粉塵防爆電器設(shè)備

在煤礦、石油、冶金、紡、醫(yī)藥、及無機(jī)鹽行業(yè)中，都普遍存在著易燃易爆的粉塵危險(xiǎn)場(chǎng)所。近幾年來，由于人們對(duì)粉塵防爆認(rèn)識(shí)不足、重視不夠，致使一些工廠的爆炸事故屢屢發(fā)生。

物質(zhì)燃燒必須有足夠能量的點(diǎn)火源，有可燃物質(zhì)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(jī)鹽的生產(chǎn)、貯藏和輸送中，要有防火防爆的安全措施。在生產(chǎn)車間里要安裝防爆電氣設(shè)備，如防爆操作箱、防爆操作柱、防爆磁力啟動(dòng)器、防爆燈。在貯藏的倉庫中要裝防爆燈、防爆開關(guān)等。以避免點(diǎn)火源與粉塵直接接觸，在輸送的過程中要注意撞擊、摩擦產(chǎn)生靜電等因素。

1 粉塵爆炸的機(jī)理和特點(diǎn)

粉塵爆炸首先是粉塵粒子從點(diǎn)燃源獲得能量后（熱傳導(dǎo)、熱輻射）表面受熱，另外粉塵粒子獲得能量后內(nèi)外相繼受熱而產(chǎn)生熔融和氣化迸發(fā)出熾熱微小質(zhì)子顆粒或火花，也形成粉塵的點(diǎn)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(dāng)與空氣混合接觸時(shí)即可形成氣相點(diǎn)火，這樣粉塵中既有氣相也有固相，兩相同時(shí)存在燃燒時(shí)更加劇烈。當(dāng)然，靜電的積聚摩擦也形成點(diǎn)火源。當(dāng)粉塵濃度與空氣混合達(dá)到爆炸下限時(shí)遇到點(diǎn)火源即可燃燒，在初始燃燒時(shí)，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(jī)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(yáng)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(diǎn)燃，接著發(fā)生第二次爆炸，同時(shí)可產(chǎn)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(diǎn)火源的形成、zui小點(diǎn)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(gè)很復(fù)雜的過程。

2 粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的劃分及溫度組別的確定

粉塵種類繁多，但歸結(jié)起來可分為爆炸性粉塵和可燃性粉塵。

2．1 爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的劃分

爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所是根據(jù)爆炸性或可燃性粉塵環(huán)境出現(xiàn)的頻度和持續(xù)時(shí)間而劃分的。根據(jù)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB12476．1-90將粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分為10區(qū)、11區(qū)(見表1)。

表1 危險(xiǎn)場(chǎng)所的劃分

注：DT—塵密型；DP—防塵型

10區(qū)是在正常加工處理或清理過程中出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的粉塵云或粉塵層與空氣混合能達(dá)到爆炸濃度的區(qū)。11區(qū)是未劃分為10區(qū)的場(chǎng)所，但在異常條件下，可以在該場(chǎng)所內(nèi)出現(xiàn)粉塵云或粉塵層與空氣混合能達(dá)到爆炸濃度的區(qū)。

2．2 溫度組別的確定

溫度組別是根據(jù)爆炸性和可燃性粉塵的粉塵云的點(diǎn)燃溫度和高溫表面堆積粉塵層的點(diǎn)燃溫度而確定的。根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，防爆電氣設(shè)備zui高表面溫度不允許超過該粉塵云與空氣爆炸性混合物點(diǎn)燃溫度的2/3，防爆 設(shè)備zui高表面溫度應(yīng)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(cè)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(jìn)一步降低設(shè)備表面的溫度，粉塵層在金屬外殼表面的厚度不應(yīng)超過5mm，應(yīng)經(jīng)常擦洗，見表2。

表2 溫度組別的確定

注：確定粉塵溫度組別時(shí)應(yīng)取粉塵云的點(diǎn)燃溫度和粉塵層的點(diǎn)燃溫度兩者之中的低值。

3 粉塵防爆電氣設(shè)備外殼要求

3．1 防止粉塵進(jìn)入電氣設(shè)備殼內(nèi)

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12476．1-90粉塵防爆電氣設(shè)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(jìn)入殼內(nèi)的能力來分為兩類。一類是塵密外殼：外殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成隔塵結(jié)構(gòu)，粉塵不能進(jìn)入，外殼的防外物能力為6級(jí)；另一類是防塵外殼：不能*防止粉塵進(jìn)入，但進(jìn)入量不足以影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，外殼防外物能力為5級(jí)。

按GB4203-93準(zhǔn)試驗(yàn)，判定合格標(biāo)準(zhǔn)：“塵密外殼”殼內(nèi)無可見粉塵，“防塵外殼”殼內(nèi)可見微量粉塵，但不影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

3．2 電氣設(shè)備材料的選擇

防塵外殼要有足夠的強(qiáng)度以防止緊固接合面時(shí)受力破裂或變形，這就要求有一定的厚度，否則達(dá)不到密封要求。因此材質(zhì)可采用金屬（如鑄鐵、鋼、銅等），若用鋁合金時(shí)一定要控制含鎂量在0．5%（質(zhì)量比）以下。若體積小于2L時(shí)，可采用塑料材料制造外殼，普通塑料強(qiáng)度不夠，熱穩(wěn)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(qiáng)度，同時(shí)為了防止靜電的積聚，其表面電阻應(yīng)小于10⁹Ω，緊固螺孔應(yīng)有金屬的埋封件。

3．3 電氣設(shè)備的外觀要求

粉塵防爆外殼上應(yīng)鑄造Ex*性標(biāo)志，以警示人們?cè)撛O(shè)備是防爆設(shè)備，不能隨意拆卸。設(shè)備上還要設(shè)有銘牌，明確標(biāo)出產(chǎn)品名稱，型號(hào)規(guī)格、防爆標(biāo)志及防爆合格證號(hào)，還要有“斷電源后開蓋”的警告牌，內(nèi)外接地標(biāo)志等，以確保生產(chǎn)及人身的安全。

4 粉塵外殼允許zui高表溫度

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

表3 電氣設(shè)備允許的zui高表面溫度

所以在安裝、使用粉塵防爆電氣設(shè)備時(shí)，盡可能減少粉塵泄漏與飛揚(yáng)，以使粉塵在空氣中的濃度下降，減少粉塵層的積聚，并經(jīng)常清掃以降低悶燃溫度，這些都是降低電氣設(shè)備表面溫度的有效措施，在使用過程中，如果要打開設(shè)備外殼，必須使內(nèi)部元件溫度低于設(shè)備zui高表面溫度，否則須在外殼上設(shè)警告牌，加以明示，以防元件表面高溫引起點(diǎn)燃爆炸。當(dāng)然，對(duì)其它可能出現(xiàn)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(xiǎn)性。