1概述
所謂的可燃性粉塵環境，是指在大氣環境的條件下，粉塵或纖維狀的可燃性物質與空氣的混合物點燃后，燃燒將傳至全部未燃燒混合物的環境。隨著現代工業技術的發展，可燃性粉塵的危險場所在不斷增多，其危害變得不可避免，相應的粉塵爆炸事故也時有發生。1987年3月15日我國哈爾濱亞麻紡織廠發生的特大型亞麻粉塵爆炸事故，造成了巨大的人身傷亡和財產損失。因此，在這可燃性粉塵環境下的電氣設計，不僅要嚴格按照國家設計標準、規范要求，正確選用粉塵防爆電氣設備，還可以結合時下技術，采用針對線路電弧保護的新產品，其中電氣防火限流式保護器就是比較有效的線路短路滅弧產品。
2相關標準和規范
在可燃性粉塵危險環境的電氣設計中，可以參考的國家規范和行業規范有：
（1）《可燃性粉塵環境用電氣設備（第1部分）：用外殼和限制表面溫度保護的電氣設備》（GB 12476.1-2000）第1節：電氣設備的技術要求。
（2）《可燃性粉塵環境用電氣設備（第2部分）：選型和安裝》（GB 12476.2-2010）。
（3）《粉塵防爆安全規程》（GB 15577-2007）。
（4）安全生產行業規范《危險場所電氣防爆安全規范》（AQ 3009-2007）。
（5）設計規范《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》（GB 50058-92）。
鑒于目前市場上大部分防爆電氣廠家的產品均按新產品規范GB 12476.1-2000設計、制造和檢驗，并且，在可燃性粉塵危險環境用電氣設備選型及粉塵危險區域劃分等方面上，GB 12476與國際標準IEC 61241、行業標準AQ 3009-2007是一致的，本次設計中電氣設備的選型將按照產品規范GB 12476.1-2000進行。
3電氣設備選型
根據國家規范GB 12476及行業規范AQ3009-2007第4.2.2.3條，按照可燃性粉塵/空氣混合物出現的頻率和持續時間及粉塵層的厚度，可將可燃性粉塵危險環境分成20區、21區和22區三個區域等級。每個區的特性如下：20區在正常運行過程中可燃性粉塵連續出現或經常出現，其數量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物和/或可能形成無法控制和極厚的粉塵層的場所及容器內部。21區為粉塵爆炸危險環境分區，21區在正常運行中，可能出現粉塵數量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物但未劃入20區的場所。
可燃性粉塵環境的分區的程序及舉例可參考GB 12476.3-2007/IEC 61241-10：2004的附錄A或者AQ 3009-2007的附錄C。
對于電氣設計人員來說，選擇合理的粉塵防爆隔爆電器是消除由電氣設備引起的電火花火源的可靠方法。
Ⅱ類電氣設備的表面溫度可分為T1-T6共6個組別：T1表面溫度450℃，T2表面溫度300℃，T3表面溫度200℃，T4表面溫度135℃，T5表面溫度100℃，T6表面溫度85℃。
綜上所述，我們可以得出，A型電氣設備和B型電氣設備的選型要求在僅存在相關粉塵云的環境中是*一致的，兩者只有在粉塵層厚度超過一定數量的時候，選型要求才會有所差別。
具體到設計工程中，本工程中建筑采用全現澆框架結構，生產類別為丙類，耐火等級為一級。建筑面積為10871m2，建筑主體為二層，建筑高度為19.3m。車間工藝主要通過微生物發酵液經過離心噴霧干燥、混合包裝得到恩拉霉素成品。干菌絲氣力輸送設備分別占據了建筑物一、二層的一個房間。根據工藝條件，我們把這兩個房間劃分為可燃性粉塵爆炸危險環境。
依據以上原則，我們可以分析出本次提取車間內部可燃性粉塵危險區域所需要選用電氣設備的防爆等級。由于提取車間內部干菌絲氣力輸送系統只有在異常的條件下，可燃性粉塵才會偶爾出現并且產生可燃性粉塵空氣混合物，因此可以將干菌絲氣力輸送系統所在的房間劃分為粉塵防爆22區。
而干菌絲作為化工飼料，其在高溫時，粉塵云低點燃溫度為130℃。由于電氣設備距離粉塵釋放源有一定的距離，現場又采取了專業除塵措施，從而可以排除粉塵層堆積厚度達到5mm或12.5mm的情況。
Tmax≤2/3Tcl＝86.7℃
可知選擇的可燃性粉塵環境用電氣設備（包括燈具、電機、現場操作柱等）只需要高于以下標準：DIP A22 TA 85℃（或TA，T6）IP6X，即可滿足提取車間可燃性粉塵危險環境的電氣設計要求。
4防雷設計
依據《建筑物防雷設計規范》（GB 50057-2010）第3.0.3條的第7點：具有2區或22區爆炸危險場所的建筑物，應劃為第二類防雷建筑物。本提取車間的干菌絲氣力輸送系統所占房間應劃分為第二類防雷建筑物部分。
又根據本規范的第4.5.1條第3點，當第一、二類防雷建筑物部分的面積之和小于建筑物總面積的30%，且不可能遭直接雷擊時，該建筑物可確定為第三類防雷建筑物。由于可燃性粉塵危險區域面積并未達到提取車間的30%，提取車間可劃分為第三類防雷建筑物，防直擊雷的措施按照第三類防雷建筑物標準進行設計，但對可燃性粉塵危險區域的第二類防雷建筑物部分，防閃電感應和防閃電涌侵入措施，應采取第二類防雷建筑物的保護措施進行 設計。
5防靜電接地設計
對可燃性粉塵危險環境內可能產生靜電危險的設備和管道，均應采取防靜電接地。所有的金屬設備、裝置外殼、金屬管道、支架、構件、部件等，一般應采用防靜電直接接地；不便或工藝不允許直接接地的，可通過導靜電材料或制品間接接地。
電氣防火限流式保護器專門用于低壓配電線路中短路滅弧保護和過載保護，可以有效克服傳統斷路器、空氣開關和監控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產生的電弧火花大，以及使用壽命短等弊端，當發生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現滅弧保護，可顯著減少電氣火災事故，保障使用場所人員和財產的安全。
本工程設計選用了安科瑞ASCP系列的電氣防火限流式保護器，其產品具有功能豐富，型號多樣等特點，具體如下表所示：
本設計中根據不同末端回路的電流規格的不同，共選用了額定電流為20A的ASCP200-20D型產品67只，額定電流為40A的ASCP200-40D型產品46只，以及額定電流為63A的產品35只。
為提高監控的智能化，本設計中將所有限流式保護器通過其自帶的RS485通訊組網后，連接到安科瑞的Acrel-6000/B電氣火災監控主機上，并將主機設置在電工值班室內，實現對所有限流式保護器監測數據的遠程監控。
7 設計中注意點
（1）由于對可燃性粉塵防爆缺乏充分的認識，某些電氣設計工程師不管是氣體爆炸危險場所還是可燃性粉塵危險場所，都選用氣體防爆電氣設備。這種做法是錯誤的，可燃性粉塵危險環境電氣設備與氣體防爆電氣設備的外殼防護要求*不同，氣體防爆電氣設備在可燃性粉塵危險場所是*沒有作用的，反之亦然。因此，兩者不能互換使用。
（2）可燃性粉塵危險環境電氣設備根據外殼等級可分為防塵型和塵密型，但并不意味著該電氣設備具備了防水的功能，絕大多數的可燃性粉塵危險環境用電氣設備不能阻止水進入其內部，因此不能將這些設備直接安裝在戶外露天場所，也不能用水沖洗其外殼。如果想讓可燃性粉塵危險場所用電氣設備具備以上功能，在設計中指出設備須滿足IPX5以上的外殼防護等級要求。
（3）電氣防火限流式保護器在設計時應注意其額定電流應與其前級的斷路器的額定電流保持一致。另外，由于其內部采用了固態開關作為開關器件，使用過程中會產生熱量，因此在安裝時應該注意保障其良好的通風散熱條件，不建議安裝在密閉的配電箱內。
8 結語
在實際的設計過程中，要全面、完善地做好一個可燃性粉塵危險環境工程的設計，需要工藝、通風、建筑等多個專業之間的協調和配合，每個專業在各自的設計領域內都有相應的設計要求，缺一不可。
參考文獻
[1] 馬中飛．工業通風與防塵[M]．北京：化學工業出版社，2011．
[2] 可燃性粉塵環境用電氣設備（第1部分）：用外殼和限制表面溫度保護的電氣設備（GB 12476.1-2000）[S]．
[3] 可燃性粉塵環境用電氣設備（第2部分）：選型和安裝（GB 12476.2-2010）[S]．
[4]ASCP系列電氣防火限流式保護器.安科瑞電氣股份有限公司產品樣本202109.
作者簡介:趙娜，女，安科瑞電氣股份有限公司
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