论文部分内容阅读
【摘 要】随着社会的发展，燃煤锅炉逐渐被更符合生态环境及经济发展的燃气锅炉所代替，相对于燃煤锅炉，燃气锅炉燃料不同、环境不同、辅机不同、排烟不同，因此燃气锅炉房的电气设计除了与燃煤锅炉房有相同点外，还有其独特的地方。本文从造成爆炸的三个几本要素进行分析，从本质上面研究问题，提出了燃气锅炉电气防爆设计的安全措施。
【关键词】燃气锅炉；防爆设计；电气设计
0.引言
随着人们对改善生活环境、提高大气质量的认识越来越深刻，对天然气这种清洁能源的了解越来越清晰，目前许多城市使用的锅炉大部分都由原来的燃煤锅炉转变为燃气锅炉，燃气锅炉对于人民的生活具有重要的意义。然而，由于燃气锅炉具有一定的危险性，特别是锅炉爆炸，对于人民的人身安全和财产造成隐患，因此，燃气锅炉的防爆设计具有非常重要的意义。燃气锅炉房的电气设计必须把防爆安全作为设计方案的首要因素来慎重考虑。因此，有必要考虑和研究各种影响安全的因素，充分考虑建设、生产和维修过程中可能出现的各种危险，降低由于电气原因发生爆炸危险的概率。
1.造成爆炸的三个基本因素
1.1 释放源
可释放出能形成爆炸性物质所在的位置或地点称之为释放源。密闭容器和通道本身不视为释放源，当事故情况或在正常操作过程中产生易爆可燃物质外泄时，则被看作释放源。释放源应按照易燃物的释放频率和持续时间的长短分为连续级、第一级、第二级。对于有爆炸危险的物质，最重要的是努力保证不发生外泄。然而，在实际运行中，这种外泄由于各种原因，不可避免的存在，如自动仪表和阀门等等可能由于使用时间的延长而产生泄露。因此，在设计中，必须考虑电气设备在这种环境中长期正常工作的设备防爆问题。
1.2 点燃源
明火、火花、化学反应热和热物体表面等都可以起到点燃作用，成为点燃源。而电气设备，如开关、刀闸、磁力启动器等分合过程中产生的电弧以及电气设备表面的热积累都有可能成为点燃源。在电气设计中最主要的就是要防止因电气设备导致点燃的问题。
1.3 爆炸极限
可燃物质（可燃气体、蒸气和粉尘）与空气（或氧气）必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限。可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为爆炸下限和爆炸上限，当混合物浓度超过爆炸极限的上限或低于爆炸极限的下限时，都不会发生爆炸。在上限与下限的危险区域之间，特别是下限，由于低于下限的混合物经过积累，随时都有可能达到爆炸极限下限而被点燃。燃气锅炉使用的主要气体燃料为天然气，天然气的主要成分是甲烷（CH4），爆炸极限为3%～15%。因此，在燃气锅炉房的设计中注意对爆炸混合物浓度检测，并加强室内通风。
释放源、点燃源和爆炸极限是产生爆炸的三个基本条件，缺一不可。因此，在燃气锅炉房内，电气设计的防爆措施应从这三个方面来考虑。
2.电气设计中提高防爆安全的措施
2.1防爆电器选型
规划设备选型，避免成为点燃源；防止电弧及电火花的外泄，降低电气设备的表面温度。在爆炸性气体环境中，按照有关规范、标准和规定，正确选用合适的防爆电器，是保证安全生产、防止爆炸和火灾发生的重要措施。防爆电器的基本保护措施就是符合国家防爆电气标准要求，从设备的设计和制造水平上提高本身的安全性。
选择防爆电器，必须对设备所在场所进行分区。根据国标GB 50041-1992《锅炉房设计规范》电气部分第13.2.2 条中：燃油调压间、燃油泵房、煤粉制备间、碎煤机间和运煤走廊等有爆炸和火灾危险场所的等级划分，必须符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的有关规定。例如：四川某焦化厂尾气的相对密度为1.1，应参照GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》第2.3.1条注2：相对密度大于0.75的可燃性气体规定为重于空气的气体；参照第2.3.3条爆炸危险区域划分：在封闭建筑物内，对于可燃气体重于空气、通风良好且为第二级释放源的生产装置区， 即锅炉房及有天然气管线进出的房间内为2区（指在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境）。
从上述规范可以看出， 利用焦化厂尾气生产的燃气锅炉房，由于焦化厂尾气的爆炸下限为11.7%，大于10%，因此在实际运行中，应该划分为爆炸2区。防止爆炸性气体混合物形成，或降低爆炸性气体混合物的浓度，宜采取以下措施：A、工艺装置采用露天或敞开式布置；B、设置机械通风装置；C、在爆炸危险环境内设置正压室；同时对区域内易形成和积聚爆炸性气体混合物的地点设置自动测量仪器装置，当气体浓度接近爆炸下限值的50%时，应能可靠的发出信号或切断电源。防爆场所的通风一般有两种方式：自然通风、机械通风。自然通风由建筑专业设计考虑，机械通风由暖通专业设计考虑， 机械通风属事故风机，电气设计应在锅炉房室内外均设置控制开关。
2.2可燃气体检测报警设计
在燃气锅炉房内设置可燃气体浓度报警装置和火灾报警装置。可燃气体浓度报警装置按照可燃气体爆炸下限20%设置报警点，爆炸性气体环境电气线路设计和沟道封堵防爆区域内电缆及其导线的设计是十分重要的一个环节。除了从电缆型号上选用阻燃外，电缆断开点及其绝缘老化问题，电缆通道和电缆穿管的密封不好，使电缆成为防爆设计各环节中最薄弱的环节。
2.3线路敷设
在防爆区域电气设计中最常见的缺陷就是电缆通道的密封问题。根据GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定， 当可燃气体比空气重时，电缆线路应在较高处敷设或直接埋地，架空敷设时宜采用电缆桥架。电缆沟敷设时应充砂，并宜设置排水设施。敷设电气线路的沟道、电缆桥架火舌钢管，所穿过的不同区域之间墙或楼板处的孔洞，应采用防火材料严密封堵。其目的有两个：防止电缆本身绝缘老化或者破坏与可燃气体直接接触引起爆炸；防止可燃气体通过管道、沟道和孔洞从危险区扩散到非危险区。
2.4管道工艺设计
在燃气锅炉房爆炸区内，电气的电缆穿管一般采用低压流体输送用的镀锌焊接钢管。对于Dg25mm以下的钢管，在连接时钢管螺纹旋合不应少于5扣；对于Dg32mm以下的钢管、在连接时钢管螺纹旋合不应少于6扣；在1区内还要有锁紧螺母。为了防腐蚀，钢管连接的螺纹部分应涂以铅油或磷化膏。在可能凝结冷凝水的地方，管线上应装设排除冷凝水的密封接头。与电气设备连接处宜采用挠性连接管。
2.5接地设计
在燃气锅炉房爆炸区内，电气设备的金属外壳都必须可靠接地。爆炸性气体环境中的所有电气设备（包括照明灯具），应采用专门的接地线，静电接地对于防爆具有重要作用。在锅炉房内，金属容器、管道、构架及操作平台等很多。鉴于防爆的要求，电气的电缆通道大多为桥架和电缆保护管，以上管线、桥架及金属件很容易形成不同的感应电位和静电电位，为了预防不同电位金属件之间的电荷释放产生的电火花，在要求防爆的区域内一定要采用等电位连接接地措施。
3.结束语
燃气锅炉房的电气设计，要针对构成爆炸的三个基本因素采用完整的防范措施，做到既经济又有效防止爆炸发生。在燃气锅炉房的电气施工中，必须按照规范严格认真的进行施工，从根本上达到工程设计的防爆要求，为设备安全运行打好坚实的基础。
参考文献：
[1] GB50058-92， 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范[S].
[2] GB50016-2006， 建筑设计防火规范[S].
【关键词】燃气锅炉；防爆设计；电气设计
0.引言
随着人们对改善生活环境、提高大气质量的认识越来越深刻，对天然气这种清洁能源的了解越来越清晰，目前许多城市使用的锅炉大部分都由原来的燃煤锅炉转变为燃气锅炉，燃气锅炉对于人民的生活具有重要的意义。然而，由于燃气锅炉具有一定的危险性，特别是锅炉爆炸，对于人民的人身安全和财产造成隐患，因此，燃气锅炉的防爆设计具有非常重要的意义。燃气锅炉房的电气设计必须把防爆安全作为设计方案的首要因素来慎重考虑。因此，有必要考虑和研究各种影响安全的因素，充分考虑建设、生产和维修过程中可能出现的各种危险，降低由于电气原因发生爆炸危险的概率。
1.造成爆炸的三个基本因素
1.1 释放源
可释放出能形成爆炸性物质所在的位置或地点称之为释放源。密闭容器和通道本身不视为释放源，当事故情况或在正常操作过程中产生易爆可燃物质外泄时，则被看作释放源。释放源应按照易燃物的释放频率和持续时间的长短分为连续级、第一级、第二级。对于有爆炸危险的物质，最重要的是努力保证不发生外泄。然而，在实际运行中，这种外泄由于各种原因，不可避免的存在，如自动仪表和阀门等等可能由于使用时间的延长而产生泄露。因此，在设计中，必须考虑电气设备在这种环境中长期正常工作的设备防爆问题。
1.2 点燃源
明火、火花、化学反应热和热物体表面等都可以起到点燃作用，成为点燃源。而电气设备，如开关、刀闸、磁力启动器等分合过程中产生的电弧以及电气设备表面的热积累都有可能成为点燃源。在电气设计中最主要的就是要防止因电气设备导致点燃的问题。
1.3 爆炸极限
可燃物质（可燃气体、蒸气和粉尘）与空气（或氧气）必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限。可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为爆炸下限和爆炸上限，当混合物浓度超过爆炸极限的上限或低于爆炸极限的下限时，都不会发生爆炸。在上限与下限的危险区域之间，特别是下限，由于低于下限的混合物经过积累，随时都有可能达到爆炸极限下限而被点燃。燃气锅炉使用的主要气体燃料为天然气，天然气的主要成分是甲烷（CH4），爆炸极限为3%～15%。因此，在燃气锅炉房的设计中注意对爆炸混合物浓度检测，并加强室内通风。
释放源、点燃源和爆炸极限是产生爆炸的三个基本条件，缺一不可。因此，在燃气锅炉房内，电气设计的防爆措施应从这三个方面来考虑。
2.电气设计中提高防爆安全的措施
2.1防爆电器选型
规划设备选型，避免成为点燃源；防止电弧及电火花的外泄，降低电气设备的表面温度。在爆炸性气体环境中，按照有关规范、标准和规定，正确选用合适的防爆电器，是保证安全生产、防止爆炸和火灾发生的重要措施。防爆电器的基本保护措施就是符合国家防爆电气标准要求，从设备的设计和制造水平上提高本身的安全性。
选择防爆电器，必须对设备所在场所进行分区。根据国标GB 50041-1992《锅炉房设计规范》电气部分第13.2.2 条中：燃油调压间、燃油泵房、煤粉制备间、碎煤机间和运煤走廊等有爆炸和火灾危险场所的等级划分，必须符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的有关规定。例如：四川某焦化厂尾气的相对密度为1.1，应参照GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》第2.3.1条注2：相对密度大于0.75的可燃性气体规定为重于空气的气体；参照第2.3.3条爆炸危险区域划分：在封闭建筑物内，对于可燃气体重于空气、通风良好且为第二级释放源的生产装置区， 即锅炉房及有天然气管线进出的房间内为2区（指在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境）。
从上述规范可以看出， 利用焦化厂尾气生产的燃气锅炉房，由于焦化厂尾气的爆炸下限为11.7%，大于10%，因此在实际运行中，应该划分为爆炸2区。防止爆炸性气体混合物形成，或降低爆炸性气体混合物的浓度，宜采取以下措施：A、工艺装置采用露天或敞开式布置；B、设置机械通风装置；C、在爆炸危险环境内设置正压室；同时对区域内易形成和积聚爆炸性气体混合物的地点设置自动测量仪器装置，当气体浓度接近爆炸下限值的50%时，应能可靠的发出信号或切断电源。防爆场所的通风一般有两种方式：自然通风、机械通风。自然通风由建筑专业设计考虑，机械通风由暖通专业设计考虑， 机械通风属事故风机，电气设计应在锅炉房室内外均设置控制开关。
2.2可燃气体检测报警设计
在燃气锅炉房内设置可燃气体浓度报警装置和火灾报警装置。可燃气体浓度报警装置按照可燃气体爆炸下限20%设置报警点，爆炸性气体环境电气线路设计和沟道封堵防爆区域内电缆及其导线的设计是十分重要的一个环节。除了从电缆型号上选用阻燃外，电缆断开点及其绝缘老化问题，电缆通道和电缆穿管的密封不好，使电缆成为防爆设计各环节中最薄弱的环节。
2.3线路敷设
在防爆区域电气设计中最常见的缺陷就是电缆通道的密封问题。根据GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定， 当可燃气体比空气重时，电缆线路应在较高处敷设或直接埋地，架空敷设时宜采用电缆桥架。电缆沟敷设时应充砂，并宜设置排水设施。敷设电气线路的沟道、电缆桥架火舌钢管，所穿过的不同区域之间墙或楼板处的孔洞，应采用防火材料严密封堵。其目的有两个：防止电缆本身绝缘老化或者破坏与可燃气体直接接触引起爆炸；防止可燃气体通过管道、沟道和孔洞从危险区扩散到非危险区。
2.4管道工艺设计
在燃气锅炉房爆炸区内，电气的电缆穿管一般采用低压流体输送用的镀锌焊接钢管。对于Dg25mm以下的钢管，在连接时钢管螺纹旋合不应少于5扣；对于Dg32mm以下的钢管、在连接时钢管螺纹旋合不应少于6扣；在1区内还要有锁紧螺母。为了防腐蚀，钢管连接的螺纹部分应涂以铅油或磷化膏。在可能凝结冷凝水的地方，管线上应装设排除冷凝水的密封接头。与电气设备连接处宜采用挠性连接管。
2.5接地设计
在燃气锅炉房爆炸区内，电气设备的金属外壳都必须可靠接地。爆炸性气体环境中的所有电气设备（包括照明灯具），应采用专门的接地线，静电接地对于防爆具有重要作用。在锅炉房内，金属容器、管道、构架及操作平台等很多。鉴于防爆的要求，电气的电缆通道大多为桥架和电缆保护管，以上管线、桥架及金属件很容易形成不同的感应电位和静电电位，为了预防不同电位金属件之间的电荷释放产生的电火花，在要求防爆的区域内一定要采用等电位连接接地措施。
3.结束语
燃气锅炉房的电气设计，要针对构成爆炸的三个基本因素采用完整的防范措施，做到既经济又有效防止爆炸发生。在燃气锅炉房的电气施工中，必须按照规范严格认真的进行施工，从根本上达到工程设计的防爆要求，为设备安全运行打好坚实的基础。
参考文献：
[1] GB50058-92， 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范[S].
[2] GB50016-2006， 建筑设计防火规范[S].