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潘 建 芬
(浙江医药工业设计院有限公司, 浙江 杭州 310030)
医药工业经常用到乙醇、乙二醇二甲醚、苯肼、二甲苯、三乙胺、氯化苄、二苯醚、环氧乙烷等有机溶媒,在工艺装置生产过程中会产生易燃易爆气体。为了确保安全,上述介质储存、灌装、生产区域应按照GB 50058—2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》[1](以下简称《爆规》)要求进行电气设计。爆炸危险区域电气设计包括爆炸危险区域划分、电气设备选择和安装、布线系统、防静电接地系统、可燃气体检测报警系统等。
爆炸危险区域划分首先应按照工艺介质查《爆规》附录C,确定可燃性气体或蒸气爆炸性混合物分级、分组,依据《爆规》附录E确定爆炸性粉尘分级。然后按《爆规》附录A表A.0.2确定易燃物质、工艺温度和压力、容器说明、通风条件、释放源类型及说明,查《爆规》附录B、附录D分别确定爆炸性气体、粉尘环境危险区域范围,查GB 50074—2014《石油库设计规范》附录B确定爆炸性液体环境危险区域范围[2]。易燃液体库房爆炸危险区域划分图如图1所示。易燃液体灌装间爆炸危险区域一至区域三划分图如图2～图4所示。易燃液体泵房爆炸危险区域一至区域二划分图如图5～图6所示。图中网格线填充区域为一区,斜线填充区域为二区。由图1～图6可见,增加通风良好的缓冲门斗可大大缩小爆炸危险区域范围。
图1 易燃液体库房爆炸危险区域划分图
图2 易燃液体灌装间爆炸危险区域一划分图
图3 易燃液体灌装间爆炸危险区域二划分图
图4 易燃液体灌装间爆炸危险区域三划分图
图5 易燃液体泵房爆炸危险区域一划分图
图6 易燃液体泵房爆炸危险区域二划分图
爆炸危险区域电气设备保护级别与爆炸危险区域对应关系应符合《爆规》中表5.2.2.1-1,电气设备保护级别与电气设备防爆结构对应关系应符合《爆规》中表5.2.2.1-2。防爆电气设备的级别和组别不应低于该爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别。当存在有两种以上可燃性物质形成的爆炸性混合物时,应按照混合后的爆炸性混合物的级别和组别选用防爆设备,无据可查又不可能进行试验时,可按危险程度较高的级别和组别选用防爆电气设备。
Ⅱ类电气设备的温度组别、最高表面温度和气体、蒸气引燃温度之间的关系依据《爆规》中表5.2.3-2。
电气设备配电室尽量设置在爆炸危险区域以外,对于可燃物质比空气重的爆炸性气体环境,位于爆炸危险区附加二区的变电所、配电所和控制室的电气和仪表的设备层地面应高出室外地面0.6 m。
医药工业洁净厂房内的工艺配电线路宜按生产区域设置,消防及通风系统的配电线路宜根据不同防火分区设置。
爆炸危险区域一般应采用铜芯导体,导体载流量应不小于断路器长延时整定电流或电动机额定电流的1.25倍,按机械强度选择截面积时,电缆配线或钢管配线应分别满足《爆规》中表5.4.1-1、表5.4.1-2的要求。
爆炸危险区域应采用电缆配线或钢管配线,钢管应满足GB/T 3091—2015《低压流体输送用焊接钢管》或GB/T 20041《电气安装用导管系统》的规定。爆炸危险区域电缆沟内应充砂,并设置排水措施。电缆沟、电缆桥架或导管穿越墙板孔洞应用非燃性材料严密封堵。
医药生产工艺中,带电序列不同的气态、粉态以及液体物料在输送、搅拌等相对运动中会产生静电。静电电压可能高达十几千伏,会击穿电子器件而导致电子设备性能下降,甚至损坏,击穿可燃气体引发爆燃、爆炸事故。静电还会吸附尘埃,降低通风系统效率,影响环境空气洁净度。
通过工艺设计,降低介质速度、减少接触面积可从源头上减少静电,但这些措施会降低生产效率。实际工程中,主要通过接地和等电位联结来减少静电。接地可以使静电快速释放至大地。等电位联结可消除导体间的电位差而防止放电。
固定设备的金属外壳应至少一处静电接地,可燃粉尘袋式集尘设备的袋体金属丝应接地,金属储罐防雷接地兼做防静电接地,此外还应在登梯口、取样口设置消除人体静电装置。管道在始端、终端、进出装置处、分支处、每隔100 m接地一次,平行间距小于100 mm时每隔20 m接地一次,交叉间距小于100 mm时接地一次。4个螺栓紧固的法兰应跨接等电位联结线。
固定设备的静电接地线一般用螺栓连接,移动设备或便携式仪表可采用夹钳、接地连接线和接地干线或接地体用螺栓连接或焊接。防静电接地电阻应不大于100 Ω,通常与其他功能接地和安全接地共用接地装置。
医药厂房中可燃、助燃气体和可燃液体的储存、使用场所、管道入口室、管道阀门、采样口等可燃气体介质容易发生泄漏,如果不能及时报警处置,会造成人身伤害或引发火灾、爆炸事故,所以应设置可燃气体检测报警系统。有毒气体泄漏会严重危及人身。有毒气体的储存和使用场所应设置有毒气体检测器。
敞开式场所可燃、有毒气体检测器距释放源分别不应大于10 m、4 m。封闭或通风不良场所可燃、有毒气体检测器距释放源分别不应大于5 m、2 m。如果介质轻于空气,还应在顶部最高点易于积聚处设置探测器。探测器与释放源空间净距不应小于0.5 m。可燃及有毒气体探测器安装高度如表1所示。可燃及有毒气体探测器报警值如表2所示。
表1 可燃及有毒气体探测器安装高度
表2 可燃及有毒气体探测器报警值
报警信号应送至消防控制室,二级报警信号应联动起动或手动起动相应的事故排风机。可燃及有毒气体检测应通过报警控制器接入火灾自动报警系统。
医药工业涉及的易燃易爆炸化学危险品种类较多,电气设计前应充分了解工艺介质物理特性、化学特性、工艺流程、建筑布局及通风条件,而后再确定释放源种类,在确保安全的前提下使得爆炸危险区域尽量小,将对周边环境影响降到最低。
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