粉尘防爆电气设计及设备选择问题综述

粉尘防爆电气设计及设备选择问题综述五洲工程设计研究院 王素英由于目前国家设计标准、规范陆续进行修编，在新旧标准、规范交替阶段给设计工作带来一定困难。鉴于部分设计规范中涉及到对粉尘防爆电气设备的选用，由于设计人员中对现行粉尘防爆系列标准不了解或理解不深，导致在设计工作中不能正确运用标准而出现错误，影响设计质量。为了正确了解可燃性粉尘环境用电气设备以及粉尘危险环境等级的划分，以便正确选择粉尘危险环境电气设备，现将该系列标准GB12476-2000以及IEC相关标准介绍如下，并对目前应用中与现行设计规范爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92中不一致之处做出对比表，并提出过渡实施办法。供设计者参考。一、现行标准GB124761-2000与旧标准及GB50058-92比较1、标准名称GB124761-2000标准名称为可燃性粉尘环境用电气设备 第1部分：用外壳和限制表面温度保护的电气设备 第1节：电气设备的技术要求；旧标准名称为爆炸性粉尘环境用防爆电气设备 粉尘防爆电气设备。2、电气设备的型式GB124761-2000标准中电气设备的型式分为A型、B型二种，二者的试验条件不完全相同。但A型和B型两种型式具有相同保护水平。在原标准中无此内容。3、外壳的防护型式GB124761-2000标准中A型、B型分别有“防尘”和“尘密”外壳，而在产品标志中取消原标准中EX及“DT”尘密和“DP”防尘标识。4、可燃性粉尘环境危险区域划分：GB124761-2000标准及IEC61241-3-1997版标准中可燃性粉尘环境区域划分为三个区，即20区、21区、22区，原标准及GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范中分为二个区即10区、11区。5、可燃（GB50058-92中提法为“爆炸”）性粉尘特性中引燃温度分组：GB124761-2000标准中可燃性粉尘引燃温度分为T1、T2、T3、T4、T5、T6六组，与爆炸性气体环境分组一致，原标准及GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范中引燃温度分为T11、T12、T13三组。6、产品标志GB124761-2000标准中，产品标志含防粉尘点燃（DIP）标志及产品型式A型或B型，可使用的区域（20、21、22），最高允许表面温度TA或TB，温度组别标志T1T6（或最高允许表面温度值）以及防护等级（IP）要求。原标准与GB50058-92设计规范中仅有防粉尘点燃（DIP）标志及防尘（DP）或尘密（DT）以及设备最高表面允许温度组别（T11、T12、T13）标识。由于现行国家产品标准2000年颁布后原有相关标准作废，因此目前防爆电气产品均按新标准设计、制造、检验。目前GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范正待修订。在GB50058-92设计规范与现行相关标准不一致的过渡阶段。为设计者提供方便，本节内容的编写仍以现行设计规范GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范为依据，同时介绍现行有关可燃性粉尘环境用电气设备标准GB12476的内容及IEC相关标准供设计者参考。二、爆炸性粉尘环境（新标准为可燃性粉尘环境）电气设备选择本部分所指的爆炸性粉尘环境是指在生产、加工、处理、转运或贮存过程中可能出现的爆炸性粉尘、可燃性导电粉尘、可燃性非导电粉尘、可燃纤维等与空气混合形成爆炸性混合物的环境。不包括那些不需要大气中的氧即可燃烧的火药、炸药、起爆药的粉尘或自燃引火物质的环境，及有沼气和/或可燃性粉尘引起危险的煤矿井下的用电设备。以及由粉尘散发出来的可燃性或毒性气体引起危险的环境。这类环境的设计应符合有关部门的专门规定。1、爆炸性粉尘环境分区爆炸性粉尘环境分区应由懂得场所分类原理，了解生产工艺和设备的人员进行分区，还应与懂安全、电气及其他工程技术人员商议。在IEC61241-10-2004-06中关于危险场所分类中规定应由懂得场所分类原理，了解工厂和其职能的人根据推荐的程序对场所进行分类。在安全程序和电气方面需要与专业人员紧密配合。（1） 爆炸危险区域的划分应按爆炸性粉尘的量、爆炸极限和通风条件以及释放源出现的可能性确定。（2） 划分粉尘爆炸混合物的危险区域时，应考虑粉尘与工艺设备的性质。如粉尘粒度、含水量、粉尘云和粉尘层的引燃温度和电阻率，确定存在粉尘或粉尘释放源处，确定粉尘释放出现的可能性以及确定潜在危险粉尘层的形成可能性。区域分类见表1（引自GB50058-92、GB124761-2000）。表1 爆炸性粉尘环境危险区域分类引自标准、规范GB50058-92引自标准、规范GB124761-2000IEC 61241-10 2004-06分区内 容分区内 容10连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境。20在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和/或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。21在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区的场所11有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境22在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘与空气混合物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分为21区。粉尘释放源分级见表2。表2 粉尘释放源分级（引自IEC61241-3-1997）粉尘释放源分级含 意粉尘云连续形成级粉尘云持续存在或预计长期或短期经常出现的场所释放1级在正常运行时，预计可能周期性或偶尔释放的释放源释放2级在正常运行时，预计不可能释放，如果释放也仅是偶尔和短期释放的释放源（3） 对于通风良好的开敞式或局部开敞式建筑物或露天装置区，在考虑爆炸极限等因素的具体情况后，爆炸危险区域的等级可降低一级。如装有良好除尘效果的除尘装置，当该除尘装置停车时，工艺机组能联锁停车，可划为非危险区域。（4） 为爆炸危险环境服务的排风室，应与被排风区域的危险等级相同。（5） 为爆炸危险环境服务，并用隔墙隔绝的送风机室，当其通向爆炸危险环境的风道设有能防止爆炸性粉尘或可燃性粉尘侵入的安全装置时，可划为非爆炸危险区域。（6） 区域内使用的爆炸危险物质的量不大，且在排风柜内或风罩下进行操作的，可划为非危险区域。（7） 在正常运行期间对于压力容器，主要壳体结构包括封闭的喷口和出入孔；无接缝的管子；以及已充分考虑对阀门和法兰结合面进行防止粉尘漏泄设计的地方均不作为释放源考虑。2、爆炸性粉尘环境危险区域范围的确定（1） 爆炸性粉尘环境，在建筑物内部，宜以厂房为单位确定区域范围。（2） 应对粉尘、容器的内部和外部分别考虑。（3） 应分别考虑粉尘云与粉尘层的存在环境。根据爆炸性粉尘/空气混合物以及危险粉尘层形成的可燃性区域划分见表3。表3 爆炸性粉尘/空气混合物及危险性粉尘层形成的可燃性区域划分（引自IEC61241-10-2004-06）释放源等级粉尘云控制厚度的粉尘层经常弄乱很少弄乱连续级20区21区22区1级21区21区22区2级22区21区22区3、爆炸性粉尘环境电气设备选择（1） 电气设备特别是正常运行时能发生电火花的设备，尽量布置在爆炸危险环境以外；当必须设在危险环境内时，应布置在危险性较小的地点。在爆炸危险环境内应尽量少用携带式电气设备。爆炸性粉尘环境电气设备选择见表45。（2） 在粉尘爆炸性混合物爆炸危险环境内，电气设备的外壳表面温度依据下列规定：1） 依据GB50058-92规定，不超过表4电气设备最高允许表面温度值。表4 爆炸性粉尘环境引燃温度分组及电气设备最高允许表面温度（引自GB50058-92）引燃温度组别引燃温度t（）电气设备最高允许表面温度（）无过负荷设备有过负荷设备T11t270215195T12200t270160145T13150450T1450T2300t450T2300T3200t300T3200T4135t200T4135T5100t135T5100T685270270t200200t150可燃性粉尘导电粉尘金属：钛、锌、钙硅铝合金（8%钙30%硅55%铝）、硅铁合金（45%硅）、黄铁矿、锆石化学药品：燃料：焦炭用煤粉、贫煤粉、无烟煤粉、木炭粉、泥煤、焦炭粉、煤焦炭粉金属：铁、碳黑燃料：泥煤粉、褐煤粉、有烟煤粉、瓦斯煤粉、褐煤焦炭粉非导电粉尘金属：红磷、电石化学药品：硬酯酸锌、萘、蒽、已二酸、苯二（甲）酸、无水苯二（甲）酸、苯二甲酸腈、无水马来酸、醋酸钠酯、结晶紫、四硝基咔唑、二硝基甲酚、阿斯匹林、肥皂粉、青色染料、萘酚染料合成树脂：聚乙烯、聚丙稀、聚苯乙烯、苯乙烯（70%）与丁二稀（30%）粉状聚合物、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯（类）、聚乙烯四酞、聚乙烯氮环酮、聚氯乙烯、氯乙烯（70%）与苯乙烯（30%）粉状聚合物合成树脂酚醛树脂（酚醛清漆）有机玻璃粉骨胶（虫胶）、硬质橡胶、软质橡胶、天然树脂、玷玘树脂、松香沥清蜡类：硬蜡、绕组沥青、硬沥青、煤焦油沥青农产品：乌麦、大麦谷物粉、筛米糠、玉米淀粉、马铃薯淀粉、布丁粉、糊精粉、砂糖粉纤维鱼粉：木质纤维、可可子粉（脱脂品）燃料：褐煤粉农产品：裸麦粉、裸麦谷物粉（未处理）、裸麦筛落粉（粉碎品）、小麦粉、小麦谷物粉、小麦筛落粉（粉碎品）纤维鱼粉咖啡粉（精制品）、啤酒麦芽粉、紫苜蓿、亚麻粕粉、菜种渣粉、鱼粉、烟草纤维、木棉纤维、人造短纤维、亚硫酸盐纤维、纸纤维、椰子粉、软木粉、针叶树（松）粉、硬木（丁钠橡胶）粉爆炸性粉尘金属：铝（表面处理）、镁金属：铝（含脂） 三、可燃性粉尘环境用系列标准介绍可燃性粉环境用电气标准GB124761-2000 可燃性粉尘环境用电气设备 第1部分 用外壳和限制表面温度保护的电气设备 第1节 电气设备的技术要求GB124762-200X 可燃性粉尘环境用电气设备 第1部分 用外壳和限制表面温度保护的电气设备 第2节 电气设备的选择、安装和维护IEC 61241-10-2004-06 第3部分 可燃性粉尘或可能存在可燃性粉尘的场所分类该套IEC标准的其余部分有：第2部分：试验方法第4部分：正压型电气设备“p”第5部分：本质安全型电气设备。除第1部分的第1节以外其余标准正待转化为国标或转化后已报批等出版。