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摘要：本文首先概述天然气及防爆电气技术要求，然后分析了电气设备材料的防爆特性，最后探讨电气设计中提高防爆安全的措施。
关键词：燃气锅炉房，电气防爆设计。
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
一、充分认识天然气，了解其优越性与危险性
天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体，相较于煤炭、石油等能源天然气具有热值高、洁净等优势。
天然气的热值约为8500 卡/标方，而在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。天然气燃烧后无废渣、废水产生，可以说高热值，低污染也是天然气代替传统意义上燃煤和燃油为主的传统型燃料的主要原因。
综上所述，燃气主要成分是：甲烷（CH4），无色、无味、可燃和微毒的气体。甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。甲烷燃烧产生明亮的蓝色火焰，它的总发热量为9560 卡/标方，净热值为8577 卡/标方。它的爆炸上限%(V/V)为15，熔点为-182.5℃，沸点为-161.5℃，闪点(℃)为-188，可以说是极易燃爆的一类气体。而天然气泄漏遇到明火、静电、闪电或操作不当等会发生爆炸，将在极短的时间内产生极高的温度和气压，能够造成很大的破坏力。而在气密性较好的局部空间内也可以致人缺氧、窒息，甚至死亡，给安全生产和生命财产带来不可估量的损失。
二、防爆电气技术要求
众所周知, GB5005892爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范中已指出: 对于处理、转运过程中可能出现易燃气体与空气混合形成爆炸性气體混合物的环境, 应进行爆炸性气体环境的电力设计。显而易见, 上述锅炉房属于该规范所指出的爆炸性气体环境。那么, 选择与安装电气装置时, 必须做到防止发生爆炸、火灾, 保障人身和财产的安全。
三、电气设备材料的防爆特性
1 防爆照明开关的特点是: 外壳采用玻璃纤维增强不饱合聚脂树脂压制而成, 外形美观, 耐腐蚀, 抗静电, 耐冲击, 热稳定性好, 为增安型外壳。内装隔爆型元件。采用插盖式紧密结构, 插盖与外壳、操纵杆上部均有橡胶圈密封。隔爆型开关可靠性好, 通断能力强。
2 灯具列举两种: 一为CeY2/ 236WS 增安型防爆荧光灯, 外壳为玻璃纤维增强不饱合聚脂, 灯罩为钢化玻璃, 强度高, 耐冲击, 防腐蚀, 抗静电。二为BSD125Y80X 型防爆照明应急两用灯, 壳体为铸铝合金, 玻璃罩为钢化玻璃, 灯盖与壳体为螺扣旋转连接结构, 部位接合处、进出线采用橡胶密封。
3 防爆插接装置等附件。防爆插接装置, 铸铝合金外壳, 表面喷塑。插座上带有分合指示。插销与插座上的开关制成联锁结构, 当插头插入, 插座内的开关闭合后, 插销不能拔脱。插座上设有防护盖,在插头拔脱后, 防护盖将插座遮蔽。电缆布线时, 配电缆夹紧密封接头。
防爆分线盒、防爆吊线盒、防爆接线箱均为铸铝合金壳体, 表面喷塑。电缆布线也须配上述专用接头。
专用电缆夹紧密封接头用来夹紧电缆, 以防拔脱。其外管螺纹接头与螺纹压帽之间有一密封胶圈, 该圈小头的三个金属爪随胶圈向中心收缩, 则夹紧电缆。
此外, 用于防爆电气设备进出线连接的金属挠性连接管耐燃、耐油、耐腐蚀、耐水性能良好, 结构牢固。防爆挠性连接管, 其两端螺纹可根据现场要求制成内或外螺纹并配活接头。
四、电气设计中提高防爆安全的措施
1 加强通风，降低有燃烧爆炸危险气体的浓度防止爆炸性气体混合物的形成，或降低爆炸性气体混合物的浓度，宜采取以下措施：A、工艺装置采用露天或敞开式布置；B、设置机械通风装置C、在爆炸危险环境内设置正压室；D、对区域内易形成和积聚爆炸性气体混合物的地点设置自动测量仪器装置，当气体浓度接近爆炸下限值的50%时。应能可靠的发出信号或切断电源。
防爆场所的通风一般有两种方式：自然通风、机械通风。自然通风由建筑专业设计考虑。机械通风由暖通专业设计考虑。在燃气锅炉房内设计可燃气体浓度报警装置和火灾报警装置。可燃气体浓度报警装置按照可燃气体爆炸下限20%设置报警点。
2 注意爆炸性气体环境电气线路设计和沟道封堵
防爆区域内电缆及其导线的设计是十分重要的一个环节。除了从电缆型号上选用阻燃或者防爆电缆之外，由于电缆断开点及其绝缘老化问题，电缆通道和电缆穿管的密封不好，是电缆成为防爆设计各环节中最薄弱的环节。
在防爆区域电气设计中最常见的缺陷就是电缆通道的密封问题。根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92的规定，当可燃气体比空气重时，电缆线路应在较高处敷设或直接埋地。架空敷设时宜采用电缆桥架；电缆沟敷设时应充砂，并宜设置排水设施。敷设电气线路的沟道、电缆桥架火舌钢管，所穿过的不同区域之间墙或楼板处的孔洞，应采用防火材料严密封堵。
由于在电气设计中不注明密封标识，甚至不注明密封要求。在现场施工中容易遗漏。使电气防爆的可靠性大大降低。因此，在此部分电气设计中，必须严格执行《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92中第2.5.12条的要求，并认真在施工中实施。
3 锅炉房的基础建设与设备选用
应聘请有设计资质的专业设计单位和有施工资质的单位进行设计和施工，并严格的按照GB50041-1992《锅炉房设计规范》等国家相关法律法规的规定进行设计和施工，使锅炉房在设计和施工阶段不留安全隐患，在基础上、根源上防止天然气的泄漏。
无论是锅炉本体、还是燃烧器控制系统等都应在设计、选材、购置、安装上做到符合规范，例如天然气阀门对于泄漏量要求得很严格，一般来说埋地阀门和较关键部位的阀门都采用阀体全焊式结构。并且要求有良好的耐蚀性、耐磨性、自润性及弹性。同时各个用气单位需要针对各个用气设备定期进行监测，杜绝设备因老化问题而引发的各类泄漏事件。
五、总结
燃气锅炉房的电气设计，要针对构成爆炸的三个基本因素采用完整的防范措施，做到既经济又有效防止爆炸发生。在燃气锅炉房的电气施工中，必须按照规范严格认真的进行施工，从根本上达到工程设计的防爆要求，为机组的安全运行打好坚实的基础。锅炉房中实施的电气工程, 如本文所述, 遵照了有关规范。但锅炉房工程中的其他专业, 现并未与电气专业采用同步技术措施, 如: 随锅炉本体带来的电气控制箱却为普通型号, 并不防爆; 锅炉房内用于通风、给排水的电气开关、电动机, 也未选用防爆型号。笔者建议: 各专业( 锅炉、通风、给排水)对同一环境的规程、规范需作技术一致性研讨, 尽早统一技术要求, 以实现建筑工程安全、实用、经济的目标。
参考文献
[ 1] GB 50041—2008, 锅炉房设计规范[ S] .
[ 2] GB 50058—1992, 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范[ S] .
[ 3] GB 50016—2006, 建筑设计防火规范[ S] .
[ 4] GB 50116—1998, 火灾自动报警系统设计规范[ S] .
[ 5] 曾彦, 黄萍. 燃气锅炉房的电气防爆设计[ J] . 黑龙江科技信息, 2008, 25
[ 6] 徐伟光, 兰松. 燃气锅炉房电气防爆设计的安全措施探讨[ J]1 电气防爆, 2009, 2
[ 7] 郝子瑜, 杨桂才. 浅谈锅炉房燃气系统泄露防范、处理及设计应注意的问题[ J]1 科学观察, 2008, 6
关键词：燃气锅炉房，电气防爆设计。
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
一、充分认识天然气，了解其优越性与危险性
天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体，相较于煤炭、石油等能源天然气具有热值高、洁净等优势。
天然气的热值约为8500 卡/标方，而在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。天然气燃烧后无废渣、废水产生，可以说高热值，低污染也是天然气代替传统意义上燃煤和燃油为主的传统型燃料的主要原因。
综上所述，燃气主要成分是：甲烷（CH4），无色、无味、可燃和微毒的气体。甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。甲烷燃烧产生明亮的蓝色火焰，它的总发热量为9560 卡/标方，净热值为8577 卡/标方。它的爆炸上限%(V/V)为15，熔点为-182.5℃，沸点为-161.5℃，闪点(℃)为-188，可以说是极易燃爆的一类气体。而天然气泄漏遇到明火、静电、闪电或操作不当等会发生爆炸，将在极短的时间内产生极高的温度和气压，能够造成很大的破坏力。而在气密性较好的局部空间内也可以致人缺氧、窒息，甚至死亡，给安全生产和生命财产带来不可估量的损失。
二、防爆电气技术要求
众所周知, GB5005892爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范中已指出: 对于处理、转运过程中可能出现易燃气体与空气混合形成爆炸性气體混合物的环境, 应进行爆炸性气体环境的电力设计。显而易见, 上述锅炉房属于该规范所指出的爆炸性气体环境。那么, 选择与安装电气装置时, 必须做到防止发生爆炸、火灾, 保障人身和财产的安全。
三、电气设备材料的防爆特性
1 防爆照明开关的特点是: 外壳采用玻璃纤维增强不饱合聚脂树脂压制而成, 外形美观, 耐腐蚀, 抗静电, 耐冲击, 热稳定性好, 为增安型外壳。内装隔爆型元件。采用插盖式紧密结构, 插盖与外壳、操纵杆上部均有橡胶圈密封。隔爆型开关可靠性好, 通断能力强。
2 灯具列举两种: 一为CeY2/ 236WS 增安型防爆荧光灯, 外壳为玻璃纤维增强不饱合聚脂, 灯罩为钢化玻璃, 强度高, 耐冲击, 防腐蚀, 抗静电。二为BSD125Y80X 型防爆照明应急两用灯, 壳体为铸铝合金, 玻璃罩为钢化玻璃, 灯盖与壳体为螺扣旋转连接结构, 部位接合处、进出线采用橡胶密封。
3 防爆插接装置等附件。防爆插接装置, 铸铝合金外壳, 表面喷塑。插座上带有分合指示。插销与插座上的开关制成联锁结构, 当插头插入, 插座内的开关闭合后, 插销不能拔脱。插座上设有防护盖,在插头拔脱后, 防护盖将插座遮蔽。电缆布线时, 配电缆夹紧密封接头。
防爆分线盒、防爆吊线盒、防爆接线箱均为铸铝合金壳体, 表面喷塑。电缆布线也须配上述专用接头。
专用电缆夹紧密封接头用来夹紧电缆, 以防拔脱。其外管螺纹接头与螺纹压帽之间有一密封胶圈, 该圈小头的三个金属爪随胶圈向中心收缩, 则夹紧电缆。
此外, 用于防爆电气设备进出线连接的金属挠性连接管耐燃、耐油、耐腐蚀、耐水性能良好, 结构牢固。防爆挠性连接管, 其两端螺纹可根据现场要求制成内或外螺纹并配活接头。
四、电气设计中提高防爆安全的措施
1 加强通风，降低有燃烧爆炸危险气体的浓度防止爆炸性气体混合物的形成，或降低爆炸性气体混合物的浓度，宜采取以下措施：A、工艺装置采用露天或敞开式布置；B、设置机械通风装置C、在爆炸危险环境内设置正压室；D、对区域内易形成和积聚爆炸性气体混合物的地点设置自动测量仪器装置，当气体浓度接近爆炸下限值的50%时。应能可靠的发出信号或切断电源。
防爆场所的通风一般有两种方式：自然通风、机械通风。自然通风由建筑专业设计考虑。机械通风由暖通专业设计考虑。在燃气锅炉房内设计可燃气体浓度报警装置和火灾报警装置。可燃气体浓度报警装置按照可燃气体爆炸下限20%设置报警点。
2 注意爆炸性气体环境电气线路设计和沟道封堵
防爆区域内电缆及其导线的设计是十分重要的一个环节。除了从电缆型号上选用阻燃或者防爆电缆之外，由于电缆断开点及其绝缘老化问题，电缆通道和电缆穿管的密封不好，是电缆成为防爆设计各环节中最薄弱的环节。
在防爆区域电气设计中最常见的缺陷就是电缆通道的密封问题。根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92的规定，当可燃气体比空气重时，电缆线路应在较高处敷设或直接埋地。架空敷设时宜采用电缆桥架；电缆沟敷设时应充砂，并宜设置排水设施。敷设电气线路的沟道、电缆桥架火舌钢管，所穿过的不同区域之间墙或楼板处的孔洞，应采用防火材料严密封堵。
由于在电气设计中不注明密封标识，甚至不注明密封要求。在现场施工中容易遗漏。使电气防爆的可靠性大大降低。因此，在此部分电气设计中，必须严格执行《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92中第2.5.12条的要求，并认真在施工中实施。
3 锅炉房的基础建设与设备选用
应聘请有设计资质的专业设计单位和有施工资质的单位进行设计和施工，并严格的按照GB50041-1992《锅炉房设计规范》等国家相关法律法规的规定进行设计和施工，使锅炉房在设计和施工阶段不留安全隐患，在基础上、根源上防止天然气的泄漏。
无论是锅炉本体、还是燃烧器控制系统等都应在设计、选材、购置、安装上做到符合规范，例如天然气阀门对于泄漏量要求得很严格，一般来说埋地阀门和较关键部位的阀门都采用阀体全焊式结构。并且要求有良好的耐蚀性、耐磨性、自润性及弹性。同时各个用气单位需要针对各个用气设备定期进行监测，杜绝设备因老化问题而引发的各类泄漏事件。
五、总结
燃气锅炉房的电气设计，要针对构成爆炸的三个基本因素采用完整的防范措施，做到既经济又有效防止爆炸发生。在燃气锅炉房的电气施工中，必须按照规范严格认真的进行施工，从根本上达到工程设计的防爆要求，为机组的安全运行打好坚实的基础。锅炉房中实施的电气工程, 如本文所述, 遵照了有关规范。但锅炉房工程中的其他专业, 现并未与电气专业采用同步技术措施, 如: 随锅炉本体带来的电气控制箱却为普通型号, 并不防爆; 锅炉房内用于通风、给排水的电气开关、电动机, 也未选用防爆型号。笔者建议: 各专业( 锅炉、通风、给排水)对同一环境的规程、规范需作技术一致性研讨, 尽早统一技术要求, 以实现建筑工程安全、实用、经济的目标。
参考文献
[ 1] GB 50041—2008, 锅炉房设计规范[ S] .
[ 2] GB 50058—1992, 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范[ S] .
[ 3] GB 50016—2006, 建筑设计防火规范[ S] .
[ 4] GB 50116—1998, 火灾自动报警系统设计规范[ S] .
[ 5] 曾彦, 黄萍. 燃气锅炉房的电气防爆设计[ J] . 黑龙江科技信息, 2008, 25
[ 6] 徐伟光, 兰松. 燃气锅炉房电气防爆设计的安全措施探讨[ J]1 电气防爆, 2009, 2
[ 7] 郝子瑜, 杨桂才. 浅谈锅炉房燃气系统泄露防范、处理及设计应注意的问题[ J]1 科学观察, 2008, 6