石化業正壓防爆電氣手冊石化業正壓防爆電氣手冊

健康台灣 快樂勞動

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目 錄

一、前言…………………………………………1二、正壓防爆電氣原理…………………………2

防爆場所之分類……………………………3國際各系統等級區分對應表………………4石化業常見防爆危險場所…………--……5常見正壓型防爆設備………………………6

三、石化業正壓防爆設備選用…………………7正壓防爆電氣構造等級……………………8何種正壓防爆等級較適合…………………9正壓防爆設備應有那些設計………………10典型之正壓防爆控制模組應有元件………12正壓防爆箱內應最少保持多大壓力………13正壓防爆箱內不適合存在元件……………14氣體分類-依據最大實驗安全間隙 ………16保護性氣體規定……………………………17正壓防爆箱內含閉鎖系統保護氣體規定…18箱內稀釋區域簡化概念範例………………19電纜接頭入口………………………………20設備接地要良好……………………………21防爆電氣機具溫度等級……………………22正壓防爆電氣應具完整性…………………24防爆設備構造分類…………………………25防爆電氣構造及適用場所對照表…………26危險場所之防爆電氣設備選用……………27選取合格防爆電氣設備……………………28

四、正壓防爆電氣設備檢查……………………29文件之準備…………………………………30各項檢查重點………………………………31定期檢查週期之建立程序…………………32

五.正壓防爆-常見缺失…………………………33

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一、前 言一、前 言石化工業為我國的重要產業

在我國經濟發展的過程中扮演舉足輕重角色。台灣目前石化產業現況，產值約1.1兆元。乙烯產能世界排名第十一。

而石化業使用的乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯…等，卻暗藏有火災爆炸可能!

例如：2007年10月某石化廠蒸餾廠區火災，初步估計財產損失逾八千五百萬以上。

1

Ex

基本原理將電氣機具置於充填清潔空氣或惰性氣體保護之正壓外殼或箱體中，內部保持正壓。使外部易燃性氣體或蒸氣無法進入箱殼內，或者內部有洩漏源時，也可以將易燃性物質稀釋至濃度降至爆炸下限以下。

二、正壓防爆電氣原理二、正壓防爆電氣原理

※與防爆機具相連之配線系統安裝，亦應符合防爆原則以達到防爆之目的。

清潔氣入口

易燃性混合氣

電弧,火花,高溫表面

接點, 繼電器

出氣口

2

為什麼需要界定防爆電氣場所?

因為:

現場許多製程，都必須使用到易燃性物質

很難確保爆炸性氣體環境絕不會發生

很難確保電氣設備不會成為點火源

IEC

美、日、歐等國，目前皆已承認IEC 60079-10(International Electro-technical Commission)之分類方式，我國國家標準與IEC一致，將防爆

場所分成三個等級:

3

＊ 0 區(Zone 0) ＊ 1 區(Zone 1) ＊ 2 區(Zone 2)

等級區分及代號對應表：等級區分及代號對應表：

國際各系統等級區分對應表國際各系統等級區分對應表

危險區域危險區域

4

Zone 2

Zone 1

Zone 0

歐洲

(IEC/CNS)

Class 1Division 2

Class 1Division 1

美國

(NEC)

1 種1

0 種0

2 種2

日本

(指針)

系統別

級別

石化業常見防爆危險場所石化業常見防爆危險場所

‧泵浦周圍

‧設備洩放口和液體取樣點附近

‧壓縮機周圍

‧儀電和製程與大氣之通口附近

‧管路系統之法蘭接頭附近

‧防溢池內部及周圍

‧坑槽、攔截器或分離器內部及周圍

‧廢置器或投射器出入口附近

5

常見正壓型防爆設備

正壓防爆箱

※ 所述之正壓防爆設備，係指經國內防爆設備認可機構，或經國際多邊互相承認之防爆檢測實驗室。驗證合格之防爆電氣設備。

正壓馬達、正壓配電箱、正壓分電盤、正壓接線箱、正壓儀表箱、正壓開關箱、正壓氣體分析器、正壓記錄器、正壓傳輸器、正壓信號警報及通訊設備等。

合格合格

不合格不合格

6

三、石化業正壓防爆設備選用三、石化業正壓防爆設備選用

國家標準(CNS 3376-2)同國際電工法規IEC 60079-2，依危險區域，易燃性物質存在機率多寡: 分為0 區、1 區、2區。

易燃性環境在正常操作時，不太可能存在，或偶爾短時間存在的場所。稱為2 區(Zone 2)。

易燃性環境在正常操作下，可能週期性存在的場所。稱為1區(Zone 1)。

易燃性環境連續存在或長期的存在場所，稱為0區(Zone 0)。

CNS

7

正壓防爆電氣構造等級正壓防爆電氣構造等級

適用防爆場所

px，py：1區(Zone 1) ，2區(Zone 2)

pz：2區(Zone 2)

定義及特點

(1)Ga：處於爆炸性氣體環境中，具有「極高」保護位準之設備。適用0區場所。

(2)Gb：處於爆炸性氣體環境中，具有「高」保護位準之設備。適用1區場所。

(3)Gc：處於爆炸性氣體環境中，具有「加強」保護位準之設備。適用2區場所。

(4)px型：使正壓外殼內之設備保護水準由Gb(1區)降至非危險區之正壓裝置。

(5) py型：使正壓外殼內之設備保護水準由Gb(1區)降至Gc(2區)之正壓裝置。

(6) pz型：使正壓外殼內之設備保護水準由Gc(2區)降至非危險之正壓裝置。

構造名稱、代號

正壓防爆 p

8

何種正壓防爆等級較適合？何種正壓防爆等級較適合？

備註：(a) px型保護設備，亦適用於群組I。(b)若正常無釋放時。(c)若於正壓型式之後註明「惰性」，則保護性氣體應為惰性氣體。(d)因液體發生釋放之情形，被認為不太可能與設備形成引燃源同時發生

，故不需要正壓保護。

不需要正壓(d)pz型(惰性)(c)Gc(2區)液體

py型px型(a)(惰性)(c)Gb(1區)液體

py型(b)px型

(可能引燃之設備非位於稀釋區域）

Gc(2區)氣體／蒸氣

py型px型(a)Gb(1區)氣體／蒸氣

不需要正壓pz型Gc(2區)無圍阻系統

py型px型(a)Gb(1區)無圍阻系統

外殼無可能引燃之設備

外殼內含可能引燃之設備

外部氣體環境之設備保護位準

圍阻系統內之可燃性物質

9

正壓防爆設備應有那些設計？正壓防爆設備應有那些設計？

警告警告不適用不適用開啟外殼前需要冷卻者

警告警告警告連鎖門或外蓋不需使用工具即可移除

警告警告警告警告門或外蓋使用工具才可移除

需要火花及顆粒障壁

需要火花及顆粒障壁

不需要需要火花及顆粒障壁

避免熾熱顆粒從開啟之孔進入Gc區

需要火花及顆粒障壁

需要火花及顆粒障壁

需要火花及顆粒障壁

需要火花及顆粒障壁

避免熾熱顆粒從開啟之孔進入Gc或Mb區

不需要不需要不需要不需要避免熾熱顆粒從常關釋放孔進入Gc區

需要火花及顆粒障壁

需要火花及顆粒障壁

不需要需要火花及顆粒障壁

避免熾熱顆粒從常關釋放孔進入Gb區

標示時間及流量

標示時間及流量

標示時間及流量

壓力及流量計時及監控裝置

驗證排清週期裝置

指示器或壓力感測器

指示器或壓力感測器

壓力感測器壓力感測器偵測最小過壓損失之安全裝置

pz型具警報器

pz型具指示器

py型px 型設計準則

10

是否將空氣導入箱體就符合正壓防爆要求？

是否將空氣導入箱體就符合正壓防爆要求？

電纜入口

清潔氣

電弧,火花,高溫表面

接點, 繼電器

出氣

否否除了通入空氣外，還應有氣體效率監測裝置：調壓閥、壓力錶、或流量計、計時器。

11

典型之正壓防爆控制模組應有元件？典型之正壓防爆控制模組應有元件？

典型正壓系統控制箱之零組件。包括： (1)保護用氣體供應源(Protective gas supply) 、(2)保護性氣體供應管線(system supply tubing)、(3)保養用手動閥(service valve)、(4)保護性氣體供應管件(system fitting)、(5)器殼保護系統(enclosure protection system)、(6)電氣警報配線導管與密封(electrical alarm wiring conduit & seal)、(7)裝置螺栓(system mounting bolt)、(8)器殼端氣體供應管線(enclosure supply tubing )、(9)器殼端氣體參考基準管線(enclosure reference tubing )、(10)器殼連接管件(enclosure connection fitting )、(11)受保護之器殼(protected enclosure)例如電氣箱、電控箱等以及(12)器殼保護通氣孔(enclosure protection vent)與(13)銘牌(Nameplate)。

12

正壓防爆箱內應最少保持多大壓力？正壓防爆箱內應最少保持多大壓力？

進氣口

出氣口壓力 P =？

1.5倍過壓或200Pa

50Papx

1.5倍過壓或200Pa

25Papz

1.5倍過壓或200Pa

50Papy

最大過壓最小過壓正壓種類

13

正壓防爆箱不運作時若不斷電，內部零組件應有之防爆構造類型？

注意！

d、e、ia、ib、ic、ma、mb、mc、o、q、nA、nL

pz

d、e、ia、ib、ma、mb、o、qpx或

py

內部防爆構造零件類型

14

正壓防爆箱內不適合存在元件正壓防爆箱內不適合存在元件

(1)會釋出氧氣之液體

(2)會釋出氫氣之液體或物體

(3)正常時釋放可燃性液體之元件

(4)油浸型電流接觸器

(5)電池(可能釋出氫氣)

(6)引起不良擾動之元件

正壓防爆箱

注意！

15

ⅡC ⅡC(代表：氫氣 )

ⅡB 或ⅡCⅡB(代表：乙烯)

ⅡA 、ⅡB或ⅡCⅡA(代表：丙烷)

適用機具等級氣體/蒸氣分類

氣體分類依據最大實驗安全間隙

氣體分類依據最大實驗安全間隙

(Maximum Experimental Safety Gap, MESG)分類(Maximum Experimental Safety Gap, MESG)分類

防爆按鈕

16

保護性氣體規定保護性氣體規定

保護性氣體應為非可燃性。

保護性氣體不應減低“p＂型保護型式之有效性，或對完整性產生不利影響。

以正常手法獲得之空氣、氮氣或其他非可燃性體視為可接受之保護性氣體。

當使用惰性氣體，存在窒息危險時。須以適當之警語標籤貼於外殼上。亦可利用排清外殼方法，在開啟門或外蓋之前排清惰性氣體。

阻止盒

管路出口亦應要有密封措施

17

正壓防爆箱內含圍阻系統時

保護性氣體規定正壓防爆箱內含圍阻系統時

保護性氣體規定

備考：表示不能採用之正壓技術

有限有限液體

僅惰性氣體

僅惰性氣體有限無液體

空氣空氣或惰性氣體

有限有限氣體

僅惰性氣體

空氣空氣或惰性氣體

有限無氣體

無法應用無法應用無無

氣體或液體

UEL>80%UEL80%UEL

箱內稀釋區域簡化概念範例箱內稀釋區域簡化概念範例

4. 稀釋測試區域

7. 排清入口3. 可燃物質的出口

6. 包圍ICA的隔板2. 可燃物質的入口

5. 排清出口1. 稀釋區域的規範界線

藉著在箱殼內部使用隔板方式，包圍可能引燃之設備(ICA)，單純之試驗即可證明ICA不會停留在稀釋區域內。稀釋區域之範圍可以縮小，確定稀釋區域不會延伸至ICA。

ICA

d,e,m,…etc

4

2 31

5

6

7

19

電纜接頭入口電纜接頭入口

＊螺紋接面，可用於IIA、IIB、IIC。

≧8mm≧5mm螺纹軸向長度

≧5≧5配合齒數

超過100cm3者小於100cm3者螺紋容積

螺牙接合深度

選用符合標準之Ex p 電纜封涵蓋

箱體

20

設備接地要良好！設備接地要良好！＊接地端子必須是耐腐蝕或抗腐蝕

接地裝置

21

接地導體截面積至少應有 4mm2

＋

火線導體截面積大於35mm2時，接地導體截面積應至少為火線導體截面積一半

火線導體截面積不大於16mm2時，接地導體截面積至少應等於火線導體截面積

火線導體截面積大於16mm2不大於35mm2時，接地導體截面積應有16mm2

防爆電氣機具溫度等級(表1)

防爆電氣機具溫度等級(表1)

≧ 85℃< 85℃T6

≧ 100℃< 100℃T5

≧ 135℃< 135℃T4

≧ 200℃< 200℃T3

≧ 300℃< 300℃T2

≧ 450℃< 450℃T1

易燃性氣體、蒸氣自燃溫度

電氣機具最高表面溫度

電氣機具溫度等級

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易燃性氣體或蒸氣之自燃點與防爆電氣機具

之表面溫度匹配與否，也需於選用防爆電氣機

具時考慮，其兩者關係詳如

(表1 電氣機具溫度等級)

自燃點與防爆電氣機具

表面溫度相符合嗎?

寬限值有列入考慮嗎?

※實際選用時應至少有10℃寬限值。

兩者匹配？

23

正壓防爆電氣：

正壓馬達、正壓配電箱、正壓分電盤、正壓接線箱、正壓儀表箱、正壓開關箱、正壓氣體分析器、正壓記錄器、正壓傳輸器、正壓信號警報及通訊設備等。

正壓防爆電氣應具完整性

依據正壓防爆構造原理延伸之配線方式有兩種：管路系統電纜系統

※為確保防爆電氣設備其配線系統之完整與安全性，需選擇適當的電氣配線方式，有效達到防爆功效。

24

耐壓防爆構造本質增安全防爆構造

防爆設備構造分類

耐壓防爆構造

25

s

特殊防爆

n

無火花防爆

m

模鑄防爆

q

充填防爆

o

油浸防爆

p

正壓防爆

i

本質安全防爆

e

增加安全防爆

d代號

耐壓防爆

型

式

防爆電氣構造及適用場所對照表

防爆構造種類防爆場所

d、 p、 e、 o 、q、 m、 i 、n 、s 2區

d 、p、 e 、o、 q 、m、 i 、s 1區

ia、s0區

油浸防爆構造

防爆/ 本質安全級電磁閥

無火花型防爆電機

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危險場所防爆電氣設備選用

＊確定所要安裝防爆電氣設備之場所等級

(0區? 或1區?或2區? )

＊安裝處所可能洩漏之易燃性物質為何?

屬於何族群?自燃點?

＊選取防爆設備構造為何?

(px ? py ? pz ?)

應選取哪種防爆構造?

可能洩漏之易燃性物質為何?

何族群?自燃點多少?

防爆電氣設備

安裝之場所等級?

27

選取合格防爆電氣設備

合格？？

1.製造商名字和註冊商標。

2.製造商的型式檢定號碼。

3.Ex之符號

4.保護型式使用符號(px？ py ？ pz ？)5.氣體分群符號

6.溫度等級或最高表面溫度或兩者皆有

缺一不可

！

px II T4溫度等級T4

氣體族群II

正壓防爆構造

28

檢驗人員應具備之資格：

＊安裝檢查和保養依規定應由受過各種防爆保護方式

＊安裝操作法令規章及一般區域分類原則之有經驗人員實施

＊這些人員應定期實施適當在職訓練

實施適當在職訓練

合格受訓具實務經驗

四、正壓防爆電氣設備檢查四、正壓防爆電氣設備檢查

29

檢查前下列事項之最新資料應準備妥善:

(1)危險區域之分類；

(2)器具適用氣體族群和溫度等級；

(3)足夠的防爆設備維護資料

(如:器具之列冊和位置，備品資料，技術資料)

(4)地下電纜之線路圖

文件之準備

文件備齊了嗎？

最新資料

?

30

各項檢查重點

□ □□ □□ □□ □□ □□ □□ □□ □□ □□ □

□ □□ □□ □□ □

□ □

1.正壓箱體是否有破裂情形2.壓力錶頭之壓力顯示範圍是否正常3.壓力低於安全值時，安全連鎖是否會動作4.最小排清氣體流動速率是否正常5.加壓系統之供應壓力範圍是否正常7.加壓外殼之最大洩漏速率是否正常8.加壓氣體之溫度安全裝置動作是否正常9.進氣口之場所等級是否適當10.箱體外面之警告標示是否完整11.外殼、玻璃和玻璃與金屬之密封墊片或化

合物是否正常12.是否有非授權之修改13.外接電纜之型式是否合適14.電纜是否無明顯損壞15.接地,含接地鍵接之所有附件皆符合(如：

連接緊密和導體之截面積足夠)16.箱體外部是否清潔無異物遮蔽

是 否查 核 與 紀 錄

檢查計劃表建立

31

＊預測合適之週期檢查之間隔＊間隔固定後(暫時性的)需採用抽檢

方式，視實際情況調整間隔週期

＊決定檢查之等級種類，同樣採取抽檢方式以支持或修改檢查等級

＊定期評估檢查間隔和等級之正確性

定期檢查週期之建立程序

調整合適之週期

依實際狀況調整

檢查等級?

定期評估正確性

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五、正壓防爆—常見缺失

1.除通入清潔空氣外，如位於1區而門可輕易打開應有連鎖設計，如位於2區應有警報裝置預警。

2.應裝設調壓閥、壓力錶或流量計。

3.盤面應標示＂斷電後打開門前之延遲時間＂之警告標語。

使用空壓氣體通入箱體維持內部正壓，但未有壓力計或流量計等監測

改善建議狀 況

33

正壓防爆—常見缺失(續)

1.空氣入口區應確認為非危險區

2.盤面應裝設調壓閥、壓力錶或流量計，監測內部壓力是否保持。

入氣口由附近空氣壓縮機打入正壓箱，但無其他壓力計或流量控制

改善建議狀 況

34

正壓防爆系統—常見缺失(續)

器殼保護通氣孔必須保持暢通，以免受保護器殼(例如電氣箱、電控箱)內部壓力過高而受損。應依據標準作業程序組裝。

器殼通氣孔阻塞

電氣電路與警報裝置之間配線接續不良，無法發生警報訊息。應定期測試，如有異常應維修或更換。

電氣警報配線不良

器殼調整與指示裝置，應定期實施校正，如發現有異常應維修調整或更換。

器殼保護儀錶不準

手動閥與管線接合處鬆脫，應依據標準作業程序組裝，以確保其通過過壓測試。

保養用手動閥鬆脫

保護性氣體供應管線與管件接合處，應依據標準作業程序組裝，以確保其通過過壓測試。

保護性氣體供應管線與管件密閉不良

保護用氣體之供應源槽體、入口、輸入與輸出管線應密閉，以避免進入之氣體供應源被污染。

保護用氣體供應源污染

改善對策常見缺失

35

行政院勞工委員會 督導

經費補助單位：行政院勞工委員會

勞工保險局

編製單位：財團法人 工業技術研究院

行政院勞工委員會 關心您

網址：www.cla.gov.tw中華民國97年

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