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01

背 景

隨著軍工生產線建設的快速實施、國防科技創新建設的迅猛開展，高密度研發、高強度生產交付成為常態。在此背景基礎下，越來越多的人才涌入軍工火工品生產線的研發與建設中來。

今天本文就帶領新入行的小白，一起來聊一聊“軍工火工品爆炸危險環境的基礎知識”。

02

爆炸性危險環境

首先，我們來聊一聊什么是爆炸性危險環境。在國家2010年頒布的《GB3836.1爆炸性環境設備通用要求》中做出了講解，爆炸性環境（explosive atmosphere）是在大氣條件下，可燃性物質以氣體、蒸氣、粉塵、纖維或飛絮的形式與空氣形成的混合物，被點燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環境。

其次，爆炸危險環境又按照危險源分為了三類（這里敲黑板重點記下，因為馬上后面要與危險源對應上），三類危險環境分別對應三類電氣設備，分別描述如下：

I類

I類電氣設備用于煤礦瓦斯氣體環境。用于煤礦的電氣設備，當其環境中除甲烷外還可能含有其它爆炸性氣體時，應按照Ⅰ類和Ⅱ類相應可燃性氣體的要求進行制造和試驗。該類電氣設備應有相應的標志(例如：“Ex d I/IIB T3”或“Ex d I/II (NH3)”。

講解：煤礦環境是一種比較特殊的環境，它是包含了可燃固體、可燃油泥、可燃粉塵與瓦斯（瓦斯是以烷烴為主，多種可燃氣體組成的氣體總稱）的一種綜合的高危環境，它的電氣選型與設計都非常嚴苛，因此I類基本就是為煤礦定制的。

II類

II類電氣設備用于除煤礦甲烷氣體之外的其它爆炸性氣體環境。按照其擬使用的爆炸性環境的種類可進一步再分三類，如下：

• IIA類：代表性氣體是丙烷；

• IIB類：代表性氣體是乙烯；

• IIC類：代表性氣體是氫氣。

講解：II類環境是除煤礦以外的氣體環境，又按照點燃或引爆的能量閾值、熱起燃時間等因素分為了A、B、C三種，其中A類最不容易起燃的，C類是最危險的。具體哪種氣體屬于哪一類，可以在規范《GB50058-2014 爆炸危險環境電力裝置設計規范》中的附錄三中查詢。

III類

III類電氣設備用于除煤礦以外的爆炸性粉塵環境。III類電氣設備按照其擬使用的爆炸性粉塵環境的特性可進一步再分類。III類電氣設備的再分類：

• IIIA類：可燃性飛絮；

• IIIB類：非導電性粉塵；

• IIIC類：導電性粉塵。

講解：與氣體的分類類似，但是依據不相同，粉塵根據自身特性分成了A、B、C三種，其中A類最不容易起燃的，C類是最危險。在規范《GB50058-2014 爆炸危險環境電力裝置設計規范》中的附錄三中可以對常見的粉末進行查詢，例如金屬粉、面粉、木屑等等，但是火炸藥在規范中是查不到的。

這里要注意的是，在II類與III類中，A、B、C三種細分都是有遞進關系的，只要滿足C類，那么A和B的環境就都能使用了。但是II類與III類是沒有互通關系的，不能表示II類設備是優于III類的。另外就是I類環境是特殊的煤礦行業，由于他的環境中有太多可燃的東西，所以就不搞ABC那套了。

03

溫度組別

分類說完以后，咱們再聊聊溫度組別。溫度組別本身很好理解，它的含義就是設備表面的最高溫度。設備表面溫度高，那肯定是不安全的，設備表面溫度低，那相對就是安全的。但溫度組別的選擇依據特別復雜，在國標中標定了非常多的選型依據與具體情況，在本文中就不展開了。我們特別需要闡述兩個知識點，一是下圖中的表格闡述了組別與溫度的對應關系。

二是聚焦到軍工行業的選擇標準，參考1990年頒布的《WJ2177-1990 火藥、炸藥、彈藥、引信及火工品工廠設計安全規范》第12.1.1條第二點中說明，在危險場所內應根據危險場所的類別，選用適當類型的電氣設備，其外殼表面溫度不應超過120 ℃。這個要求其實是非常嚴苛的，因為在我們異步電機與伺服電機的選擇過程中，一般電機的溫度組別都是T4，也就是135 ℃，很顯然不符合WJ2177-1990的要求。而且這款要求屬于一刀切，也沒有做到具體問題具體分析，據行業內部的專家闡述，最新的標準已經在路上，是按照產品藥性的點燃溫度或分解溫度減75℃來規范溫度要求的，期待最新標準早日和我們見面。

04

危險區域

上文中已經說完爆炸環境分類與溫度了，接下來闡述爆炸危險區域的概念。在《GB50058-2014 爆炸危險環境電力裝置設計規范》中表述了爆炸性危險區域的定義為：爆炸性混合物出現的或預期可能出現的數量達到足以要求對電氣設備的結構、安全和使用采取預防措施的區域。這個區域分為兩大類與三個細分，分別為氣體的0區、1區、2區和粉塵的20區、21區、22區。其定義分別如下：

氣體環境分區

氣體的0區為連續出現或長期出現爆炸性氣體混合物的環境；

氣體的1區為在正常運行時可能出現爆炸性氣體混合物的環境；

氣體的2區為在正常運行時不太可能出現爆炸性氣體混合物的環境，或即使出現也僅是短時存在的爆炸性氣體混合物的環境。

在我們軍工行業，氣體環境的應用相對于粉塵環境還是比較少的，小編目前也沒有涉及過，所以大家稍微了解就好，重點需要知道的是噴漆房是1區（來自GB14444-2006《噴漆室安全技術規定》），噴漆的烘干房與調漆室也是1區就可以了。

粉塵環境分區

著重要說的還是粉塵環境的劃分與定義。其實與氣體的區分是雷同的，在老標準中并沒有特別區分。

20區

要求最為嚴苛的是粉塵環境的20區，它的定義為空氣中的可燃性粉塵云持續地或長期地或頻繁地出現于爆炸性環境的區域。20區主要集中在管道、生產和處理設備內存在的區域。例如：

• 粉塵容器內部；

• 貯料槽，筒倉等，旋風除塵器和過濾器；

• 粉料傳送系統等，但不包括皮帶和鏈式輸送機的某些部分；

• 攪拌機，研磨機，干燥機和裝料設備等。

21區

粉塵環境的21區為正常運行時，空氣中的可燃性粉塵云有可能偶爾出現于爆炸性環境的區域；它的一般包含如下幾個區域：

• 含有長時間會出現粉塵的處理設備的內部；例如排風機；

• 長時間會出現粉塵的設備外部場所，其區域的范圍應受到一些粉塵參數的限制，如粉塵量，釋放率，濃度，顆粒大小和產品濕度。通常為釋放源周圍 1 米的距離（垂直向下延至地面或樓板水平面），對于建筑物外部場所（敞開），21 區范圍會由于氣候，例如風、雨等的影響而改變。

這點可以舉出很多例子，具體如下：

• 為了操作而需頻繁移出或打開蓋/隔膜閥時，粉塵容器外部靠近蓋/隔膜閥周圍的場所；

• 在粉塵容器外部靠近裝料點和卸料點、送料皮帶、取樣點、卡車卸載站、皮帶卸載點等場所；

• 如果粉塵堆積且由于工藝操作，粉塵層可能被擾動而形成爆炸性粉塵混合物時，粉塵容器外部場所；

• 可能出現爆炸性粉塵云（但既非持續地，也不長期，又不經常時）的粉塵容器內部場所，例如自清掃時間間隔長的筒倉（如果僅偶爾裝料和／或出料）和過濾器的積淀側。

22區

粉塵環境的22區為正常運行時，空氣中的可燃性粉塵云一般不可能出現于爆炸性環境的區域，即使出現，持續時間也是短暫的，例如：

• 袋式過濾器通風孔的排氣口，一旦出現故障，可能逸散出爆炸性混合物；

• 很少時間打開的設備附近場所，或根據經驗由于高于環境壓力粉塵噴出而易形成泄露的設備附近場所；氣動設備，撓性連接可能會損壞等的附近場所；

• 裝有很多粉狀產品的存儲袋。在操作期間，存儲袋可能出現故障，引起粉塵擴散。

危險區域總結與舉例

聽完了爆炸危險區域的劃分后，我們舉一個經典案例，分析一下各個區域的劃分。下圖中展示了爆炸粉塵的填裝站，我們依次說明這個站點各個區域是如何界定的。

首先是車間的存儲罐與貨車的料箱，因為它們是可燃性粉塵云持續地出現的容器，并且在內部是會頻繁的出現蘑菇云的地方，所以這兩個容器的內部一定是20區。

再看貨車停放的一樓空間，由于料箱的開蓋和隔膜閥阻隔了粉料，粉塵在正常情況下是不會跑出來的，及時出現也是偶爾出現的場所，所以它被設置為21區。

車間的二層存儲的是粉料罐，它在這層沒有開孔的管道，即使有也很少打開，并且我們很難想象藥粉會從罐子里面跑出來，所以這個區域就被定為22區。

05

總 結

今天跟大家講解了危險環境、溫度組別和危險區域以后，大家是不是很有收獲。是否可以根據不同的場景來進行判斷了呢？我再來舉一個小例子，火炸藥顆粒（可能會產生非導電性粉塵）在一號車間進行裝藥，隨后經過廊道被轉運至二號車間進行蓋子的擰緊密封，蓋子擰緊后被送到了三號車間進行外部組件的裝配，讓咱們根據有限的信息初步判斷各個場所分類。

一號車間所有火炸藥的容器、料道等等的電氣設備都需要符合IIIB T5 20區要求。由于整個一號車間和廊道中，火藥都是放在藥筒中的，存在有可能遺落的情況，所以一號車間與廊道都應該要符合IIIB T5 21區要求。二號車間在擰蓋前的工藝設備都應該是IIIB T5 21區的要求，到擰蓋后的一定范圍外，直至最后的三號車間，因為藥筒已經合蓋完成，原則上不會有零散藥粒遺漏出來，所以它們都應該符合IIIB T5 22區要求。

以上就是我為大家帶來的爆炸危險環境的基礎知識，里面很多內容都是從下面的標準中吸收到，如果想做到更深的了解，還要在繼續吃透如下的國標文件：

01.《爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求》GB3836.1-2000

02.《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB50058-1992

03.《火藥、炸藥、彈藥、引信及火工品生產安全技術管理規程》WJ2177-1994

04.《火炸藥危險環境用電氣設備及安裝》GBT 35686-2017

05.《軍工燃燒爆炸品工程設計安全規范》 WJ30059-2021

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