垃圾焚烧发电厂电气防爆设计浅析

邱睿

摘 要：随着国家对于环境保护要求的提高，垃圾處理日渐成为大家所关注的课题，而垃圾焚烧发电技术成为主流趋势得以推广。在垃圾焚烧发电工程建设中，电气防爆设计往往被设计方所忽视，容易造成运行隐患或资金浪费。本文针对垃圾焚烧发电厂电气防爆设计原则及存在问题进行简要分析和讨论。

关键词：垃圾焚烧发电厂；电气设备；防爆设计

1.电气防爆设计简介

电气防爆设计即适用于有爆炸危险性区域内的相关电气系统和设备的设计。

爆炸大致可分为物理和化学两种，压力容器、管道等由于产品质量、施工工艺或运行因素可能导致发生物理爆炸，本文主要针对垃圾焚烧发电厂内的化学性爆炸环境的电气设计进行简要分析。

1.1防爆区域

防爆区域是进行电气防爆设计必须识别因素，指在运行过程中可能成为爆炸性环境的区域。爆炸性环境指在大气条件下，可燃性物质以气体、蒸汽、粉尘、薄雾、纤维或飞絮的形式与空气形成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。依照GB50257-2014《电气装置安装工程 爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》划分为以下六类：

0区 连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境

1区 正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境

2区 正常运行时不太可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现，也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境

20区 空气中可燃性粉尘云持续的或长期的或频繁的出现于爆炸性环境的区域

21区 正常运行时，空气中的可燃性粉尘云很可能偶尔出现于爆炸性环境的区域

22区 正常运行时，空气中的可燃性粉尘云一般不可能出现于爆炸性环境中的区域，即使出现，持续时间也是短暂的

对于爆炸区域的防爆措施，禁止明火等是勿需赘述的，但垃圾焚烧发电厂作为一个高度自动化且复杂的系统，大量电气设备运行于爆炸性环境中是必然的。电气设备在运行过程中会有发热乃至电火花产生，在一定条件下便会引燃爆炸性环境，对人员和设备造成重大安全威胁。因而，防爆电气设备的使用就非常必要了。

1.2防爆电气设备

防爆电气设备是在规定条件下不会引起周围爆炸性环境点燃的电气设备，一般分为本质安全型、隔爆型和增安型电气等。本质安全型“i”指将暴露于爆炸性气体环境中设备内部和互连导线内的电气能量限制到低于可能由火花或热效应引起点燃的程度。隔爆型“d”指具有隔爆外壳的电气设备，隔爆外壳能承受已进入外壳内部的可燃性混合物内部爆炸而不损坏，并且通过外壳上的任何接合面或结构孔不会引燃一种或多种气体或蒸气所形成的外部爆炸性环境增安型电气设备“e”是一种对在正常运行条件下不会产生电弧、火花的电气设备。

根据工程运行条件准确划分出防爆区域并在该区域中选用相应的防爆电气设备是电气防爆设计的关键。

2.垃圾焚烧发电厂防爆设计原则

不同于燃煤火力发电厂，垃圾焚烧发电厂由于燃料的特殊性使其运行环境非常特殊。随着如今垃圾焚烧发电厂机组日处理量的增大，相应的厂内垃圾存储量也一同增大。由于我国现今垃圾分选体系并不完善，垃圾成分复杂，在运输和存储过程中会产生诸如甲烷、氨气和硫化氢等可燃气体，因而垃圾运输、储存和处理的区域均有可能成为爆炸性环境。设计者需要明晰项目防爆区域并做好相关电气防爆设计。

2.1垃圾焚烧发电厂爆炸性环境危险源识别

在垃圾焚烧发电厂，能形成爆炸性环境的主要物质来源于以下几个方面：一是垃圾所产生的可燃气体，二是常规烟气净化所需使用的氨水（气），三是用于点火助燃的燃油等。因此原则上涉及上述系统的区域均应划分为防爆区域。

2.2 项目实例

以安徽某项目为例，该生活垃圾焚烧发电厂设计方案中的防爆区域主要有垃圾卸料平台、垃圾贮坑、渗沥液收集池、渗沥液处理站、除臭机房、氨水存储区、燃油储存区和蓄电池间等。

3.现存问题

3.1 设计划分不明确

在施工图设计中，涉及到防爆区域划分的专业可能涉及电气、水工、消防、暖通和机务等，而在实际设计中经常会发生各专业设计方案中对于防爆区域的认知不同，即在工程设计中没有明确统一的防爆区域划分。这便会造成后续设备采购、现场施工乃至投产运行后的诸多不便。因此，要想做好方案设计，首先应明确防爆区域划分。

另外，相对于燃煤火力发电厂，垃圾焚烧发电厂发展时间较短，对于设计资质要求较低，且相关技术和规范并不健全，各家设计公司都是凭着以往积累的经验进行设计，这就容易造成由于危险源识别不明而导致设计错误发生。

3.2防爆区域评定不具体

划分明确应做防爆设计的区域后，还应对各个危险区域进行评定，以区分是“0区”、“1区”还是“2区”等。在工程建设中，很多设计公司对此项工作并不重视，认为只要划分了危险区域并在该区域进行常规防爆设计即可。然而，这种“通用”的设计往往是不合适的。如在“2区”选用本质安全型电气设备会提高工程造价，导致不必要的浪费；而在“0区”选用隔爆型就可能对生产运行留下隐患。

例如，在某生活垃圾焚烧发电项目中，在除臭机房的方案设计中，整个房间选用设备均为本质安全型。除臭风机作为垃圾焚烧发电厂停炉期间的临时措施，属于不经常运行设备，且机房内还有轴流风机，仍将房间内的电控柜等设备选择为本质安全型是没有必要的。

由此可见，仅划分出防爆区域就进行设备选型是不充分的。根据生产运行情况具体分析，正确的评定危险区域并选用与之相适应的防爆等级和类型的电气设备是必要的。

3.3设计方案与科技发展不同步

垃圾焚烧发电厂设计传承自火力发电厂，方案经过几十年的发展形成了很多定势思维，而随着科技的日新月异，许多设计方案甚至是规范要求在如今看来其实已经不适应如今的市场了。例如，垃圾焚烧发电厂一般都设有蓄电池室，作为事故失电时的UPS电源。常规的设计中，蓄电池室的通风、照明设备等均为防爆电器。现今随着科技的成熟，密封型免维护蓄电池技术已十分成熟，蓄电池室早已不是曾经那个挥发着氢气等可燃气体的危险区域了。因此，蓄电池室是否还必须划分为防爆区域是值得商榷的。设计者既要秉持着安全的红线意识，又应适应科技的发展，使设计方案更加贴近工程。

4.结束语

在垃圾焚烧发电厂项目设计中，防爆电气设计所占比重很小，但由于垃圾焚烧发电项目的特殊性，这一“小专业”往往关系着人员和系统运行的安全，是不容忽视的。在设计工作中，各相关专业设计人员应协同配合，做到精确识别危险源，准确划分防爆区，合理选型设备，能够在保证安全的前提下，提高社会和经济效益。

参考文献

[1]廖湘琴；浅谈爆炸危险环境的电气设计[J]；福建建设科技；2012，01：51-52

[2]杨绍伟；关于爆炸危险环境电气设计的探讨[J]；有色金属设计；2013，01：39-42