在爆炸性危險環境(如石油、化工、制藥等行業)中,選擇正確的防爆電氣設備是預防事故的生命線。而做出正確選擇的前提,是深刻理解兩個核心參數:爆炸性氣體級別(衡量氣體的“易爆性”)和溫度組別(衡量設備的“熱安全性”)。它們共同回答了“設備能否安全用于特定環境”這個關鍵問題。
不同可燃氣體或蒸氣被點燃的難易程度不同。為了對它們進行科學分類,國際標準根據其最大試驗安全間隙(MESG) 和最小點燃電流比(MICR) 這兩個關鍵參數,將除礦井甲烷之外的爆炸性氣體劃分為三個級別:IIA、IIB 和 IIC。
1. IIA 級(代表性氣體:丙烷、汽油、丙酮、柴油)
特點:這是最“溫和”的一類氣體。它們需要較大的能量或更苛刻的條件才能被點燃。
形象理解:像柴油蒸氣這類氣體,分子結構相對穩定,火花間隙可以寬一些,點燃它需要的電流也更大。
設備選型意義:適用于IIA級氣體的防爆設備,其安全要求相對最低。但請注意:IIB級和IIC級的設備可以安全地用于IIA級環境,反之則不行。
2. IIB 級(代表性氣體:乙烯、焦爐煤氣、二甲醚)
特點:易爆性介于IIA和IIC之間。
形象理解:這類氣體比IIA級更“敏感”一些。
設備選型意義:用于IIB級環境的設備,其制造精度和安全要求高于IIA級設備。IIC級設備可用于IIB級環境。
3. IIC 級(代表性氣體:氫氣、乙炔、二硫化碳)
特點:這是最“危險”、最“敏感”的氣體。它們具有極小的最大試驗安全間隙和最小點燃電流比,微小的火花或極低的能量就可能引發爆炸。
氫氣:穿透能力極強,能穿過極細微的縫隙。
乙炔:不僅易爆,在高壓下還能發生分解爆炸,能量巨大。
設備選型意義:對用于IIC級環境的防爆設備要求最為嚴格。例如,隔爆型(Ex d)設備的接合面間隙必須做得非常小,本質安全型(Ex i)設備的電路能量限制必須極低。IIC級設備具有最廣泛的應用范圍,可以安全用于IIA、IIB和IIC所有環境。
級別總結表:
氣體級別 | 代表性氣體 | 最大試驗安全間隙 (MESG) mm | 最小點燃電流比 (MICR) | 設備選型指導 |
---|---|---|---|---|
IIA | 丙烷、汽油、丙酮 | MESG ≥ 0.9 | MICR > 0.8 | 可選擇 Ex d IIA, Ex d IIB, Ex d IIC |
IIB | 乙烯、焦爐煤氣 | 0.5 < MESG < 0.9 | 0.45 ≤ MICR ≤ 0.8 | 可選擇 Ex d IIB, Ex d IIC |
IIC | 氫氣、乙炔 | MESG ≤ 0.5 | MICR < 0.45 | 必須選擇 Ex d IIC |
核心原則:設備的防爆級別必須高于或等于現場可能出現的可燃氣體的級別。 為簡化管理和提高安全余量,許多企業在存在多種氣體的復雜環境中,會直接統一選用最高級別的 IIC 類設備。
即使沒有電火花,一個過熱的設備表面也可能點燃爆炸性氣體。溫度組別(T-Class)就是根據電氣設備在最不利工況下其外表面可能達到的最高溫度,對設備進行的安全分級。
溫度組別劃分表:
溫度組別 | 設備最高表面溫度 | 常見氣體點燃溫度(舉例) | 安全含義 |
---|---|---|---|
T1 | ≤ 450°C | 氫氣 (560°C)、乙炔 (305°C) | 設備表面很熱,但低于某些高燃點氣體 |
T2 | ≤ 300°C | 乙醚 (160°C) | |
T3 | ≤ 200°C | 汽油 (約 280-456°C) | |
T4 | ≤ 135°C | 乙醛 (140°C) | 這是最常見、最重要的組別之一 |
T5 | ≤ 100°C | 無廣泛應用的常見氣體 | 要求非常嚴格 |
T6 | ≤ 85°C | 無廣泛應用的常見氣體 | 要求最嚴格,安全性最高 |
核心原則:設備的最高表面溫度(即其溫度組別)必須低于現場可能出現的可燃氣體的最低點燃溫度。
舉例說明:
假設現場存在乙醛蒸氣,其點燃溫度為 140°C。
如果您選用了一臺 T4 組(≤135°C)的設備,由于135°C < 140°C,這是安全的。
但如果您錯誤地選用了一臺 T3 組(≤200°C)的設備,由于設備表面在故障時可能達到200°C,而200°C > 140°C,這就構成了巨大的點燃風險!
重要提示: 在陽光直射的戶外或高溫車間等環境溫度較高的場所,設備表面的實際溫度會超過其在常溫實驗室的測試值。因此,選擇比理論計算更低溫度組別(如T4或T5)的設備,是留出安全余量的明智之舉。
理解了以上兩點,您就能看懂防爆設備銘牌上的“密碼”。例如:
Ex d IIC T4 Gb
Ex d:防爆型式為隔爆型。
IIC:可適用于包括氫氣、乙炔在內的所有II類氣體環境。
T4:設備表面最高溫度不超過135°C。
Gb:設備保護級別,適用于1區(Zone 1)危險區域。
這意味著,只要現場可燃氣體的點燃溫度高于135°C,這臺設備就可以安全使用。
氣體級別和溫度組別是防爆設備與危險環境之間的兩把“安全鎖匙”。
氣體級別(IIA, IIB, IIC) 解決了“電火花”能否點燃的問題。
溫度組別(T1-T6) 解決了“熱表面”能否點燃的問題。
在進行防爆電氣選型時,必須首先查明現場存在的可燃物質及其特性(氣體級別和點燃溫度),然后選擇其防爆標志同時滿足或高于現場要求的設備。這套科學的分級體系,是構建本質安全型工廠的堅實基礎。
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