粉塵防爆電器設(shè)備

在煤礦、石油、冶金、紡、醫(yī)藥、及無機鹽行業(yè)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(fā)生。

物質(zhì)燃燒必須有足夠能量的點火源，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(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(fā)生第二次爆炸，同時可產(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。粉塵的爆炸受到點火源的形成、zui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(fù)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(jié)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(jù)爆炸性或可燃性粉塵環(huán)境出現(xiàn)的頻度和持續(xù)時間而劃分的。根據(jù)我國標準GB12476．1-90將粉塵爆炸危險場所劃分為10區(qū)、11區(qū)(見表1)。

表1 危險場所的劃分

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到爆炸濃度的區(qū)。11區(qū)是未劃分為10區(qū)的場所，但在異常條件下，可以在該場所內(nèi)出現(xiàn)粉塵云或粉塵層與空氣混合能達到爆炸濃度的區(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燃溫度和高溫表面堆積粉塵層的點燃溫度而確定的。根據(jù)IEC標準，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(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應(yīng)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(shè)備外殼要求

3．1 防止粉塵進入電氣設(shè)備殼內(nèi)

根據(jù)國家標準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)計成隔塵結(jié)構(gòu)，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*防止粉塵進入，但進入量不足以影響電氣設(shè)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(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)備的正常運行。

3．2 電氣設(shè)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(zhì)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(zhì)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(wěn)定性也不好，不能滿足要求，用工程塑料，也要注意其厚度，以增加強度，同時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*性標志，以警示人們該設(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，明確標出產(chǎn)品名稱，型號規(guī)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(nèi)外接地標志等，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，有效的防止粉塵進入，避免電弧火花直接點燃粉塵，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。當然這就取決于粉塵的種類和粉塵的點燃溫度及安全系數(shù)，因不同的物質(zhì)有不同點燃溫度，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，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(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燃爆炸。當然，對其它可能出現(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性。