爆炸性物质分类与分级
1、爆炸性物质的分类
我国和 IEC标准规定要求一样,将爆炸危险物质分为三类 (英文称之“Group”):
Ⅰ类为矿井甲烷;
Ⅱ类为工厂的爆炸性气体、蒸气、薄雾;
Ⅲ类为爆炸性粉尘和纤维。
我国所指的Ⅰ类爆炸性物质是指矿井甲烷,俗称“瓦斯”气体。造成煤矿爆炸的主要原因是矿井中甲烷气体浓度达到爆炸极限,遇点燃源引起爆炸。由于煤矿井下环境特殊,故把甲烷专门列为Ⅰ类。矿用防爆电器设备主要是能防止甲烷爆炸,其他可燃气体在矿井中含量甚少,在电气防爆性能方面不做专门考虑。所以矿用防爆电气设备在其他危险场所中不适用。
Ⅱ类爆炸性物质包括爆炸性气体和爆炸性蒸气。所谓爆炸性气体是指可燃气体,即氢、一氧化碳、环氧乙烷等与空气混合,浓度达到爆炸极限时的气体混合物。所谓爆炸性蒸气是指易燃液体(丙酮、汽油等)的蒸气或细小液滴与空气混合,浓度达到爆炸极限的气体混合物或薄雾。需要指出的是,相互接触能自动发生爆炸的气体、蒸气不在此列。例如氟与氢、氯与乙炔、臭氧与乙醇蒸气等形成的爆炸性气体不属Ⅱ类,因为这些爆炸性气体相遇引起爆炸的原因与前述不同。
Ⅲ类爆炸性物质包括爆炸性粉尘和爆炸性纤维。它是指能产生爆炸的粉尘、纤维,包括可燃性粉尘或纤维(如棉花纤维)与空气混合,浓度达到爆炸极限的混合物。由于导电粉尘具有更大的危险性,因此爆炸性粉尘按其导电性能,分为导电粉尘(如铝粉等)和非导电粉尘(如淀粉等)。
炸药类粉尘(或纤维)爆炸时威力很大,电气设备需具备足够强度才不致被破坏。因此,炸药类物质不属于爆炸性粉尘、纤维之列。爆炸性粉尘环境用电气设备不适用于炸药生产场所。
2、爆炸性气体的分级与分组
通常爆炸性气体按其较大试验安全间隙(MESG)和更小点燃电流比(MICR)进行分级
对于Ⅰ类爆炸性物质(只有甲烷气体一种)不分级。对于Ⅱ类爆炸性气体,按其不同的点燃特性进行分级。
中国与IEC标准一样,Ⅱ类爆炸性气体按其较大试验安全间隙(MESG)和更小点燃电流比(MICR)进一步分为A、B、C三级,A级的代表气体是丙烷;B级的代表气体是乙烯;C级的代表气体是氢气。
(1)按较大试验安全间隙(MESG)分级。较大试验安全间隙是在标准试验条件下,壳内所有浓度的被试验气体或蒸气与空气的混合物点燃后,通过25mm长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔两部分之间的较大间隙。可见,安全间隙的大小反映了爆炸性气体混合物的传爆能力。间隙愈小,其传爆能力就愈强,危险性愈大;反之,间隙愈大,其传爆能力愈弱,危险性也愈小。爆炸性气体混合物,按较大试验安全间隙的大小分为ⅡA、ⅡB、ⅡC三级。ⅡA安全间隙较大,危险性更小,ⅡC安全间隙更小,危险性较大。
(2)按更小点燃电流(MIC)分级。更小点燃电流是在温度20-40℃,电压为24V,电感为95 mH的试验条件下,采用IEC标准火花发生器对空心电感组成的直流电路进行3000次火花试验,能够点燃容易点燃混合物的更小电流。容易点燃混合物,是在常温常压下,需要更小引燃能量的混合物。
Ⅱ类爆炸性气体混合物,按照更小点燃电流的大小分为ⅡA、ⅡB、ⅡC三级,更小点燃电流愈小,危险性就愈大。ⅡA较大试验安全间隙较大,更小点燃电流较大,危险性更小;反之,Ⅱc危险性较大。
由此可见,两种不同的气体分级方法在形式上存在较大的差异。但是,仔细分析后可以发现它们在本质上却有着一定的联系。下表给出了两者的对应关系。从中看出,甲烷需要的点燃能量较大,ⅡC级气体则容易被点燃。
不同气体分级对比表
(3)按引燃温度分组。爆炸性混合物,不需要用明火即能引燃的更低温度,称为引燃温度。引燃温度愈低的物质,愈容易引燃。爆炸性气体混合物按引燃温度的高低,分为T1、T2、T3、T4、T5、T6六组。T6引燃温度更高,T1引燃温度更低。按照IEC标准的推荐,中国也将爆炸性气体按其引燃温度分为T1~T6六个组别。
温度(热表面)是爆炸性气体产生爆炸的重要点燃源之一。每一种爆炸性气体都有一个温度,在该温度下,即使没有任何其它外界点火源,它都将发生点燃。通常,人们将这一温度称作为该气体的引燃温度(AIT)。它是反映爆炸性气体点燃特性的又一个重要特征参数。
北美国家将爆炸性气体(Cass Ⅰ)又细分为A、B、C和D四级(英文为“Group”,也译成“组”)。其中,Group A的代表气体是乙炔;Group B代表气体是氢气;Group C的代表气体是乙烯;Group D代表气体是丙烷和甲烷。
北美对温度组别的划分与IEC基本一致,它们只是将部分温度组别划分得更细而已。下表给出了两种分组体系的对应关系。
温度组别与引燃温度的关系
从上表可以看出,不同的爆炸性气体的引燃温度各不相同。温度组别为T1的气体引燃温度更高,而温度组别为T6的气体则容易被点燃。在实践中,我们应严格控制电气设备的更高表面温度,并使之不能点燃设备使用环境中容易点燃的爆炸性气体混合物,即确保设备的更高表面温度不超过设备可能接触到的气体的引燃温度。就电气设备的更高表面温度而言,凡满足T6温度组别气体环境用的电气设备,它也必定能满足T1~T5组别的气体环境的应用要求。
中国国家标准GB3836、1附录B列举了绝大多数可燃性气体、蒸气的级别和组别。借助于该附录,我们可以分别查阅出特定可燃性气体、蒸气的级别和组别。
3、爆炸性粉尘混合物的分级分组
可燃性粉尘(爆炸性粉尘)按其导电特性,可分为导电粉尘和非导电粉尘两种类型。
在爆炸性粉尘环境中粉尘可分为下列三级:ⅢA 级为可燃性飞絮;ⅢB级为非导电性粉尘;ⅢC级为导电性粉尘。
注:标志ⅢB类的设备适用于ⅢA 类设备的使用条件,标志ⅢC 类的设备适用于ⅢA 或ⅢB类设备的使用条件。
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