关键词：爆炸危险环境，化工企业，电气设计
0.概述
在化工企业中，许多生产装置的物料介质是具有爆炸、火灾危险的，在其生产、加工和储运过程中不可避免的会出现爆炸性混合物或火灾危险物质。而电气设备和线路在运行过程中因过载、短路漏电、电火花或电弧等产生的火源常常是引起爆炸事故的原因之一，因此，化工企业与普通场所的电气设计相比，在电气安全方面有较高的要求。设计人员的责任就是根据爆炸危险场所的等级和危险介质的级别和组别，经济合理地选用适当的防爆电气设备或采取措施降低防爆等级。
1.爆炸危险环境的基本概念
爆炸危险环境指含有爆炸性混合物的环境，分为爆炸性气体环境和爆炸性粉尘环境。按爆炸性混合物出现的频繁程度和持续时间，将爆炸性气体环境划分为0、1、2区，爆炸性粉尘环境划分为10和11区。在化工企业中多为爆炸性气体环境，其中2区较为常见。
2.引起爆炸的三个基本条件
2．1释放源
可释放出能形成爆炸性混合物的物质所在的位置或地点称为释放源。密闭容器和通道本身不视作释放源，当事故情况或在正常操作过程中产生易爆可燃物质外溢时，则被看作释放源。释放源应按易燃物质的释放频繁程度和持续时间的长短进行分级。
2.2点燃源
烟头、撞击火花、明火、化学反应热、热物体表面等都可以起到点燃作用，成为点燃源。而电气控制设备，如灯开关、磁力起动器等在分合过程中产生的电弧以及电气设备表面的热积累都是可能的点燃源。在电气设计中最重要的是要防止因电气设备导致点燃的问题。
2.3爆炸浓度
爆炸性气体、蒸气、粉尘等要与空气混合成一定比例，才能形成爆炸性混合物，这种比例称作爆炸浓度。当混合物浓度超过爆炸浓度上限或低于爆炸浓度下限时，都不能被点燃。释放源、点燃源和爆炸浓度构成了爆炸的三个基本条件，缺少其中任何一个条件时，均不能形成爆炸。因此，电气设计中的防爆措施应当从这三个方面来考虑。
3.电气防爆安全设计要点
3.1防爆厂房内电气设备的选型
3.1.1防爆电气设备的分类
目前我国的防爆电气设备类型共有以下几种：隔爆型、增安型、本质安全型、正压型、充油型、充沙型、无火花型和特殊型，其防爆原理主要是消除或控制电气设备产生的火花、电弧和高温。一般来说化工企业的防爆电气设备主要是选择隔爆型、增安型和正压型。
3.1.2爆炸性混合物的分级分组
爆炸性气体混合物按最大实验安全间隙和最小点燃电流分为ⅡA、ⅡB、ⅡC级，最大实验安全间隙和最小点燃电流越小，危险性越大。按引燃温度的高低，分为T1、T2、T3、T4、T5、T6六组。爆炸性粉尘混合物根据引燃温度的高低，分为T11、T12、T13三组。
3.1.3设备选型
选型前通常先要正确分析爆炸性气体混合物的分级分组及爆炸危险区域的分区。由工艺等专业设计人员提供各种可燃性危险物质明细表及其特性，如：可燃性物质的名称、化学成分、闪点、爆炸下限、气体或蒸气与空气的相对密度、点燃温度、级别与温度组别等，并提供各区域的释放源明细表，如释放源位置、释放源等级等，电气设计人员可根据上述条件及《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058—92中相关要求划分爆炸危险区域并选择相应的防爆电气设备。论文大全，爆炸危险环境。选用的防爆电气设备级别和组别，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。论文大全，爆炸危险环境。当存在有2种以上爆炸性气体混合物时，应按危险程度高的级别和组别选用防爆电气设备。
3.2防爆厂房配电线路设计
防爆厂房内电气配线是很重要的一环，由于配线施工较为隐蔽，不容易检查，往往又成为最薄弱的环节，防爆设备如果没有正确的配线将会失去防爆的意义。化工企业防爆厂房内配电线路所用电缆或导线一般采用铜芯材质。当易燃物质比空气重时，电气线路应在较高处敷设或直接埋地，架空敷设采用电缆桥架。电缆沟敷设时沟内应填砂，并有排水措施。当易燃物质比空气轻时，电气线路在较低处敷设或采用电缆沟敷设。在爆炸危险场所中使用的电缆不能有中间接头。除连接隔爆设备导管中或本安电路中导线外，导线连接应通过压紧连接、牢固的螺钉连接、熔焊或钎焊方式进行。配线用钢管应采用低压流体输送用镀锌焊接钢管，在钢管与电气设备的连接处宜采用防爆挠性连接管。敷设电气线路的沟道、电缆或钢管，所穿过的不同区域之间墙或楼板的孔洞，应采用非燃性材料严密堵塞。在进入电气设备如电机、灯具、开关、按钮等钢管配线的电气线路，必须在进口处做好隔离密封；直径50mm以上钢管距引入接线箱450mm以内处，以及直径50mm以上钢管每距15m处，均应做好隔离密封；相邻的爆炸性气体环境1区、2区之间，爆炸性气体环境与相邻的其他危险环境或正常环境之间，也应做好隔离密封。在进行密封时，密封内部应用纤维做填充层的底或隔层，以防密封混合物流出，填充层的有效厚度必须大于钢管内径。密封的作用主要在于隔离，因此密封点取在高危险区与低危险区隔墙处的低危险区一侧。
爆炸危险环境内绝缘导线和电缆的允许载流量，不应小于熔断器熔体额定电流或自动开关长延时过电流脱扣器整定电流的1.25倍，引向1kV以下鼠笼型感应电动机支线的长期允许载流量，不应小于电动机额定电流的1.25倍。论文大全，爆炸危险环境。论文大全，爆炸危险环境。在爆炸性气体环境1区和爆炸性粉尘环境的l0区内。论文大全，爆炸危险环境。单相网络中的相线及中性线均应装设短路保护，井使用双极开关同时切断相线及中性线。论文大全，爆炸危险环境。对3～10kV电缆线路，宜装设零序电流保护；在爆炸性气体环境1区和爆炸性粉尘环境的l0区保护装置宜动作于跳闸，在气体环境2区和粉尘环境的11区宜动作于信号。
3.3防爆厂房防雷接地及等电位连接设计
根据GB50057—94《建筑物防雷设计规范》，化工企业防爆厂房防雷一般应划分为一类防雷建筑物或二类防雷建筑物。一类防雷应设独立避雷针或设不大于5m×5m或6m×4m架空避雷网格保护；二类防雷一般在建筑物屋面上设不大于10m×10m或12m×8m避雷网保护，同时应认真对待露天储罐上排放爆炸危险气体、蒸气的放散管、呼吸阀、排风管等的防雷，这些部位应和工艺设计人员确认是否加装阻火器，若罐体壁厚不小于4mm且加装阻火器时可利用罐体本身作为接闪器，否则应增设避雷针保护。
为防雷电波侵入，当低压线路全线采用电缆直埋时，在人户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上；当电源电缆自架空线引入时，在电缆与架空线连接处应设避雷器，避雷器、电缆金属外皮、钢管、绝缘子铁脚和金具等应连接在一起接地，其冲击接地电阻要求小于10Ω。为防雷电感应，平行敷设管道、构架或电缆金属外皮等长金属物，其净距小于100mm时，应采用金属线跨接，跨接间距不应大于30m；交叉净距小于100mm时，其交叉处也应跨接。为了预防不同电位金属件之间的电荷释放而产生电火花，防爆厂房内一定要采用等电位连接措施。通常采用在厂房土建柱上预埋钢板(距地或楼板0.3m处)，该预埋钢板锚筋通过柱内两根主筋与厂房基础接地网钢筋焊连，且也通过各楼层圈梁内两根主筋互相焊连，以构成等电位连接，厂房内各种金属设备、管道、构件、泵及平台等采用25×4镀锌扁钢就近与柱上预埋钢板焊连。防爆厂房的防雷接地、工作接地、重复接地、防雷电感应接地及防静电接地一般共用一个接地装置(独立避雷针、避雷网除外)，接地电阻要求不大于4Ω。
4.结束语
化工企业防爆厂房的电气设计，要严格遵守设计规范的要求，同时也需要考虑企业自身的生产工艺特点，针对形成爆炸的基本条件来采取完整的防范措施，才能做到既经济又有效。
关键词：火警系统；系统构架；探测器；接口
中图分类号：U260.4+23文献标识码：A文章编号：
引言：南京中电集团某公司投资超百亿元在南京建设薄膜晶体管液晶显示器件（TFT-LCD）生产线项目，项目规划阵列、成盒、模组厂房及配套设施，设计生产能力达8万片/月玻璃基板。本期建筑面积约33万立方米，为了早期发现和通报火灾，及时通知人员疏散和灭火，预防和减少人员伤亡，设计火灾自动报警及联动控制系统。本文仅对项目火灾报警的探测部分进行讨论，不涵盖具体联动内容。
一、火警系统定性以及内容
项目主要建筑中，LCD厂房、LCM厂房、动力中心和无机化学品输送站火灾危险性类别为丙类，根据（GB50116-98）要求，设置火灾报警系统，保护对象等级为二级，采用重点监测的方式。特气输配站和有机化学品输送站生产类别为甲类，根据规范（GB50116-98）要求，设置火灾报警系统，保护对象等级为一级，采用全面监测的方式。
内容涵盖火灾报警及联动控制系统、极早期空气采样烟雾报警系统、可燃气体报警系统。
二、系统构架
火警控制中心设置在动力中心一层专用的消防及应急监控中心。系统选用西门子FD720产品进行设计，具有分布智能集中报警的功能。本次设计共使用12台火警控制器，其中LCD厂房9台，LCM厂房1台，动力中心1台，食堂栋1台；动力中心另配置火警联动控制柜2套。所有火警控制器通过控制器总线（光缆）形成环形网络，并通过网络接口模块CK11进入中央管理系统，对系统进行图形化管理，系统配置管理计算机及配套管理软件。
各控制器通过现场总线（火警总线）连接回路卡与探测器及其它现场部件，总线采用环形布置方式，提高线路可靠度。每回路最多连接126只智能探测器以及编码模块，本次设计每回路预留至少20%总线容量。火警系统DC24V控制电源电缆分二路，一路为总线设备(模块、火灾显示盘等)工作电源；另一路为外控电源，为防火阀、电动风阀、排烟防火阀、电磁阀等直流工作设备供电。每台火警控制器配套联动电源，引出电源电缆仅覆盖其周边范围内用电设备，不与其他火警控制器电源搭接。
各建筑直线联动控制电缆，如排烟风机硬线控制电缆和消防泵控制电缆，由火警控制中心联动控制盘集中引出，在控制中心集中管理。各建筑火警电话电缆由火警控制中心电话主机集中引出大对数电缆至各建筑分控制器，再由分控制器引电话电缆至各使用点。
三、系统设计
1，探测器设置
办公室、动力房、更衣室以及非洁净生产区等一般环境房间设置点式编码智能光电感烟探测器。动态UPS间、油箱间等房间设置编码智能感温探测器；柴油发电机房层高超8米，设置编码智能烟温复合探测器。CIM室、消防兼应急监控中心和FMCS监控室工作层、架空地板下以及吊顶上等气体灭火保护区域均设置编码智能光电感烟探测器和编码智能感温探测器。LCD厂房和LCM厂房洁净室以及吊顶上、变配电站以及动力中心配电室均设置设置极早期空气采样探测器。LCM厂房部品仓库、成品仓库开间大，梁净高超600，设置一般（非极早期）空气采样探测器（VLW）。LCD厂房工艺设备CAK,WRM,光刻胶供给内部设置感温探测器，以便联动设备内部气体灭火装置，该部分探测器由设备厂商自带。可能散发可燃气体区域设置火焰探测器，如氢气纯化间、药液保管室、硅烷室、氨气室、有机化学品储藏间等房间。叉车充电室设置防爆感烟探测器，硅烷室、磷烷室设置雨淋系统，配套防爆感温探测器和防爆火焰探测器。
2，系统联动
系统联动涉及建筑、给排水、暖通、电气以及工艺等相关消防设施的控制，本次不展开详细讨论。
四、接口及预留
火警系统设计中，与一些独立的相关系统间存在联动关系，需要明确各自的接口方式。
特气接口：火警系统在特气输配站预留20只输入模块（1输入）和20只控制模块（1输入/1输出）作为对特气包商的接口，接收特气报警主机输出的气体浓度高限报警信号、故障信号以及输出信号联动相关阀门、报警器等
天然气接口：火警系统在LCD厂房一层预留3个输入模块接收天然气报警主机输出的高限报警信号和故障信号。
安防接口：火灾时，火警系统通过控制模块送信号至相关区域现场门禁智能控制卡释放相关门禁门锁，现场门禁智能控制卡在各建筑各层分散设置，门禁对应的控制模块设置在其附近的模块箱内。火灾时，火警系统通过控制模块激活LCD厂房洁净室内特气使用点摄像机（共十四个）信号，火警控制中心预留30只控制模块作为摄像机按片区启动的接口，配套详细的片区分配要求。
广播接口：火灾时，火警系统通过控制模块控制广播线路现场音量调节开关调节到应急线路接通状态。火警控制中心设置101只控制模块分别对应广播100个回路以及总的启动信号。火灾时，按广播回路控制相关区域应急广播启动。
VESDA接口：火警系统为每一个现场空气采样探测器配置2只输入模块，接收其高限报警和故障信号。火警主机与极早期空气采样监控主机均设置在消控中心，通过信号总线进行通讯。
FMCS接口：火警主机设置网络接口(RJ45)，通过行政网络传输至FMCS数据库进行集中管理。火警系统的动作不受FMCS制约。
五、系统电源的供应
火灾报警及联动控制系统、气体报警系统采用消防电源供电，在控制机柜附近设置末端互投箱，分别从市电和动态UPS专线引来电源电缆。VESDA现场空气采样探测器由VESDA系统集中供应DC24V电源，设计中选用产品已经通过公安部消防产品合格评定中心认可的电源仅有7A的输出规格，故考虑一路电源服务不超过4台探测器。
六、安装要求
本次设计通信各系统所用钢管为镀锌焊接钢管，钢管规格满足《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3091-2008）要求。火警和气体报警线路所穿保护管涂防火涂料并保证涂层厚度（敷设在不燃烧结构层内，且埋深大于3cm除外）。预留管进建筑在+0.3米高处预留接线箱一个（接线箱尺寸由施工单位根据引入管数量确定）。
弱电设备设置在室外，管线出屋面或建筑基础作好防水处理，室外设备外壳防护等级不低于IP55。管线穿越变形缝、防火分区、防腐、防潮区域做相应处理，管线穿越有防火要求的墙体、楼板、吊顶时应做防火封堵。防爆区域内所有设备均满足厂房防爆要求，所有管线均应做防爆处理。本工程防爆区域爆炸性气体的级别和组别为ⅡAT1，所选用的防爆电气设备的级别和组别不应低于该级别和组别。
参考文献：
[1]建筑设计防火规范GB50016-2006中华人民共和国建设部
[2]火灾自动报警系统设计规范GB20116-98中华人民共和国建设部
[3]电子工业洁净厂房设计规范GB50472-2008中华人民共和国建设部
石油、天然气及其产品作为石油化工生产的原料，存在一定的危险性。这些石油化工产品大部分都属于易燃烧易爆炸的物品，如果所在环境有一点火花，那后果不堪设想。而电气设备在运行过程中就特别容易产生火花，例如：漏电、短路、静电、电火花等等，都特别容易产生火花。而这些火花的产生就很可能引起爆炸或火灾，这样不仅仅会给企业带来巨大的财务损失，更重要的是会让企业员工的生命安全受到威胁。因此，石油化工企业在电气安全方面要比普通场所的电气设计要求高得多，爆炸和火灾这么危险的存在，让我们不得不时时刻刻警惕，注意安全，注意防范。我们必须把防爆安全放在首位，然后再去考虑设计方案。
1石油化工企业电气防爆区域划分
我们不能因为石油化工企业里有易燃易爆品，就把整个企业整个工厂就都划分为爆炸危险区域，这是一种十分不合理的做法。我们要用合理的、科学的方法来划分爆炸危险区域。根据不同等级的危险区域，在进行下一步的安排。只有充分了解电气防爆区域等级，我们才可以作出合理的防爆设计。
1.1根据危险源进行划分
查看生产工厂中是否存在易燃易爆炸的危险物品，这是划分爆炸危险区域的前提条件。如果有这些易燃易爆炸的危险物品的话，我们就要对这个区域进行保障，加大监管防范力度，来确保安全。如果没有，我们也不可掉以轻心，我们也应当做好防备，以防万一。
1.2根据性质和级别进行划分
爆炸危险区域按爆炸物的性质进行分类，一般来说我们会分为气体类、液体类、粉尘类三大种类，当然也会出现混合物。至于分级，一般会按爆炸物持续的时间、出现的次数、危险的程度来分为三个等级。
1.3根据危害程度进行划分
仔细查看爆炸危险区域所处的位置和周围的环境及条件，看它周围都是怎样的建筑物，是否存在另一个爆炸危险厂房。它的通风条件如何，周围所处环境是否允许通风，通风是对爆炸危险区域有好处，还是有坏处？如果爆炸燃烧时会释放有毒气体，那么是否会造成无法想象的后果。如何通风，通风的条件怎样，都是我们需要考虑的方向。它周围是否有阻碍物，又或者周围是否有其它危险的厂房。
2石油化工企业电气防爆设计
2.1电气防爆设计及设备选型
在电气设备使用过程中，很可能会出现电弧或电火花的外泄，为了防止这种情况的发生，我们要努力降低电气设备表面的温度，石油化工企业防爆厂房的选择一般分为三种，隔爆型、增安型、还有正压型。还有在电气设备选型前，我们一定要正确的查看和分析爆炸危险区域的等级，还有爆炸危险物品的种类和分级。通过这些条件限制，我们尽量选择相对合适，符合生产环境的电气设备。而我们必须知道我们所选择的电气设备的级别和组别，不能低于石油化工生产环境以及爆炸危险品的级别和组别，如果爆炸危险物品存在两种或两种以上的混合物，那么我们就该选择的电气设备的防爆级别较高的。
2.2电气防爆设计的细节
电气防爆设计就必然会有配线设计，所以配线的质量一定要采用特别好的，可以采用阻燃的或者防爆的电缆，来确保以后的安全生产。由于配线的放置特别隐蔽，又不容易检查，所以这个步骤往往让人忽略。假设我们有好的电气设备，但我们却没有好的配线来配合启动运用它，那么再好的电气设备也会失去它存在的意义。首先我们要确保配线的型号，选择合适的尤为重要，其次是电线入口的处理，电气的线路应该直接埋地或者放置在较高处，当然要考虑实际情况和危险爆炸物的状态。最后所有电气配线中间都不要有接头，以免日后不必要的麻烦。
3爆炸危险区域加强通风设计
有时有效的通风可以降低爆炸危险物的物质浓度，从而降低危险事故的发生。自然通风是基于建筑物的设计而产生的，事后是无法靠人工改变的，而人工通风和局部人工通风可以靠专业的通风设计人员来改变的。有效的通风方法无疑是以上总结的三点。防爆设计不仅仅要靠电气防爆设备，有时也要考虑周围环境的影响。
4静电处理设计
在石油化工厂房里有很多的电气设备、金属容器、金属管道、操作设备等等，都特别容易产生静电。为了预防不产生静电，首先工作人员都要穿防静电服，先确保工作人员的人身安全，然后整个厂房都要采取静电接地的措施，防爆厂房内各种设备都可以直接与静电接地的线做可靠的电气连接，尽量避免静电的产生。
5加强相关工作人员的培训
企业要举办一些活动和课程，来让自己的工作员工学习了解相关的知识，提高他们的安全意识，以及万一发生危险事故后的做法和对应措施。电气设备维保人员的基本素质和检测水平，这些都是特别重要的。良好的开头很重要，日后的维护更重要。所以加强对自身员工的培养，是很有必要的。