垃圾焚燒發(fā)電廠電氣防爆設計淺析

邱睿

摘 要：隨著國家對于環(huán)境保護要求的提高，垃圾處理日漸成為大家所關注的課題，而垃圾焚燒發(fā)電技術成為主流趨勢得以推廣。在垃圾焚燒發(fā)電工程建設中，電氣防爆設計往往被設計方所忽視，容易造成運行隱患或資金浪費。本文針對垃圾焚燒發(fā)電廠電氣防爆設計原則及存在問題進行簡要分析和討論。

關鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電廠；電氣設備；防爆設計

1.電氣防爆設計簡介

電氣防爆設計即適用于有爆炸危險性區(qū)域內的相關電氣系統(tǒng)和設備的設計。

爆炸大致可分為物理和化學兩種，壓力容器、管道等由于產(chǎn)品質量、施工工藝或運行因素可能導致發(fā)生物理爆炸，本文主要針對垃圾焚燒發(fā)電廠內的化學性爆炸環(huán)境的電氣設計進行簡要分析。

1.1防爆區(qū)域

防爆區(qū)域是進行電氣防爆設計必須識別因素，指在運行過程中可能成為爆炸性環(huán)境的區(qū)域。爆炸性環(huán)境指在大氣條件下，可燃性物質以氣體、蒸汽、粉塵、薄霧、纖維或飛絮的形式與空氣形成的混合物，被點燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境。依照GB50257-2014《電氣裝置安裝工程 爆炸和火災危險環(huán)境電氣裝置施工及驗收規(guī)范》劃分為以下六類：

0區(qū) 連續(xù)出現(xiàn)或長期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境

1區(qū) 正常運行時可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境

2區(qū) 正常運行時不太可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境，或即使出現(xiàn)，也僅是短時存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境

20區(qū) 空氣中可燃性粉塵云持續(xù)的或長期的或頻繁的出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境的區(qū)域

21區(qū) 正常運行時，空氣中的可燃性粉塵云很可能偶爾出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境的區(qū)域

22區(qū) 正常運行時，空氣中的可燃性粉塵云一般不可能出現(xiàn)于爆炸性環(huán)境中的區(qū)域，即使出現(xiàn)，持續(xù)時間也是短暫的

對于爆炸區(qū)域的防爆措施，禁止明火等是勿需贅述的，但垃圾焚燒發(fā)電廠作為一個高度自動化且復雜的系統(tǒng)，大量電氣設備運行于爆炸性環(huán)境中是必然的。電氣設備在運行過程中會有發(fā)熱乃至電火花產(chǎn)生，在一定條件下便會引燃爆炸性環(huán)境，對人員和設備造成重大安全威脅。因而，防爆電氣設備的使用就非常必要了。

1.2防爆電氣設備

防爆電氣設備是在規(guī)定條件下不會引起周圍爆炸性環(huán)境點燃的電氣設備，一般分為本質安全型、隔爆型和增安型電氣等。本質安全型“i”指將暴露于爆炸性氣體環(huán)境中設備內部和互連導線內的電氣能量限制到低于可能由火花或熱效應引起點燃的程度。隔爆型“d”指具有隔爆外殼的電氣設備，隔爆外殼能承受已進入外殼內部的可燃性混合物內部爆炸而不損壞，并且通過外殼上的任何接合面或結構孔不會引燃一種或多種氣體或蒸氣所形成的外部爆炸性環(huán)境增安型電氣設備“e”是一種對在正常運行條件下不會產(chǎn)生電弧、火花的電氣設備。

根據(jù)工程運行條件準確劃分出防爆區(qū)域并在該區(qū)域中選用相應的防爆電氣設備是電氣防爆設計的關鍵。

2.垃圾焚燒發(fā)電廠防爆設計原則

不同于燃煤火力發(fā)電廠，垃圾焚燒發(fā)電廠由于燃料的特殊性使其運行環(huán)境非常特殊。隨著如今垃圾焚燒發(fā)電廠機組日處理量的增大，相應的廠內垃圾存儲量也一同增大。由于我國現(xiàn)今垃圾分選體系并不完善，垃圾成分復雜，在運輸和存儲過程中會產(chǎn)生諸如甲烷、氨氣和硫化氫等可燃氣體，因而垃圾運輸、儲存和處理的區(qū)域均有可能成為爆炸性環(huán)境。設計者需要明晰項目防爆區(qū)域并做好相關電氣防爆設計。

2.1垃圾焚燒發(fā)電廠爆炸性環(huán)境危險源識別

在垃圾焚燒發(fā)電廠，能形成爆炸性環(huán)境的主要物質來源于以下幾個方面：一是垃圾所產(chǎn)生的可燃氣體，二是常規(guī)煙氣凈化所需使用的氨水（氣），三是用于點火助燃的燃油等。因此原則上涉及上述系統(tǒng)的區(qū)域均應劃分為防爆區(qū)域。

2.2 項目實例

以安徽某項目為例，該生活垃圾焚燒發(fā)電廠設計方案中的防爆區(qū)域主要有垃圾卸料平臺、垃圾貯坑、滲瀝液收集池、滲瀝液處理站、除臭機房、氨水存儲區(qū)、燃油儲存區(qū)和蓄電池間等。

3.現(xiàn)存問題

3.1 設計劃分不明確

在施工圖設計中，涉及到防爆區(qū)域劃分的專業(yè)可能涉及電氣、水工、消防、暖通和機務等，而在實際設計中經(jīng)常會發(fā)生各專業(yè)設計方案中對于防爆區(qū)域的認知不同，即在工程設計中沒有明確統(tǒng)一的防爆區(qū)域劃分。這便會造成后續(xù)設備采購、現(xiàn)場施工乃至投產(chǎn)運行后的諸多不便。因此，要想做好方案設計，首先應明確防爆區(qū)域劃分。

另外，相對于燃煤火力發(fā)電廠，垃圾焚燒發(fā)電廠發(fā)展時間較短，對于設計資質要求較低，且相關技術和規(guī)范并不健全，各家設計公司都是憑著以往積累的經(jīng)驗進行設計，這就容易造成由于危險源識別不明而導致設計錯誤發(fā)生。

3.2防爆區(qū)域評定不具體

劃分明確應做防爆設計的區(qū)域后，還應對各個危險區(qū)域進行評定，以區(qū)分是“0區(qū)”、“1區(qū)”還是“2區(qū)”等。在工程建設中，很多設計公司對此項工作并不重視，認為只要劃分了危險區(qū)域并在該區(qū)域進行常規(guī)防爆設計即可。然而，這種“通用”的設計往往是不合適的。如在“2區(qū)”選用本質安全型電氣設備會提高工程造價，導致不必要的浪費；而在“0區(qū)”選用隔爆型就可能對生產(chǎn)運行留下隱患。

例如，在某生活垃圾焚燒發(fā)電項目中，在除臭機房的方案設計中，整個房間選用設備均為本質安全型。除臭風機作為垃圾焚燒發(fā)電廠停爐期間的臨時措施，屬于不經(jīng)常運行設備，且機房內還有軸流風機，仍將房間內的電控柜等設備選擇為本質安全型是沒有必要的。

由此可見，僅劃分出防爆區(qū)域就進行設備選型是不充分的。根據(jù)生產(chǎn)運行情況具體分析，正確的評定危險區(qū)域并選用與之相適應的防爆等級和類型的電氣設備是必要的。

3.3設計方案與科技發(fā)展不同步

垃圾焚燒發(fā)電廠設計傳承自火力發(fā)電廠，方案經(jīng)過幾十年的發(fā)展形成了很多定勢思維，而隨著科技的日新月異，許多設計方案甚至是規(guī)范要求在如今看來其實已經(jīng)不適應如今的市場了。例如，垃圾焚燒發(fā)電廠一般都設有蓄電池室，作為事故失電時的UPS電源。常規(guī)的設計中，蓄電池室的通風、照明設備等均為防爆電器?，F(xiàn)今隨著科技的成熟，密封型免維護蓄電池技術已十分成熟，蓄電池室早已不是曾經(jīng)那個揮發(fā)著氫氣等可燃氣體的危險區(qū)域了。因此，蓄電池室是否還必須劃分為防爆區(qū)域是值得商榷的。設計者既要秉持著安全的紅線意識，又應適應科技的發(fā)展，使設計方案更加貼近工程。

4.結束語

在垃圾焚燒發(fā)電廠項目設計中，防爆電氣設計所占比重很小，但由于垃圾焚燒發(fā)電項目的特殊性，這一“小專業(yè)”往往關系著人員和系統(tǒng)運行的安全，是不容忽視的。在設計工作中，各相關專業(yè)設計人員應協(xié)同配合，做到精確識別危險源，準確劃分防爆區(qū)，合理選型設備，能夠在保證安全的前提下，提高社會和經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]廖湘琴；淺談爆炸危險環(huán)境的電氣設計[J]；福建建設科技；2012，01：51-52

[2]楊紹偉；關于爆炸危險環(huán)境電氣設計的探討[J]；有色金屬設計；2013，01：39-42