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粉塵防爆電氣技術(shù)綜述

文檔作者：張永義文檔來源：沈陽電氣傳動研究所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月09日
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7 S
防爆 電
沈陽電氣傳動研究所張永義
綜述
— —
— ， ～
(摘要] 本文對精塵防爆電氣技術(shù)的一些問題進(jìn)行了綜合闡述．同時(shí)著重介紹了英國標(biāo)準(zhǔn)及其它一些圖末
標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定．
前 言
與可燃性氣體或蒸汽的防瀑電氣技術(shù)相
比， 可燃性粉塵防爆電氣技術(shù)的研究起步較
晚， 到目前為止， 在國際上還沒有形成統(tǒng)一的
意見和標(biāo)準(zhǔn)。近年來， 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，
可燃性粉塵的危險(xiǎn)場所也在不斷增多， 相應(yīng)的
粉塵爆炸事故也時(shí)有發(fā)生。在我國比較典型
的事故是l 987年3月l 5日啥爾濱亞麻廠發(fā)生的
特大型亞麻粉塵爆炸事故。在這次事故中， 死
亡58人，傷I 77人，炸毀廠房建筑面積l 3000m ，．
造成了極大的損失。據(jù)有關(guān)資料介紹， 美國僅
在1 91 7～ 1 939年間， 就發(fā)生436次粉塵爆炸事
故，死亡350人。從這些事故看， 粉塵爆炸造
成的損失是十分臣大的。正因?yàn)槿绱耍?世界上
許多國家對粉塵防爆技術(shù)越來越重視。由于許
孝粉塵爆炸事故是電氣設(shè)備造成的， 所以對用
于粉塵危險(xiǎn)場所的電氣設(shè)備就應(yīng)當(dāng)有特殊要
求。．這樣， 就形成了一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域— — 粉塵防
爆電氣技術(shù)。本文僅對這一領(lǐng)域的有關(guān)問題進(jìn)
行一般性的概略闡述。
一
、可燃性粉塵的燃燒和
爆炸特性
從國內(nèi)外發(fā)生的一些粉塵爆炸事故看， 無
論最金屬粉塵， 還是糧食粉塵或纖維， 都會發(fā)
生爆炸。那么， 何謂粉壘呢? 這是應(yīng)當(dāng)首先講
情楚的問題。這個(gè)問題表面看起來似乎沒有什
么疑問， 但實(shí)際上并非如此。直到現(xiàn)在，仍然
存在著“粉塵”與 纖維”之聞的爭議，而且
判別依據(jù)不一致。從一些國家覡行的標(biāo)準(zhǔn)來
看， 有的給出了定義， 有的就浸有給出定義。
有的規(guī)定了尺寸， 有的就沒有規(guī)定尺寸。如
74～1 O01~m的顆粒，在澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)中是粉
塵，但在美國標(biāo)準(zhǔn)中就不是粉塵。從大多數(shù)情
況看， 一般只是定性地給出了定義。如在英國
標(biāo)準(zhǔn)中是這樣定義的t依靠自身的重量就可降
落下來， 但也可在空氣中保留一段懸浮時(shí)間的
微小的固體顆粒。總之， 粉塵的尺寸相對于纖
維的尺寸要小一些， 但這也是定性地講一下。
依據(jù)粉塵的燃燒和爆炸特性及能否導(dǎo)電，
可以將粉塵分為下面幾類．
1．爆炸性粉塵—— 即使在空氣中含氧量
很小的條件下也可引燃， 呈懸浮狀時(shí)可產(chǎn)生猛
烈爆炸， 如鎂．鋁、鋁青銅等粉塵。
2．可燃性導(dǎo)電粉塵—— 可與空氣中氧起
放熱反應(yīng)而燃燒，如石墨、炭黑、焦炭等粉塵
3． 可燃性非導(dǎo)電粉塵— — 可與空氣中的
氧起放熱反應(yīng)而燃燒， 但不導(dǎo)電， 如聚乙烯、
苯酚樹脂等粉塵。
從粉塵的物質(zhì)的構(gòu)成上看， 可燃性粉塵有
下面幾大類t① 金屬，③ 化學(xué)藥品，@合成樹
膳J ④橡膠， ⑤ 天然樹脂J @瀝青J ⑦ 植物
類J@碳類。
從粉塵存在的形態(tài)上看， 有兩種。① 堆積
狀態(tài)， 即粉塵層j② 懸浮狀態(tài)， 即粉塵云
在遇到高溫引火源的情況下， 對于粉塵層
來講， 有的會燃燒或爆炸， 但有相當(dāng)一部分呈
熔融狀態(tài)， 但粉塵云則不同， 一般均發(fā)生燃燒
或爆炸。
從引燃溫度看， 粉塵層的引燃溫度較
低， 最低值為24o℃ 左右， 面粉塵云鈞引燃溫
度剮要高一些， 最低值為375℃ 左右。表1是
英國標(biāo)準(zhǔn)中給出的可燃性粉塵特性表。
塵
粉一
l、-、＼ ．
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目前公認(rèn)的粉塵在電氣設(shè)備表面的復(fù)蓋岳
一粉塵屠，其最大允許厚度不得超過5mm。
． 糨坐層的特性參數(shù)也是在這一厚度的條件下測
定的。
發(fā)生粉塵爆炸， 必須同時(shí)存在 下兩個(gè)條
件；
a
． 存在爆炸性拽可燃性粉塵。這些粉塵
尉著在物體表面， 即形成粉塵層， 或與空氣相
{ 臺， 懸浮在空氣中， 即形成粉塵云， 其濃度
在爆炸范圍之內(nèi)
b
． 存在高溫引火源， 如具有引燃作用的
火花、電弧或熱表面。
這里， 直當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出的是： 附著在熱表面
上的粉塵層可因高溫作用而產(chǎn)生燜燃， 從而形
成粉塵的燃燒或爆炸。另外， 有些因素如靜電
集聚、雷電和電磁輻射也可引起可燃性褥塵的
燃燒或爆炸。
二、粉塵危險(xiǎn)場所的分類
為了正確地選用Ia氣設(shè)備， 必須對粉塵危
險(xiǎn)場所儂據(jù)其性質(zhì)進(jìn)巧分類。在這一點(diǎn)上， 各
困藉 準(zhǔn)的規(guī)定基本上是相同的，只是所用的區(qū)
域符號不同。一般均將粉塵危險(xiǎn)場所劃分為兩
個(gè)區(qū)。這兩個(gè)區(qū)域的符號， 在英國及IEC標(biāo)準(zhǔn)
中， 稱為z區(qū)和Y區(qū)|在美國標(biāo)準(zhǔn)中則稱為1
區(qū)和2區(qū)I。日本和聯(lián)邦德國則用1 0皿和11區(qū)。
對乎這兩個(gè)醫(yī)域的定義也大體上相嗣。在英國
標(biāo)準(zhǔn)中， 是這樣定義舊：
- z區(qū)一在正常加工、處理或清掃時(shí)， 存在
蛾可能存在足夠數(shù)量的可燃性粉，塵云， 能夠與
空氣形成具有爆炸濃度的可燃性混合物的場
所。 ’
Y區(qū)一身類上不屬于z區(qū)的， 在非正常條
件下， 可能存在可燃性粉塵層或可燃性粉，塵集
懿并使可燃性粉塵 i密氣的混合物增加的場
所。
注：z區(qū)中也可能存在粉塵層， 應(yīng)考慮這
種可能性。
三、電氣設(shè)備的防爆措施
毫無疑問， 用于粉塵危險(xiǎn)場所中的電氣設(shè)
備應(yīng)當(dāng)采取特殊的防爆措施， 以防止發(fā)生因電
氣設(shè)備所造成的爆炸事故 這些措施主要是t
1． 限制電氣設(shè)備外殼的最高表面溫度，
一般不得超過200~C。
2．提高外殼的防護(hù)能力， 一般分為兩
種： 防塵外殼和塵密外殼。其防護(hù)能力分別為
IPSX和IP6X
為了達(dá)到上面兩種防護(hù)能力的要求， 要對
電氣設(shè)備外殼的接臺面采取密封措施。在英國
標(biāo)準(zhǔn)中， 規(guī)定了幾種接合面形式， 即平面接合
面， 止口接合面， 錐形接臺面 螺紋接合面和
襯墊接臺面。一般說來， 接臺面的寬度不得小
于3～ 5mm， 并要求按臺面配合緊密。對操
縱桿和軸與外殼的配合處， 也要采取密封措
施，可采用適當(dāng)長度的襯套， 迷宮式、隔離密
封等幾種形式。
另外， 列電氣連接， 電纜引^ 裝置和一些
專用電氣設(shè)備， 如熔斷器、插銷、燈具等均規(guī)
定了一些特殊要求
· 還有， 如電氣設(shè)備的外殼采用輕合金材料
(如鋁臺金)、非金屬材料(如塑料)時(shí)，。研
應(yīng)考慮防止摩擦火花或靜電集聚引燃可燃性粉
塵的危險(xiǎn)性， 需采取一些防護(hù)措施。
粉塵危險(xiǎn)場所用電氣設(shè)備應(yīng)進(jìn)行必要的試
驗(yàn)， 這些試驗(yàn)項(xiàng)目包括。外殼最高表面溫度的
測定、．沖擊試驗(yàn)?趺落試驗(yàn)(對攜帶式電氣設(shè)
備)，熱劇變試驗(yàn)(對燈具的玻璃零件及電氣
設(shè)番的觀查窟)、電纜引八裝置的夾緊試驗(yàn)，
加熱頹處理， 降溫冷卻預(yù)處理(均對塑料外殼
及塑料外殼零件)。
在設(shè)計(jì)粉塵防爆電氣設(shè)備外殼時(shí)， 還應(yīng)采
取措施，科防止粉塵在外殼表面上的堆積，并
應(yīng)便于對外殼表面進(jìn)行請掃。
應(yīng)當(dāng)著重指出的是。粉塵不同于氣體或蒸
汽，不能采取擴(kuò)散或通風(fēng)的方法來消除， 因?yàn)?
這樣做可能會產(chǎn)生粉塵云或加劇粉塵層的形
成， 反而增加了危險(xiǎn)性。比較妥善的方法是采
取機(jī)械涂塵的方法， 即將粉塵收集起來處理
棒 ．
一3 一
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四、電氣設(shè)備的選用
為了保證工作于粉塵危險(xiǎn)場所的電氣設(shè)備
不會引燃可燃性粉塵， 直當(dāng)對電氣設(shè)備進(jìn)行正
確選用，一般應(yīng)遵循下面幾條原則：
I．依據(jù)場所分類進(jìn)行選用，
2．依據(jù)可燃性粉塵的性質(zhì)進(jìn)行選用I
3．依據(jù)電氣設(shè)備外殼的最高表面溫度進(jìn)
行選用。
對于Z區(qū)(1 O區(qū))， 應(yīng)選用具有塵密外殼
的電氣設(shè)備， 即其防護(hù)能力應(yīng)為IP 6 x’ 對于
Y區(qū)(11區(qū))， 則應(yīng)選用具有防塵外殼的電氣
設(shè)備， 即其防護(hù)能力為IP 5 X。
對子爆炸性粉塵和可燃性導(dǎo)電粉塵的危險(xiǎn)
場所， 應(yīng)選用防護(hù)能力，’JIP 6x的電氣設(shè)備，
對于可燃牲非導(dǎo)電粉塵則可選用防護(hù)能力為
IP 5X的電氣設(shè)備。
當(dāng)依據(jù)電氣設(shè)備外殼的最高表面溫度選用
電氣設(shè)備時(shí)， 電氣設(shè)錳外殼的最高表面溫度必
須低于相應(yīng)的可燃性粉塵的最低引燃溫度， 同
時(shí)， 要考整一個(gè)臺理的安全系數(shù)。在英國標(biāo)準(zhǔn)
中是這樣規(guī)定的； 為了得到合理的安全系數(shù)，
建議按電氣設(shè)備外殼上所標(biāo)志的最高表面溫度
低于下述數(shù)值來選用電氣設(shè)備。
a．低于相應(yīng)的可燃性粉塵與空氣的混合
物(云霧狀) 引燃溫度的三分之二。
b
． 低于相應(yīng)厚度為5 mm的可燃性粉塵
層的引髂溫度75K。 ，
上述幾點(diǎn)， 是選用可燃性粉塵危險(xiǎn)場所用
的電氣設(shè)備所應(yīng)遵守的原則。應(yīng)當(dāng)指出的是，
到目前為止， 世界上的大多數(shù)國家， 包括我國
在內(nèi)， 還沒有制造生產(chǎn)粉塵危險(xiǎn)場所專用的防
爆電氣設(shè)備。麗是采用在可燃性氣體或蒸汽危
險(xiǎn)場所使用的防爆電氣設(shè)備進(jìn)行代用。對這個(gè)
問題，IEC曾進(jìn)行專門研究。我國的化工設(shè)計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)CDs0A 4—83 工企業(yè)爆炸耜火災(zāi)危險(xiǎn)
場所電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》 p， 也給出了代用裘
(見表2)?，F(xiàn)在看來， 這種代用有一定的意
義， 但并不十分科學(xué)， 隨著粉塵防爆電氣技術(shù)
的不斷完善和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，將米這種代用
肯定會被取消。
另外， 許多國家在其標(biāo)準(zhǔn)中均明確說明。
在老爭塵危險(xiǎn)場所，盡量不要使用攜帶式電氣設(shè)
備和移動式電氣設(shè)備。
五 關(guān)于粉塵防爆電氣設(shè)備標(biāo)
準(zhǔn)的一些情況介紹
上面已經(jīng)指出， 粉塵防爆電氣技術(shù)的研究
起步較晚， 目前在國際上述沒有形成統(tǒng)一的意
見。從國 的一些標(biāo)準(zhǔn)情況看， 制訂粉塵防爆
電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的國家不多， 目前只有美國，加
拿大、澳大利亞和英國有正式標(biāo)準(zhǔn)。IEC和聯(lián)
邦德國的標(biāo)準(zhǔn)還只是草案。另外， 這類標(biāo)準(zhǔn)的
歷史不長。美國、加拿大是在3O年代發(fā)布的，
澳大利亞是在6O年代發(fā)布的， 而英國則在
i 985、l 988年兩年發(fā)布了兩個(gè)關(guān)于粉塵防爆電
氣設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。IEC的草案是在1 985年發(fā)布的。
從這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)看， 英國的標(biāo)準(zhǔn)比較完整，
也比較成熟， 對一些問題的規(guī)定， 也很細(xì)致。
英目的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)BS6467“?att 1” l 985Ⅸ可
燃性粉塵環(huán)境用外殼防護(hù)武電氣設(shè)備第一部
分 電氣設(shè)備技術(shù)要求》和BS6467。Par t 2
i988“可燃性粉塵環(huán)境用外殼防護(hù)式電氣設(shè)
備第二部分電氣設(shè)備選擇，安裝及維護(hù)導(dǎo)
則*構(gòu)成了粉塵防爆電氣設(shè)備從設(shè)計(jì)、制造、
試驗(yàn)、選用．安裝和維護(hù)逸一系列工作的全套
規(guī)范 這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)很值得我們在實(shí)際工作中參
考。
IEC的草案不十分成熟， 存在的問題也很
多。主要是由于在粉塵防爆這一技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，
許多問題到目前為止還沒有形成統(tǒng)一的看法，
一些國家堅(jiān)持自己的意見。如掰塵分類、引燃
溫度的測定和防塵試驗(yàn)方法等， 在一些國家的
標(biāo)準(zhǔn)中有不同的規(guī)定。而IEC將這些不同的看
法同時(shí)列八了草案中， 所以這份草案現(xiàn)巳遭到
一些國家的反對。
我國的粉塵防爆電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)目前正處于
制訂之中， 主要參考了日本產(chǎn)業(yè)安全研究所編
制的技術(shù)指南 工廠電氣設(shè)備防爆指南(粉塵
防爆I 982)》?，F(xiàn)行的規(guī)程中， 只有化工設(shè)計(jì)
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標(biāo)準(zhǔn)《化工企業(yè)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場所電力設(shè)計(jì)
技術(shù)規(guī)定》，~]CD90A 4—8 3對粉塵防爆的
～ 些問題作了簡單的規(guī)定。
六、有關(guān)的主要分岐點(diǎn)和今后
的研究方向
1． 在電氣設(shè)備外殼接合面的結(jié)構(gòu)參數(shù)上
存在著不同點(diǎn) 英國、日本不允許平面接臺面
有間隙存在， 但美國則允許其存在一定的間隙

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