(xiàn)各種各樣的易燃易爆氣體、液體和粉塵。在大氣條件下，這類物質(zhì)與空氣混合后，即可能形成爆炸危險(xiǎn)的混合物，一旦出現(xiàn)高于閃點(diǎn)物體或火源，就會(huì)出現(xiàn)爆炸等嚴(yán)重安全事故。爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境可分為爆炸性氣體環(huán)境和爆炸性粉塵環(huán)境，筆者就參與苯加氫裝置電氣設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，介紹一下爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境下電力裝置的設(shè)計(jì)思路及方法。

1 電氣設(shè)備的選用

一般，只要工藝專業(yè)劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域正確，其中的爆炸性氣體介質(zhì)明確，據(jù)此選擇相應(yīng)防爆等級(jí)的電氣設(shè)備，滿足防爆要求即可。0區(qū)必須選用本質(zhì)安全型ia，所以一般在這個(gè)區(qū)域盡量避免安裝防爆電氣設(shè)備。1區(qū)可用本質(zhì)安全型ia、隔爆型d或者正壓型p電氣設(shè)備，有的1區(qū)不能選用增安型e，所以一般也盡可能地在這個(gè)區(qū)域安裝防爆電氣設(shè)備。2區(qū)可選用本質(zhì)安全型ia、隔爆型d、正壓型p、充油型o，增安型e等，所以2區(qū)可使用幾乎全部防爆結(jié)構(gòu)類型的電氣設(shè)備，同時(shí)2區(qū)正是工藝專業(yè)劃分爆炸危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)最多的區(qū)域，特別是隔爆型d防爆結(jié)構(gòu)的幾乎應(yīng)用于所有電氣設(shè)備，通常筆者在設(shè)計(jì)中通常選擇隔爆型防爆設(shè)備，如dIIA，dIIB，dIIC等。但是由于一個(gè)裝置內(nèi)含有多種爆炸性氣體介質(zhì)，如果按照每種介質(zhì)的爆炸混合物分級(jí)、分組去選擇設(shè)備，那有可能存在多種不同防爆等級(jí)的電氣設(shè)備，這樣不利于設(shè)備廠家產(chǎn)品的規(guī)?；?，同時(shí)也不便于業(yè)主現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)管理，因此在一般情況下，在一個(gè)裝置區(qū)域內(nèi)，盡量選用1~2種防爆等級(jí)的電氣設(shè)備，這幾種防爆設(shè)備必須滿足該裝置防爆等級(jí)最高要求，但選擇的防爆等級(jí)不能刻意太高，否則技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不合理。如苯加氫裝置區(qū)域內(nèi)某些區(qū)域含有苯、甲苯、二甲苯、煤氣、氫氣等，設(shè)計(jì)中常選用dIIBT4，dIICT4兩種防爆等級(jí)設(shè)備，其中，dIICT4應(yīng)用在含有氫氣介質(zhì)的爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域，dIIBT4應(yīng)用在除了含氫氣介質(zhì)之外的爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域。

2 變、配電所和控制室的設(shè)計(jì)方法

苯加氫裝置的變、配電所和控制室通常設(shè)置在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域范圍以外，但不能離主裝置太遠(yuǎn)，如果離得太遠(yuǎn)，增加了管線的長(zhǎng)度，電能損耗也大，這樣技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理，在一般情況下，不應(yīng)小于30m。變、配電所的電纜夾層不宜設(shè)置在地下層，否則容易造成爆炸性氣體的大量積聚。進(jìn)出變、配電所及控制室的孔洞，應(yīng)采用非燃性材料嚴(yán)密堵塞。

3 低壓配電設(shè)計(jì)

苯加氫的低壓配電接地制式采用TN-S系統(tǒng)，采用放射式接線方式。

3.1 低壓交流電動(dòng)機(jī)回路

一般選用低壓交流電機(jī)饋線回路裝設(shè)斷路器、接觸器、熱繼電器、漏電保護(hù)裝置等方案。其中斷路器用作回路的短路保護(hù)；接觸器用作遠(yuǎn)程操作和兼作低電壓保護(hù)；熱繼電器用作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)；漏電保護(hù)裝置用作線路及設(shè)備的接地故障保護(hù)，當(dāng)發(fā)生非金屬性接地時(shí)，由于接地電流很小，一般斷路器不動(dòng)作，但是如果發(fā)生在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域，很小的接地電流所產(chǎn)生的能量，有可能引起爆炸性嚴(yán)重事故，因此此時(shí)漏電保護(hù)裝置動(dòng)作，盡早地?cái)嚅_(kāi)主回路，避免事故的發(fā)生。選用的漏電保護(hù)器的額定漏電不動(dòng)作電流，應(yīng)不小于對(duì)應(yīng)電氣線路和設(shè)備的正常泄露電流的最大值的2倍。

3.2 防爆照明箱和防爆檢修插座箱的設(shè)計(jì)

(1)防爆照明箱的設(shè)計(jì)；苯加氫裝置是爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域，同時(shí)也是具有多個(gè)不規(guī)則的平臺(tái)組成，區(qū)域也比較大，其照明由人為放亮與關(guān)閉非常不方便，在這些場(chǎng)合，通常考慮首先采用光控防爆照明箱，根據(jù)各個(gè)不同區(qū)域的自然條件照度情況，自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)照明的開(kāi)、閉，在某種程度上相應(yīng)地減少了人力成本，同時(shí)也減少了員工在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域內(nèi)活動(dòng)的時(shí)間，提高了員工人身的安全。在1區(qū)內(nèi)單相照明相線及中性線均應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)，并使用雙極開(kāi)關(guān)同時(shí)切斷相線及中性線。(2)防爆檢修箱的設(shè)計(jì)；檢修箱是在某些工藝設(shè)備檢修時(shí)才使用的，它不僅需要滿足所在區(qū)域的防爆等級(jí)要求，同時(shí)它還要求確保使用時(shí)的防爆要求，檢修箱的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：出線均配相應(yīng)的防爆插銷。插銷分插座和插頭兩部分，插銷與開(kāi)關(guān)制成連鎖結(jié)構(gòu)，送電時(shí)，只有當(dāng)插頭插好后開(kāi)關(guān)才能閉合，斷電時(shí)，只有當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，插頭才能拔出。

4 電氣管線選擇及敷設(shè)

鋼管應(yīng)采用低壓液體輸送用鍍鋅焊接鋼管。當(dāng)易燃物質(zhì)比空氣重時(shí)，電氣線路應(yīng)在較高處敷設(shè)或直接埋地；架空敷設(shè)時(shí)宜采用電纜橋架；電纜溝敷設(shè)時(shí)溝內(nèi)應(yīng)充砂，并宜設(shè)置排水措施。當(dāng)易燃物質(zhì)比空氣輕時(shí)，電氣線路宜在較低處敷設(shè)或電纜溝敷設(shè)。在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境內(nèi)，嚴(yán)禁采用絕緣導(dǎo)線或塑料管明敷。在管線進(jìn)出1區(qū)、2區(qū)之間及其與相鄰的其他危險(xiǎn)環(huán)境或正常環(huán)境之間必須做好隔離密封。

5 防雷、防靜電接地設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)第二類工業(yè)防雷建、構(gòu)筑物考慮防直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波侵入的措施。對(duì)第三類工業(yè)防雷建、構(gòu)筑物考慮防直擊雷的措施。對(duì)高塔等考慮防直擊雷的措施。對(duì)于排放爆炸性氣體的放散管、呼吸閥、排風(fēng)管等的管口，如布置在裝置的高處，應(yīng)建議工藝專業(yè)盡量在管口處安裝阻火器，以降低接閃器的保護(hù)范圍要求，從而減少人工接閃器的長(zhǎng)度，便于在裝置的平臺(tái)等高處安裝固定。對(duì)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所根據(jù)工藝要求，設(shè)備作防靜電接地。靜電系統(tǒng)靜電接地電阻值不大于10MΩ；專業(yè)靜電接地體的對(duì)地電阻值不應(yīng)大于100Ω，在山區(qū)等土壤電阻率較高的地區(qū)，其對(duì)地電阻值也不應(yīng)大于1000Ω。對(duì)于接地電阻值未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的，可采取增補(bǔ)接地極或化學(xué)降阻劑，直至滿足要求為止。

6 結(jié)語(yǔ)

筆者在不斷學(xué)習(xí)和貫徹執(zhí)行國(guó)家、行業(yè)的相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的基礎(chǔ)上，結(jié)合爆炸性氣體環(huán)境(特別是苯加氫裝置)電力裝置設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，根據(jù)多年的設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出的設(shè)計(jì)思路及方法。在對(duì)于剛從事爆炸性氣體環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師們，本文也許有些借鑒意義。

[1]陳延鏢,等.鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè).下冊(cè)：北京冶金工業(yè)出版社,2007.

[2]任元會(huì),等.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè).第三版：中國(guó)電力出版社.2005.

[3]林維勇,等.GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范.中國(guó)計(jì)劃出版社,2011.

[4]GB50058-92爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范.化學(xué)工業(yè)部,1991.09.

丁江衛(wèi)(1979,4—),男,漢族,江西省玉山縣,職稱：中級(jí)工程師,學(xué)歷：大學(xué)本科,研究方向：電氣自動(dòng)化。