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防爆技术基础(2)
发布者: 发布时间:2011-05-04 阅读:1029

3.爆炸防护的基本原理:

现代用于工业生产的可燃物种类繁多,数量庞大,而且生产过程情况复杂,因此需要根据不同的条件采取各种相应的防护措施。从爆炸破坏力的形成来看,爆炸一般需要具备5个条件:

⑴提供能量的可燃性物质(释放源);

⑵辅助燃烧的助燃剂(氧化剂);

⑶可燃物质与助燃剂的均匀混合;

⑷混合物放在相对封闭的空间(包围体);

⑸有足够能量的点火源。

上述条件中的点火源、可燃物质和助燃剂是燃烧爆炸的三要素,防爆技术就是根据这些爆炸条件,采取相应的技术措施和管理措施,达到预防事故的目的。

3.1 可燃物浓度的抑制:

爆炸强度与爆炸性混合物的浓度有密切关系,爆炸强度随浓度变化的关系近似于正办周期的正弦曲线,浓度国底或过高都不能发生爆炸,这两个点称为爆炸下限浓度或爆炸上限浓度。在爆炸下限浓度以下,由于可燃性物质的发热量已经低到不能维持火焰在混合物中传播所需要的最低温度,因而该混合物不能被点燃;若浓度逐渐增加而超过爆炸上限浓度时,虽然可燃物质增加,但助燃的氧气浓度低于化学当量值,不能满足混合物完全燃烧的需要,也不会发生爆炸。

因此可以通过可燃物浓度的控制来预防爆炸事故的发生,或者把爆炸事故可能造成的破坏力降到最小限度。

3.2 氧浓度的控制:

在爆炸气氛中加入惰化介质时,一方面可以使爆炸气氛中氧组分被稀释,减少了可燃物质分子和氧分子作用的机会,也使可燃物组分同氧分子隔离,在它们之间形成以层不燃烧的屏障;当活化分子碰撞惰化介质粒子时会使活化分子失去活化能而不能反应。另一方面,若燃烧反应已经发生,产生的游离基将与惰化介质粒子发生作用,使其失去活性,导致燃烧连锁反映中断;同时,惰化介质还将大量吸收燃烧反应放出的热量,使热量不能聚积,燃烧反应不蔓延到其它可燃组分分子上去,对燃烧反映起到抑制作用。

因此,在可燃物/空气爆炸气氛中加入惰化介质,可燃物组分爆炸范围缩小,当惰化介质增加到足够浓度时,可以使其爆炸上限和下限重合,再增加惰化介质浓度,此时可燃空气混合物将不再发生燃烧。

3.3点火源的控制:

温度对化学反映速度的影响特别显著,对一般反应来说,若初始浓度相等,温度每升高10反应速度大约加快24倍。因此,温度(也就是通常所指的点火源)使加快反应速度,引起爆炸事故的最初因素,控制点火源使防止爆炸事故的重要措施之一。

3.4减弱爆炸压力和冲击波:

爆炸现象的重要特征之一就是爆炸物质爆炸时,产生高温高压气体产物以极高的速度膨胀,使包围体内压力骤增,进而使包围体炸裂,形成冲击波,造成破坏力。为了防止或减弱因炸而使包围体内压力的骤增,应尽可能地不使包围相对封闭。

4、   防爆电气设备的类型:

4.1隔爆型结构:EEx d

电火花及电弧可以引燃爆炸性混合物。由德国建立起来的间隙隔爆结构,是防止电弧等引燃周围爆炸性混合物较可靠的方法。隔爆型结构的电气设备再爆炸危险区域应用极为广泛,它不仅能防止爆炸火燃的传出,而且壳体又可承受一定的过压。它具有一个足够牢固的外壳,能经受内部爆炸气体混合物产生最大爆炸压力的1.5倍并不得小于3.5×10pa的冲击。确保不变形或损坏,不产生永久变形,并具有一定结构间隙以使喷射出来的燃烧生成物通过一定的法兰长度冷却到低于外部爆炸性混合物的自燃温度。结构间隙可以是平面结合面或圆筒结合面组成,还可以是曲路、螺纹或屏障式等结构组成。除此之外。如微孔、网罩、叠片、充砂等结构也属于这种原理的防爆形式。用于煤矿井下的隔爆型电气设备更要坚固。

用于I类采掘工作面的设备,外壳须采用钢板或铸钢制成;I类非采掘工作面的设备,其外壳可有牌号不低于HT25-47灰铸铁制成,I类携带式设备和II类设备,外壳可用抗拉强度不低于117.6N/mm12kg/mm)、含镁量不大于0.5%(重量比)的轻合金制成。

4.2增安型结构:EEx e

增安型结构在防爆电气设备上使用得也很广泛,如电动机、变压器、灯具和带有电感线圈的电气设备等。它是在设备上采用以系列的安全措施,如使用高质量的绝缘材料、降低温升、增大电气间隙、提高导线连接质量等,使其在最大限度内不致产生电火花、电弧或危险温度,或者采用有效的保护元件使其产生的火花、电弧或温度不能引燃爆炸性混合物,以达到防爆的目的。

还有一种与增安型防爆措施类似称为无火花型,它是一种再正常运行时不产生火花和危险高温,也不能产生引爆故障的电气设备。与增安型相比,只是没有规定再增加一些附加措施来提高设备的安全可靠性。因此,无火花型的安全性比增安型要低,只能用于2区危险环境。

4.3正压型结构:p

这种结构的电气设备的防爆原理是:保证内部保护气体的压力高于周围以免爆炸性混合物进入外壳,或足量的保护气体通过外壳使内部爆炸性混合物的浓度降至爆炸下限以下。

在一般情况下,电气设备内部不得有影响安全的通风死角。在正常运行时,出风口的风压或充气气压不得低于一定的数值,否则将立刻发出报警或切断电源。设备内部的火花、电弧不允许从任何间隙初或出风口吹出来。正压型结构在使用上与爆炸性物质的级别无关,多用于内部元件易损坏的设备或大型电气设备上,或以自燃点为T4T5为对象的很难制成其它防爆结构形式的电气设备上。

4.4充砂型结构:q

充砂型结构是在外壳内充填砂粒或其它规定特性的粉末材料,使之在规定的使用条件下,壳内产生的电弧或高温均不能点燃周围爆炸性气体环境的结构。

当采用的介质使颗粒状的固体(一般是石英砂)作为隔离介质时,称为充砂型电气设备;而采用的介质时固化物填料(一般位环氧树脂),把引燃源浇封在填料里面,而于外面爆炸性混合物隔离时,也称为浇封型电气设备。

4.5本质安全型结构:EEx i

本质性安全结构仅适用于弱电流回路,如测试仪表、控制装置等小型电气设备上。无论是正常情况下,还是非正常情况下产生的电火花或危险温度,都不会使爆炸物质引爆,因此使安全性较高的防爆结构,其中电路或设备上的所有元件表面温度必须小于规定,以防止热效应引起的点燃。

本质安全型防爆结构的电气回路必须于其它电路隔离,以防混线电磁或静电感应,特别使结构外部的配线,要采取周密的措施,才能确保电气设备和配线的防爆性能。

4.6防爆充油型结构: o

防爆充油型结构在使用上与传爆等级无关,适合于小型操作开关上。充入的油液应具有较高的化学稳定性,为了观察油位的高度,设备应装有油位指示器或油位信号装置。

油浸型防爆结构的开关、控制器等设备,由于油的劣化或泄漏等原因,设备损坏很难维修,需要特别注意。另外,由于倾斜或油面摇动而使防爆性能受到损害时,设备不能再继续使用。

4.7爆炸性粉尘环境的防爆结构:

粉尘防爆电气设备是采用限制外壳的最高表面温度和采用“尘密”或“防尘”外壳来限制粉尘进入,以防止可燃性粉尘点燃。该类设备将带电部件安装在有一定防护能力的外壳中,从而限制了粉尘进入,使引燃源与粉尘隔离来防止爆炸的产生。按设备采用外壳防尘结构的差别将设备分为A型设备或B型设备。按设备外壳的防尘等级的高低将设备分为202122级,分别适用于202122区粉尘危险场所。

5、   爆炸性气体环境中电气设备的防爆类型的选择:

对于不同区域的爆炸型气体环境(II类环境),需要根据实际需要选择不同结构的防爆类型。

在平常实际使用中可能很容易的看到,许多防爆电气产品在一个产品中就采用了多种防爆保护方法。例如,照明装置可能采用了增安型保护(外壳和接线端盒)、隔爆型保护(开关)和浇封型保护(镇流器)。这样能够使制造商采用最适合的复合防爆保护方法。有一点要注意的是,产品铭牌上列出采取的防爆方法的顺序将往往告诉用户产品的结构,如一个产品被标识为Ex de,则极可能为隔爆型而其中带有增安型部件。另一个产品被标识为Ex ed,则极可能不是隔爆型外壳(例如不锈钢或强化聚脂玻璃),而带有隔爆开关或部件安装其中。两种产品可能均适用于1区,但他们是使用不同的防爆保护措施达到同样的目的。可根据自己的实际需要和所了解信息,来选择提供在费用、性能和安全方面达到最佳平衡的防爆型式的产品。

常用的防爆措施

1、隔爆/EEx d;

2、增安/EEx e;

3、本安EEx i;  

4、正压/p;

5、充油/o”;

6、充砂/q”;

7、无火花EEx"n";  

8、浇封“m”等等

 
 

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