爆炸性气体环境危险区域划分
事故案例
2009年6月22日,位于台湾彰滨工业区的某化学公司反应器由于反应失控发生爆炸。该列反应器当时正在进行有机过氧化物二-叔丁基过氧化异丙苯(BIBP)滴酸合成反应,反应激烈使得反应器温度异常上升,现场人员为确认处置方式,未能及时降温阻断反应,最终导致爆炸。所幸,爆炸未殃及附近厂房,无人员伤亡。
图1:反应器现场
事故直接原因:BIBP反应器内原料裂解过快,造成温度急剧上升,促使BIBP突沸裂解产生大量甲烷、丙酮等可燃性物质,在爆炸极限范围内的可燃性物质泄漏至地面,被反应器下方pH计显示器的控制配电箱端子所产生的火花点燃,导致气爆起火。
图2:控制配电箱
改善建议
该事故调查后提出了一些改善建议,其中部分建议主要针对爆炸性气体环境危险区域划分以及相应的电气设备选型提出,包括:
对存在可燃气体泄漏而可能发生爆炸的场所,应进行爆炸危险区域划分。
应选用适合该危险区域的防爆电气设备,其仪表线及动力线配线或配管也应选用合适的防爆类型。
属半密闭通风不良的作业场所,应加强通风,在作业前应先启动通风装置,保持通风、换气,以预防可燃性气体积聚发生爆炸等事故。
标准要求
《爆炸危险环境电力装置设计规范 (GB50058-2014)》中明确规定:
3.1.1 在生产、加工、处理、转运或贮存过程中出现或可能出现下列爆炸性气体混合物环境之一时,应进行爆炸性气体环境的电力装置设计:
1. 在大气条件下,可燃气体与空气混合形成爆炸性气体混合物;
2. 闪点低于或等于环境温度的可燃液体的蒸气或薄雾与空气混合形成爆炸性气体混合物;
3. 在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下,当可燃液体有可能泄漏时,可燃液体的蒸气或薄雾与空气混合形成爆炸性气体混合物。
其他标准规范,也对爆炸危险区域的划分提出了一些要求,如《AQ 3009-2007 危险场所电气安全防爆规范》等。相关国际标准参考IEC 60079-10。
危险区域划分方法
爆炸危险区域划分的目的是确定爆炸危险区域的类型和范围。通过危险区域划分,为该区域正确的选择、安装和使用电气设备,以消除点火源确保安全。《IEC 60079 Explosive atmospheres Part 10-1: Classification of areas—Explosive gas atmospheres》给出了危险区域划分的方法,包括泄漏源法、工业规范、简化方法以及组合方法。
泄漏源法参见下图,其中,特定条件下的泄漏速率可通过经验公式计算得出,也可通过软件模拟提供。气体泄漏扩散和通风环境的模拟,可通过二维模拟软件实现,也可通过计算流体力学(CFD)方法实现,尤其是对于评估多个因素的交互作用时,CFD方法体现出更强的优势。
劳氏实践经验
目前,爆炸性气体环境危险区域划分多数是由设计院电气专业设计完成,且方法单一,往往对于一些新出现的爆炸性气体环境,如台湾地区目前很多厂使用的燃气锅炉,就因缺乏相关经验而普遍未纳入爆炸性气体环境危险区域划分的范畴,自然在后期的电气设备选用方面,存在安全隐患。
劳氏咨询利用自身的技术优势,包括三维CFD模拟技术的应用等,完成了一系列的爆炸危险区域划分工作,包括:
基于IEC 60079-10-1标准中的要求,进行危险区域划分。
依据划分出的危险区域,建议并审核公司所选用的防爆电气设备;
辅导公司满足基于IEC 标准,防爆电气设备的操作及维护要求。