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1、浅谈石油库防爆电气设备管理摘要 石油库是储存油气燃料的重要场所，也是发生爆炸性火灾的危险区域，石油库防爆电气的管理关系到整个石油库的生产安全问题，全面了解石油库防爆电气管理要素，科学的做好石油库防爆电气管理工作可以有效杜绝灾难事故的发生，对石油库防爆电气的管理显得至关重要。本文从石油库防爆电气设备防爆区域划分、石油库防爆电气设备选型及分类等方面提出从油库电气系统选型、布线、安装、使用、维护以及接地、配电等方面保障整个石油库防爆电气的安全措施，为石油库防爆电气设备管理提供指导。关键词：石油库；防爆电气；设备；爆炸性；火灾目录一、石油库防爆电器设备管理简介1二、提高石油库防爆电气设备管理要素42.
2、1石油库防爆电气设备防爆区域划分42.1.1分析确定释放源42.1.2根据释放源，初步确定危险区类别52.1.3修正危险区类别52.1.4确定危险区域范围52.1.5划出危险区域52.2石油库防爆电气设备选型及分类62.2.1防爆电气设备的分类、分级、分组62.2.2电气设备防爆的最新标志62.2.3防爆电气设备选型方法62.3保证石油库防爆电气设备的有效性72.3.1 油库电气系统选型安全72.3.2油库电气系统的布线与安全72.3.3油库电气设备的安装、使用、维护与安全72.3.4油库电气系统的接地、配电与安全8引言：随着人类工业技术的进步，石油的需求量也在不断的增加，中国每年大约消耗石油
3、5亿吨,天然气2000亿立方米。 在我国,石油、天然气资源的人均储量分别为世界人均水平的8.3%和4.1%。中国现在正处在经济快速增长的阶段，在未来的发展道路上这一数字还将不断增加。在石油的生产过程中安全问题是所有工作的重点，世界范围内曾发生过诸多因爆炸性火灾而造成严重损失的案例。如何有效的保障石油生产加工安全，杜绝危险事故的发生，是业内工作人员关注的重点。石油库作为储存油料的重要场所，防爆电气设备管理是预防爆炸性火灾的关键。一、石油库防爆电器设备管理简介石油库是储存和输转油品的重要场所，因油体本身具有流动性和挥发性的特点，在某些条件下极易引发火灾和爆炸。石油库的安全管理工作需要将防触电、防火
4、、防爆等几项内容作为重点，石油库防爆电气设备管理主要针对库内与电流有关的设备系统进行管理，包括供电、输电、用电等主干电路以及雷电、静电、杂散电流等子电路系统，任何可以引发防爆安全问题的电气设备都包含在内1。1.1石油库防爆电气设备管理的现状及背景 石油库防爆电气设备管理是对爆炸性危险进行防范的管理项目，也是促进石油生产安全、杜绝爆炸和火灾发生的重要保障措施。近年来，我国石油生产行业日趋进步，生产能力逐渐提高，防爆电气设备的使用需求也随之增加。我国政府曾先后颁布了UB 3836. 1-2010爆炸性环境第1部分:通用要求、UB 50058-2014爆炸危险环境电力装置设计规范以及AQ 3009-
5、2007危险场所电气防爆安全规范等来对高危行业的生产安全进行科学引导。目前，石油开采现场、精炼化工场所、化学工业中80%被认定为爆炸危险场所，防爆电气总的安全性能受使用环境的复杂性、特殊性和检修维护等诸多方面的因素影响2。出于对石化工业及相关工业领域防爆电气的使用安全进行保护的目的，针对工业生产中电气防爆技术进行深入了解，找到其中存在的不足，为防爆电气设备管理提供更加科学的解决措施。1、 防爆电气应用流程防爆电气安全是以爆炸危险场所区域划分、爆炸电气选型、安装、检修维护、降级报废以及技术人员培训、法令法规和标准规范制定等内容为主的一项系统工程3。在防爆特种设备实践检验的基础上，将整个系统分为区
6、域划分-设备选型-设备安装-检修维护-降级报废几个部分。2、防爆电气应用现状 根据目前应用的防爆特种设备实践操作，按照UB/T 4754-2011国民经济行业分类将110家企业单位进行防爆检验，结果显示，涂料、燃气、石化等行业应用防爆电气较多，原因在于此类企业生产过程极易产生易燃易爆气体。防爆电气设备在此类行业中应用较为普遍，根据不同行业的需求，防爆电气功能也有所不同，设备的型号相对来说比较丰富，基本上可以满足当前大部分工业企业的防爆电气使用需求，防爆电气的配备为这些企业的生产安全提供了科学的保障，最大限度的减少了爆炸性事故的发生。2.1石油库防爆电气设备管理的重要性爆炸性事故可由防爆电气设备
7、和爆炸危险环境两方面共同作用而成。爆炸危险环境的存在构成了事故发生的物质基础；防爆电气设备使用失当是引发危险事故的直接原因。防爆电气设备是由点燃源和爆炸防护措施构成，爆炸防护措施故障将会造成防爆性能整体失效，造成点燃源爆炸事故。防爆电气设备使用效果一方面受到设备结构特点和爆炸危险环境的影响，另一方面也与防爆电气设备选型、使用等因素紧密相关。设备选型问题关系到防爆电气设备能否达到防爆场所防爆的功能需求，选型的主要目的是有效防止潜在点燃源转变为有效点燃源；设备使用过程中设备安装、设备老化和管理维护是造成危险发生的重要因素，也是防护性能失效的主要原因。2.1.1石油库电气设备的特点石油库防爆电气设备
8、是为了确保石油库生产安全、防范火灾和爆炸事故发生的特殊电气设备。它集点燃源和爆炸性防护措施有机结合在一起，起到阻止潜在点燃源爆炸的防护作用。电气设备最重要的点燃源是电火花和危险高温热表面，防爆电气设备可以有效防止电气火花机高温热表面成为爆炸性环境的点燃源，常见的防爆电气设备可分为隔爆型、增安型、正压型、本质安全型、油浸型几种4。各个类型防爆电气采用的安全措施和关键参数如下图所示，见图1。防爆型式安全防护措施关键参数主要措施 次要措施隔爆型“d”本安型“i”增安型“e”正压型“o”油浸型“o”浇封型“m”SM4 SM3SM2 -SM2 SM3SM3 SM1 SM2SM3 SM2SM3 - 隔爆面
9、、隔爆间隙、电气连锁与警示标志外壳强度及完整性、表面温度限能参数符合性、可靠隔离、表面温度接线端子、IP防护等级、极限温度、绝缘性电气连锁与警示标志、气压差、极限温度浇封面状况、极限温度图12.1.2爆炸性火灾的危害石油库内主要的化学物质为碳氢化合物，包含丙烯、丙烷、J一烷、J烯等，由于该类物质具有极强的易燃易爆特点，在被广泛应用于化工燃料的同时，也极易在生产、存储、运输和使用环节中发生火灾爆炸事故。按照石油库的爆炸类型，可分为化学爆炸和物理爆炸两种。化学爆炸主要由石油库油气泄露和油罐破裂引发，正常状态下石油气以常温带压形式储存在储罐内，如遇储罐破裂或储罐口密封不严，油气泄露到空气中遇能量隐然
10、，则会发生危险性的化学爆炸。1m的液化石油气泄露到空气中会产生3000m15000m的爆炸性气体，由于爆炸性气体密度较大，常下沉到地面，遇到明火时可发生突发性化学爆炸事件；物理爆炸是指因储罐或其附件泄露着火后，在外周火焰的作用下，储罐和邻罐均受到热力影响，石油气罐罐体和内容物温度升高，罐内压力增大，金属器璧在高压作用力下产生裂口，液化气经由裂口处喷出，高温状态下的液化气快速引发物理性蒸汽爆炸5。液化气体喷出后如果被火源点燃，则瞬间燃烧形成火团并对周围产生辐射。如未遇到火源，液化气喷射到空气中可与空气混合成为气云，并极有可能引发继发性化学性爆炸。石油气引发的爆炸威力巨大，1kg液化石油气的爆炸威
11、力约等于4kg-10kgTNT炸药的当量，爆速可达2000m/s-3000m/s，由于液化石油气热值大，1m发热量相当于煤气的6倍，火焰温度高达1800，液化石油气体燃爆后，可将爆炸区的可燃物质迅速引燃，进而引发大规模火灾，具有极强的破坏力，严重时可造成造成人员伤亡。3.1石油库防爆电气设备引发的生产安全事故案例中石油大连石化分公司厂区内1000万吨常减压蒸馏装置 换热器发生泄漏并引起大火。3.1.1案例概述2010年7月16日14时25分，位于辽宁省大连大孤山新港码头的中石油输油管线爆炸起火，事故造成1500吨原油如海，对海洋环境形成污染，成为中国海上溢油事故之最。经2380名消防员工奋战1
12、5小时，大火才被最终破灭，国家安监局后来成立了调查组，调查显示该次事故是由于中石油大连石化分公司常减压蒸馏装置因换热器泄露引发火灾，导致1000万吨常年减压装置整体报废。3.1.2事故原因分析本次事件是由于新港码头石油库中防爆电气设备故障引发爆炸，事故中中石油大连分公司常减压蒸馏装置属于防爆电气设备，换热器泄露造成危险区释放源引爆引起大火。本次火灾是化学性爆炸和物理性爆炸综合作用的结果。防爆电气设备安全管理不及时是引发事故的主要原因。二、提高石油库防爆电气设备管理要素2.1石油库防爆电气设备防爆区域划分2.1.1分析确定释放源 释放源是划分爆炸危险区重要因素，在划分爆炸危险区时最关键的是确定释
13、放源的位置，通常情况下储罐、分离器、溶气浮选装置液体表面以及泵压缩机、阀门密封处都是释放源的重要位置。释放源等级的划分则是根据释放源释放油气的时间和频率确定，通常可分为:连续级释放源、第一级释放源或第二级释放源。2.1.2根据释放源，初步确定危险区类别0区: 区域内持续存在爆炸性气体混合物。 1区: 区域内工作运行时才有可能存在爆炸性气体混合物。 2区:区域内工作运行时不存在爆炸性气体混合物，或在短时间内存在爆炸性气体混合物，存在连续级释放源的区域可初步划为0区; 存在第一级释放源的区域可初步划为1区; 存在第二级释放源的区域可初步划为2区。 2.1.3修正危险区类别确定爆炸性危险区的等级不应
14、仅仅考虑释放源这一种要素。通风条件也是影响爆炸性危险区域等级的重要影响因素，释放源所处的通风条件对爆炸危险介质与空气混合、扩散起着重要的作用。通风状况的好坏决定着危险物质的积聚程度，良好的通风条件有利于危险物质的扩散、稀释，从而降低爆炸性危险区的危险等级，不好的通风条件极易造成危险介质的集聚，使得爆炸性危险等级升高。在确定防爆电气危险区之后，应根据通风状况及时修正危险区等级。2.1.4确定危险区域范围释放源处在的管线设备容器的容积、压力、流量决定了危险区域的面积。如果设备的容积在95L以下，视为中小容量，反之则视为大容量；压力在3.5pa以下为中低压，反之为高压力；流量在38 以下为中小流量，
15、反之为大流量。针对中小容量、中低压力和中小流量的设备，当其释放源为第二级释放源时，危险区域的半径宜为4.5r，大容量、高压力、大流量的设备，其危险区域半径一般宜按15m，但当易燃物质可能大量释放到15米之外时，爆炸危险区域需重新划分。 2.1.5划出危险区域按照分区原则将某石油库防爆电气危险区进行划分0区：石油库中储物罐、污水罐中内容物以上部分。1区：石油库内部以常见释放源区域进行鉴别，涵盖了四个部分的类型区域。（1）生产空间中脱水间、阀组间、外输泵房、污水泵房、掺水泵房、污油泵房区域；（2）储存原油、污水的罐子顶部排气口、呼吸阀和密封不彻底的量油口等部位为圆心，以1.5m为半径画圆所得区域；
16、（3）暴露在外的隔油池、污水池、浮选池，以池壁外周7.5m为半径测算圆周面积，加上地坪上7.5m高与液体表面之间的空间范围；（4）地下排水管道等与危险区域互通的区域。2区:（1）脱水间、阀组间、外输泵房、污油泵房的门、窗、穿墙孔洞，加上周期15m区域;（2）污水泵房、掺水泵房周围4. 5 m区域；（3）原油、污水储罐周3m范围内；（4）储罐防火堤内部 至壁，高度为防火堤高度的范围内；（5）隔油池、污油池、浮选池等 敞开容器1区范围外22.5 m范围内；（6）室外装置区周围15m范围内。2.2石油库防爆电气设备选型及分类2.2.1防爆电气设备的分类、分级、分组（1）分类。防爆电气按照用途可分为I
17、类矿用防爆电器、II类厂用防爆电器、III类粉尘防爆电器。矿类防爆电器适用于煤矿井下和地面上使用，适用于煤尘和甲烷共存的场所；厂用防爆电气通常在地面工厂内使用，适合除煤矿以外的其他爆炸性气体存在场所；粉尘防爆电器是专门用于粉尘和纤维环境内防爆使用。（2）分级。 I类电气设备不分级。II类电气设备按防爆对象可燃性级别可分为IIA级、IIB级、IIC级3级。III类电气设备按照爆炸性粉尘环境特征可分为IIIA三个级别，IIIB，IIIC别。需要注意的是，当I类电气设备环境中存在甲烷时，电气设备还需满足二类设备某些功能。（3）分组。 防爆电气设备的分组是参照其最高表面温度进行的，也就是设备在正常工作
18、模式下和困难工作模式下设备表面所产生的最高温度，防爆电气自身需具备防爆安全性能，电气表面温度符合不能点燃周围爆炸性气体的要求，按照这一标准防爆电气设备可分为 T1组、T2组、T3组、T4组、T5组、T6组6个组别。爆炸性粉尘防爆电气设备在出厂时已经明确标出了最高表面温度，因此不需要特别分组。 2.2.2电气设备防爆的最新标志 电气设备防爆标志通常标志在电气的铭牌位置上，以Ex（Explosion-protect的前两位字母）开头，阐明防爆型式(可标明EPL)、设备类别、级别、温度组别(或温度)、设备保护级别等内容。其中防爆形式可分为气体防爆形式和粉尘防爆形式6。在进行标注时单一防爆电气设备采用
19、直接标注方式；复合防爆电气采取“”的方式将所有内容标识出来；组合防爆电气含有不同防爆电气设备，在进行整体标注的同时，应注意将各个子系统分别进行标注。2.2.3防爆电气设备选型方法选择防爆电气时首先要遵循安全性原则，一方面，选用防爆电气的型号要与石油库各个区域防爆等级相匹配；另一方面，石油库内部温度、湿度、大气压、介质腐蚀性等也是影响防爆电气设备选型的重要参考因素；除此之外，还要根据企业的经济条件，选择性价比最高的防爆电气设备，设备的构造要力求精简耐用。实际选型前，要先对石油库各个危险区域进行详细了解，评估爆炸危险物质的类别和周围环境条件，从而有效的处理好防爆电气设备保护级和类别之间的关系。 2
20、.3保证石油库防爆电气设备的有效性2.3.1 油库电气系统选型安全为确保石油库防爆电气设备安全，我国政府曾颁布了石油库设计规范以便科学合理的为企业挑选防爆电气设备提供指导。通常情况下，在可能引发爆炸的危险性场所不建议安装防爆电气设备，如果必须安装则要尽量选择安全性能较高的防爆电气设备。按照防爆区域划分，0区通常配备本质安全型“is”级;1区通常配备隔爆型“d”和本质安全型“i; 2区通常配备隔爆型“d、本质安全型“i”和增安型“e”等。石油库防爆电气设备的防爆等级应不低于石油库的防爆等级。除了按照规定标准严格选型之外，石油库相关防爆配套设施也不能疏忽，防爆工具、通讯设备等要具有安全性。 2.3
21、.2油库电气系统的布线与安全 油库防爆电气通过各种线路相互连接，石油库电气系统的布线安全直接关系到整体防爆安全问题。通常情况下石油库防爆布线的材料主要为钢管和销装电缆，线路应选择结实耐用的铜芯，舍弃危险性高的铝芯材质。接线盒密封效果较差，易进水造成设备带电，不可再埋地销装电缆时使用；通风沟处常有废弃油气大量聚集，严格避免在通风沟处设线；地销电缆外的导线需设置明敷，以便随时进行安全检查，否则出现问题发现不及时易造成火灾。爆炸危险区域上方严格禁止跨越架线，需要架设空线时需要距0区、1区30 m,与2区为1.5倍电线杆高度。此外，在布线时要注意线路的保护，随意暴露在外的配线很可能由于破坏造成漏电，拆
22、装维修时不应留下线头，以免线头带电造成意外。2.3.3油库电气设备的安装、使用、维护与安全防爆电气设备安装，为了安全起见，需要尽量避开防爆电气危险区。安装前要仔细检查区域内是否存在易燃易爆气体，详细考察各类物质的闪点、爆炸极限等参数，高温环境和危险火花也是重要危险因素。安装时确定好准备位置，设备周围应该设有足够的剩余空间，以便管理人员检查、维修和紧急操作。安装后要确保设备的正常使用，定期检查维修，同时减少不良的外界影响，如：高温、潮湿、辐射等。安装过程中需要注意接地线路要留足剩余并多余相线，以便在移动防爆电气设备时避免因拉力过大而断开，一旦设备断线应可先断相线再断地线，提高设备的使用安全性。为
23、防止电缆芯线之间的引爆，再安装时应采用金属密封环密封形式、浇铸固化填料密封和密封圈式密封等技术。2.3.4油库电气系统的接地、配电与安全石油库防爆电气设备需要将大量的电荷分散到地下，这就需要电气系统的安全接地。电气设备金属外壳接地，电气设备外壳与电源中性线接零，以便保证防爆电气在遇到紧急意外时迅速断电。雷雨天气时石油库电气设备周围电荷受电磁感应的影响，易大量聚集形成危险源，良好的接地条件可将电流迅速分散到大地中。石油库中所有防爆电气设备不带电的金属部分都要接地，其中包括：金属电气外壳、电机、变压器、控制台、钢管、防爆灯具等。此外电气安装过程所用到的金属设备，主要有：铁轨、鹤管、输油管、钢栈桥等
24、也必须接地。低压系统中需建立保护接地干线，并与变压器相连，接地干线不同方向与接地体相连，接点不能少于两个。变压器引出的工作零线需在每1km处重复接地一次，在爆炸性危险区域内也必须重复接地。结论: 防爆电气设备是经过专业设计的防爆电气领域专用产品，在产品性能、使用、维护等方面具有个性特征，全面的掌握防爆电气管理的要素，做好科学的安全防御措施，可以最大限度的保障石油库的生产安全，减少爆炸性事故带来的重大危害。防爆电气设备管理工作的正确落实，可以不断促进行业技术的发展，为石油的生产安全提供有力保障，从而促进我国石油生产加工行业的进步。随着新的技术不断进步，新发明不断涌现，未来必将出现更加先进的防爆电
25、气设备，这就要求行业内工作人员不断提高自己，紧跟时代的步伐，不断适应新的技术和发明，这样才能确保防爆工作落到实处，以便真正为石油生产领域提供可靠的保障。参考文献：1陈国华,林艺松,王新华,梁峻,柯研.防爆电气应用现状及其存在问题J.石油化工设备,2015,44(02):56-61.2殷红.海上石油平台防爆电气设备常见问题浅析J.电气防爆,2013(01):38-42.3帅卫红,刘海燕.防爆电气的发展现状及展望J.消防技术与产品信息,2009(01):40-43.4徐刚.论防爆电气设备选型与安全应用J.中国石油和化工标准与质量,2009,29(01):13-20.5徐刚.论石油和化工行业防爆电气设备的应用J.电气防爆,2006(04):1-7.6刘宁.浅析爆炸危险区域的划分及防爆电气设备的选型J.石油化工安全技术,2005(