HSE安全工程师必备资料之 防爆电气讲义.docx

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HSE安全工程师必备资料之防爆电气讲义

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爆炸危险环境（或场所）

电气防爆技术

主讲人：

胡富民

2011-1-231

爆炸危险场所定义：

在大气条件下，气体、蒸汽或雾状、粉尘或纤维状的可燃物质与空气构成的混合物，在该混合物中点燃后，燃烧或爆炸将传遍整个未燃混合物的场所。

防爆电气设备定义：

按规定条件设计制造而不会引起周围爆炸性混合物（爆炸危险场所）爆炸的电气设备。

2011-1-23

2

电气防爆技术目前我国尚存在一些误区

一.防火、防爆概念混淆二.只要电气设备选用防爆就解决防爆问题

1.Ex标志：

不是防爆标志是英文Explosion的简写，标志：

不是防爆标志是英文的简写，标志的简写是一个“警示标志”是一个“警示标志”它包含①质量②安装③使用④维修保养⑤它包含①质量②安装③使用④维修保养⑤检修2.防爆电气设备有各种型式，共11种型式防爆电气设备有各种型式，防爆电气设备有各种型式种型式是根据不同的防爆原理决定，是根据不同的防爆原理决定，而适用于不同的爆炸危险场所区域。

炸危险场所区域。

2011-1-233

3.防爆电气设备有不同的等级防爆电气设备有不同的等级爆炸性气体环境，根据不同的易燃物质分个等级爆炸性气体环境，根据不同的易燃物质分19个等级爆炸性粉尘环境，根据不同的易燃物质分个等级爆炸性粉尘环境，根据不同的易燃物质分6个等级4.爆炸危险场所有不同的区域等级爆炸危险场所有不同的区域等级根据释放源和现场通风状况而决定爆炸性气体环境分三个区域爆炸性粉尘环境分二个区域

2011-1-23

4

三.常用的防爆电气设备型式（如隔爆型）是不密封的。

一般不能在户外使用四.我国石油、化工行业，现场电气布线电缆或导线窜钢管保护。

钢管不是防爆钢管，仅仅起机械损伤保护五.爆炸危险场所电气一定要达到整体防爆概念

2011-1-235

防火、防爆概念混淆

1.爆炸的种类很多，基本分三大类：

物理性爆炸、化爆炸的种类很多，基本分三大类：

物理性爆炸、爆炸的种类很多学性爆炸、核爆炸。

要防止爆炸的发生，都有相应的措施，学性爆炸、核爆炸。

要防止爆炸的发生，都有相应的措施，称为防爆。

因此防爆一定要讲清楚对象是什么爆炸。

特别称为防爆。

因此防爆一定要讲清楚对象是什么爆炸。

是化学反应引起爆炸的防爆措施和本讲义爆炸性环境爆炸的防爆措施的混淆，甚至将二种爆炸也混淆。

的防爆措施的混淆，甚至将二种爆炸也混淆。

化学反应引起爆炸指发生在化学反应釜、化学反应引起爆炸指发生在化学反应釜、反应塔等装置里，置里，而爆炸性环境指装置和管道里易燃物质泄漏到大气中与空气混合，形成爆炸性混合物的爆炸，中与空气混合，形成爆炸性混合物的爆炸，是环境空间的爆炸。

爆炸。

采取防爆的方法截然不同，采取防爆的方法截然不同，前者用严格控制工艺参数温度、压力、流量）手段和装置增加安全阀、爆破膜等，（温度、压力、流量）手段和装置增加安全阀、爆破膜等，后者用防爆电气设备。

后者用防爆电气设备。

2011-1-236

2.防火（易燃物质）和防爆（爆炸性环境）的区别防火（易燃物质）和防爆（爆炸性环境）防火

消防有双重意义，一是采取防止火灾发生的措施，消防有双重意义，一是采取防止火灾发生的措施，另外万一发生火灾还应采取可灭火的措施，外万一发生火灾还应采取可灭火的措施，相应的提出下列主要防火要求：

主要防火要求：

（1）按易燃物质的不同等级提出建筑物不同的耐火等级规）定；

（2）为了控制火灾的火势量，提出建筑物的面积规定；）为了控制火灾的火势量，提出建筑物的面积规定；（3）为了控制火灾对周围建筑物的影响，提出对与相邻建）为了控制火灾对周围建筑物的影响，筑物的间距规定；筑物的间距规定；（4）为了便于人员发生火灾后逃生，提出建筑物必要逃生）为了便于人员发生火灾后逃生，通道；通道；（5）为了解决初始火灾的灭火，提出必须配备的灭火设施。

）为了解决初始火灾的灭火，提出必须配备的灭火设施。

2011-1-23

7

3.易燃物质分类：

易燃物质分类：

易燃物质分类

年版）

（1）GBJ16-（2001年版）建筑设计防火规范将物品的）（年版火灾危险性分成五大类，把易燃物质分在甲、火灾危险性分成五大类，把易燃物质分在甲、乙、丙前三类中。

类中。

甲类：

闪点<28℃的易燃液体、爆炸下限甲类：

闪点℃的易燃液体、爆炸下限<10%的易燃的易燃气体；气体；自燃和遇水燃烧的固体乙类：

闪点<60℃的易燃液体、爆炸下限的易燃液体、爆炸下限≥乙类：

28℃≤闪点闪点10%的易燃气体、易燃固体；的易燃气体、的易燃气体易燃固体；丙类：

闪点≥60℃的可燃液体、可燃固体。

的可燃液体、可燃固体。

丙类：

闪点上述28℃是我国南方城市最热月平均气温，上述℃是我国南方城市最热月平均气温，也就是甲类易燃液体在室温下，能引起闪燃现象，易燃液体在室温下，能引起闪燃现象，60℃时柴油的闪所以划分甲、丙类是汽油（闪点-42℃）、煤油）、煤油点，所以划分甲、乙、丙类是汽油（闪点闪点40）、柴油闪点>60℃）的闪点为基准。

柴油（的闪点为基准。

（闪点℃）、柴油（闪点

2011-1-238

（2）GB50160-（1999版）石油化工企业设计防火规）（版范将易燃气体分为甲类和乙类（相同于GBJ16），将易燃），将易燃范将易燃气体分为甲类和乙类（相同于），液体分为甲A、甲B、乙A、乙B、丙A、丙B类。

液化烃、甲A类：

液化烃、闪点<28℃易燃液体、甲B类：

闪点℃易燃液体、闪点≤易燃液体、乙A类：

28℃≤闪点45℃易燃液体、闪点闪点<60℃易燃液体、易燃液体、乙B类：

45℃<闪点闪点丙A类：

60℃≤闪点120℃可燃液体、℃闪点≤℃可燃液体、闪点可燃液体。

丙B类：

>120℃可燃液体。

上述45是世界城市月平均气温，上述℃是世界城市月平均气温，120℃是重柴油的闪点

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9

危险货物品表”（3）GB12268-90“危险货物品表”）危险货物品表为了易燃物质的运输和包装要求，为了易燃物质的运输和包装要求，与国际接轨分为闪点<-18℃低闪点液体闪点需Ⅰ类包装闪点<中闪点液体-18℃≤闪点23℃需Ⅱ类包装闪点闪点≤61℃需Ⅲ类包装高闪点液体23℃≤闪点℃闪点上述23℃上述℃是欧洲城市最热平均气温

2011-1-23

10

第一章中国爆炸危险场所电气安全规程和标准

电气防爆技术

爆炸危险场所电气安全规程主要内容：

主要内容：

防爆电气设备制造标准特种的结构和电路主要型式

1.爆炸危险场所区域等级判断原则、1.隔爆型电气设备爆炸危险场所区域等级判断原隔爆型电气设备判断方法及绘制GB3836.2—20002.爆炸危险场所防爆电气设备防爆爆炸危险场所防爆电气设备防爆2.增安型电气设备增安型电气设备型式选用方法3.爆炸危险场所电气线路的设计爆炸危险场所电气线路的设计GB3836.3—20003.本质安全型电气设备本质安全型电气设备GB3836.4—2000

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4.爆炸危险场所电气线路和防爆电爆炸危险场所电气线路和防爆电气设备的安装施工要求5.爆炸危险场所电气接地保护要求爆炸危险场所电气接地保护要求6.爆炸危险场所电气安装置竣工验爆炸危险场所电气安装置竣工验收要求7.爆炸危险场所电气装置安全运行爆炸危险场所电气装置安全运行和维修8.爆炸危险场所电气装置检修要求爆炸危险场所电气装置检修要求9.爆炸危险场所管理和技术人员安爆炸危险场所管理和技术人员安全培训要求10.爆炸危险场所的电气安全监督爆炸危险场所的电气安全监督和检查要求

4.正压型电气设备正压型电气设备GB3836.5—19875.充油型电气设备充油型电气设备GB3836.6—19876.充砂型电气设备充砂型电气设备GB3836.7—19877.无火花型电气设备无火花型电气设备GB3836.8—19878.浇封型电气设备浇封型电气设备GB3836.9—19909.气密型电气设备气密型电气设备GB3836.10—199110.粉尘型电气设备粉尘型电气设备GB12746.1—2000

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12

规范和标准有

1.中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程（1987）中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程）2.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058—19923.爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范GB50257—19964.爆炸性气体环境用电气设备的检修爆炸性气体环境用电气设备的检修GB3836.13—19975.爆炸性气体环境用电气设备危险场所分类爆炸性气体环境用电气设备危险场所分类GB3836.14—20006.爆炸性气体环境用电气设备危险场所电气安装爆炸性气体环境用电气设备危险场所电气安装GB3836.15—2000

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第二章爆炸性混合物

第一节爆炸性混合物的基本特征一.易燃物质：

定义：

凡能与空气中的氧或其他氧化物起氧化反应，定义：

凡能与空气中的氧或其他氧化物起氧化反应，并能产生燃烧（发热、发光）现象的物质。

并能产生燃烧（发热、发光）现象的物质。

分类：

分类：

气体液体闪点<45℃爆炸性混合物举例√氢、乙炔、乙烯√甲苯、酒精、汽油闪点>45℃×乙二醇、柴油粉尘粒径1~200um√镁、铝、萘、聚乙烯、小麦粉、矿粉、煤粉固体纤维√棉纤维、人造短纤维

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二.燃烧

定义：

燃烧是一种放热、发光的氧化反应。

定义：

燃烧是一种放热、发光的氧化反应。

例如：

例如：

C+O2→CO2

↑

发白光）（发白光）发紫光）（发紫光）

S+O2→SO2↑

发兰光）2H2+O2→2H2O↑（发兰光）

而：

4Fe+3O2→2Fe2O3

没有热量和光,不能称为燃烧没有热量和光不能称为燃烧

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15

三.爆炸

定义：

定义：

由于氧化反应或者其他放热反应而引起压力和温度的骤升现象物理性爆炸：

由于物质的体积膨胀引起压力和温度的骤升造成容器外壳物理性爆炸：

由于物质的体积膨胀,引起压力和温度的骤升造成容器外壳破损，破损，产生爆炸简单化学爆炸：

简单化学爆炸：

因受外界振动引起某些物质自身分解产生压力，温度骤升现象压力，温度骤升现象.复杂化学性爆炸：

因受外界压力触发，复杂化学性爆炸：

因受外界压力触发，炸药会自身分解氧气，引起氧化反应，造成压力、温度骤升现象引起氧化反应，造成压力、爆炸化工生产的各类化学反应（如硝化、脂化、聚合、催化、化学性爆炸化工生产的各类化学反应（如硝化、脂化、聚合、催化、氧化等等）氧化等等）引起爆炸因工艺条件（温度、压力、速率等）失控，因工艺条件（温度、压力、速率等）失控，引起压力、温度骤升现象。

（在反应釜、反应塔内）温度骤升现象。

（在反应釜、反应塔内）。

（在反应釜爆炸性混合物爆炸：

因生产用的反应釜、爆炸性混合物爆炸：

因生产用的反应釜、泵、阀门管道等泄漏出的易燃物质，泄漏出的易燃物质，与环境中空气混和成爆炸性混合物，一旦被电气火花点燃，合物，一旦被电气火花点燃，引起环境的压力和温

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核爆炸

度骤升现象

16

燃烧三要素：

易燃物质明火电气火花空气点火源静电火花雷电火花机械火花危险高温

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17

爆炸三要素：

易燃物质

明火电气火花空气静电火花点火源雷电火花机械火花危险高温

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四.与防爆电气有关的爆炸技术参数

1.爆炸极限爆炸极限

爆炸性混合物中的易燃物质与空气的比例，并不爆炸性混合物中的易燃物质与空气的比例，是什么比列都会点燃引起爆炸的，是什么比列都会点燃引起爆炸的，只有在某一个范围如氢气的爆炸极限是4%~75%。

其中是氢气内，如氢气的爆炸极限是。

其中4%是氢气的爆炸下限，是氢气的爆炸上限。

的爆炸下限，75%是氢气的爆炸上限。

是氢气的爆炸上限

2.自燃温度自燃温度

爆炸性混合物除用火花可以点燃，爆炸性混合物除用火花可以点燃，也可以用加热温度来点燃，凡能引起爆炸性混合物爆炸的最低温度，度来点燃，凡能引起爆炸性混合物爆炸的最低温度，称为自然温度。

如氢气的自然温度为560℃称为自然温度。

如氢气的自然温度为

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3.爆炸压力爆炸压力

爆炸性混合物在爆炸极限内被点燃后引起爆炸，爆炸性混合物在爆炸极限内被点燃后引起爆炸，必然会产生冲击压力波，它的最大压力值称为爆炸压力：

生冲击压力波，它的最大压力值称为爆炸压力：

由于大气压力是一个大气压，所以无论易燃物质压力多高，由于大气压力是一个大气压，所以无论易燃物质压力多高，要形成爆炸混合物，必须在一个大气压下。

因此，要形成爆炸混合物，必须在一个大气压下。

因此，爆炸压力是在一个大气压下（初始压力为0）在一个大气压下（初始压力为）爆炸性混合物产生的最大压不同的爆炸性混合物爆炸压力是不一样的，力。

不同的爆炸性混合物爆炸压力是不一样的，在0.8MPa左左右。

但是由于爆炸性环境空间很大，但是由于爆炸性环境空间很大，如果爆炸性混合物不能全部爆炸完，则还会连续传遍整个未燃的爆炸性混合物，部爆炸完，则还会连续传遍整个未燃的爆炸性混合物，会引起压力增加现象。

也就是二次、三次甚至更多次爆炸，压力增加现象。

也就是二次、三次甚至更多次爆炸，每次的爆炸压力，是爆炸性混合物被前一次爆炸压力预压后压力（炸压力，是爆炸性混合物被前一次爆炸压力预压后压力（初始压力）的倍数。

压力）的倍数。

2011-1-2320

Ｐ

Ｐ

Ｐ２

Ｐ１

Ｐ０

％

％

爆炸压力和浓度关系曲线

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爆炸压力和初始压力关系曲线

21

4.最大试验安全间隙（MESG）最大试验安全间隙（最大试验安全间隙）

在标准规定试验条件下，在标准规定试验条件下，壳内所有浓度的被试验气体或蒸气与空气的混合物点燃后，通过25mm长的接合面均或蒸气与空气的混合物点燃后，通过长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔两部分之间的最大间隙。

最大间隙。

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22

浓度%4410102020323240506070

间隙mm0.70.60.60.50.50.40.40.30.30.30.30.30.3

外腔爆炸不爆炸爆炸不爆炸爆炸不爆炸爆炸不爆炸不爆炸不爆炸不爆炸不爆炸不爆炸

MESG试验示意图试验示意图

80

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H2爆炸性混合物爆炸性混合物MESG举例举例

23

5.最小点燃能量（MIE）最小点燃能量（最小点燃能量）

在规定的试验条件下，在规定的试验条件下，能点燃最易点燃被试验气体或蒸气与空气的混合物的最小能量。

蒸气与空气的混合物的最小能量。

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24

Ｐ

Emin

％

MIE试验示意图试验示意图

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最小点火能量与浓度关系曲线

25

爆炸性混合物

爆炸极限%

自然温度℃

爆炸压力MPa

最大安全试验间隙MESG（mm）

最小点火能量MIE（mJ）

甲烷丙烷乙醚乙烯氢乙炔

5~152.1~9.51.7~482.3~364~751.5~82

537466170425560305

0.720.900.920.800.741.03

1.140.920.870.650.290.37

0.280.260.190.060.0190.019

爆炸性混合物的爆炸技术参数举例

2011-1-2326

第二节爆炸性混合物的类别与级组划分

一.爆炸性混合物的分类

分三大类Ⅰ类：

煤矿井下甲烷工厂用气体、蒸汽、Ⅱ类：

工厂用气体、蒸汽、薄雾粉尘、Ⅲ类：

粉尘、纤维

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二.爆炸性混合物的分级

1.爆炸性气体、蒸汽的分级爆炸性气体、爆炸性气体

（1）按最大试验安全间隙分级（MESG））按最大试验安全间隙分级（）MESG=1.14（mm）煤矿井下甲烷，为Ⅰ类不分级，标志Ⅰ煤矿井下甲烷，类不分级，标志Ⅰ0.9≦MESG<1.14（mm）为Ⅱ类A级，标志为ⅡA≦级标志为Ⅱ0.5

（2）按最小点燃电流比分级（MICR））按最小点燃电流比分级（）最小点燃电流：

在规定的试验条件下，对电阻电路或电电路最小点燃电流：

在规定的试验条件下，对电阻电路或电*电路用火花试验装置进行3000次火花试验。

能够发生点燃的最小电流。

次火花试验。

能够发生点燃的最小电流。

用火花试验装置进行次火花试验最小点燃电流比（）：

各种气体或蒸汽与空气的混合物最小点燃电流比（MICR）：

各种气体或蒸汽与空气的混合物）：

的最小点燃电流对甲烷与空气的混合物的最小点燃电流之比。

的最小点燃电流对甲烷与空气的混合物的最小点燃电流之比。

2011-1-2328

MICR=10.8

煤矿井下甲烷，煤矿井下甲烷，为Ⅰ类不分级，标志Ⅰ类不分级，标志Ⅰ为Ⅱ类A级，标志为ⅡA级标志为Ⅱ为Ⅱ类B级，标志为ⅡB级标志为Ⅱ为Ⅱ类C级，标志为ⅡC级标志为Ⅱ

2.爆炸性粉尘（含纤维，炸药）的分级爆炸性粉尘（含纤维，炸药）爆炸性粉尘爆炸型粉尘分级是按粉尘的物理性质划分，爆炸型粉尘分级是按粉尘的物理性质划分，把非导电性可燃粉如玉米粉、糖粉等）与非导电性可燃纤维（尘（如玉米粉、糖粉等）与非导电性可燃纤维（如棉纤维、亚麻纤维）划为Ⅲ棉纤维、亚麻纤维）划为Ⅲ类A级，把导电性爆炸性粉尘（如镁级把导电性爆炸性粉尘（铝粉等）与火药、炸药性粉尘（粉、铝粉等）与火药、炸药性粉尘（如TNT、硝化棉纤维）划为、硝化棉纤维）Ⅲ类B级级

2011-1-23

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三.爆炸性混合物的分组

按易燃物质的引燃温度（自燃温度），分为六组，按易燃物质的引燃温度（自燃温度），分为六组，具），分为六组体范围为：

体范围为：

组别T1T2T3T4T5T6

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引燃温度t℃t＞450450≥t＞300300≥t＞200200≥t＞135135≥t＞100100≥t＞85

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爆炸性气体分类、分级、表2-3爆炸性气体分类、分级、分组举例表

类和级最大试验安全间隙MESG毫米1.140.9＜MESG＜1.14最小点燃电流比MICR引燃温度（℃）与组别T1T＞4501.00.8＜MICR＜1.0甲烷乙烷、丙烷、丙酮、苯乙烯、氯乙烯、氯苯、甲苯、苯、氨、甲醇、一氧化碳、乙酸乙酯、乙酸丁烷、乙醇、丙烯、丁醇、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸酐、氯乙烯戊烷、己烷、乙醚、乙庚烷、葵烷、醛辛烷、汽油、硫化氢、环己烷亚硝酸乙酯T2450≥T＞300T3300≥T＞200T4200≥T＞135T4135≥T＞100T5100≥T＞85

ⅠⅡA

ⅡB

0.5＜MESG≤0.9MESG≤0.5

0.45＜MICR≤0.8MICR≤0.45

二甲醚、民用煤气、环丙烷水煤气、氢

环氧乙烷、环氧丙烷、丁二烯、乙烯乙炔

异戊二烯、四氢呋喃

二乙醚、四氯乙烯

ⅡC

二硫化碳

硝酸乙酯

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爆炸性粉尘的分类、分级、表2-4爆炸性粉尘的分类、分级、分组举例表

组别引燃温度℃粉尘物质非导电性可燃纤维ⅢA非导电性爆炸性粉尘T11T>270木棉纤维、烟草纤维、纸纤维、亚麻、亚硫酸盐纤维素、人造毛短纤维小麦、玉米、砂糖、橡胶、染料、聚乙烯、苯酚树脂T12270≥T>200木质纤维T13200≥T>140

类和级

可可、米糖

导电性爆炸性粉尘ⅢB火炸药粉尘

镁、铝、铝青铜、锌、钛、铝（含油）、铁、焦炭、炭黑煤黑火药TNT硝化棉、吸收药、黑索金、特屈儿、泰安

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第三章爆炸危险场所区域范围划分

第一节爆炸危险场所的分类和分级一.爆炸危险场所的分类、分级

1.分类分类按爆炸危险场所存在易燃物质与空气混合的状态，按爆炸危险场所存在易燃物质与空气混合的状态，分为爆炸性气体危险场所和爆炸性粉尘危险场所两大类。

性气体危险场所和爆炸性粉尘危险场所两大类。

2.分级分级

（1）爆炸性气体危险场所）按爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间分三个区域1）0级区域：

在正常情况下，爆炸性气体混合物，连续地、）级区域在正常情况下，爆炸性气体混合物，连续地、级区域：

段时间频繁出现或长时间存在的场所。

段时间频繁出现或长时间存在的场所。

2011-1-2333

2）1级区域：

在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所。

）级区域在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所。

级区域：

3）2级区域：

在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在）级区域在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，级区域：

不正常情况下偶尔短时间出现。

不正常情况下偶尔短时间出现。

（3）爆炸性粉尘危险场所）按可燃性粉尘和空气混合物出现的频率和持续时间及粉尘层厚度分为三个区域。

分为三个区域。

1）20级区域：

在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，）级区域在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，级区域：

其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和/或可能形成无法控制其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。

和极厚的粉尘层的场所及容器内部。

2）21级区域：

在正常运行过程中可能产生可燃浓度的可燃粉尘与）级区域级区域：

空气混合物的场所3）22级区域：

在正常运行下，可燃性粉尘与空气混合物不能出现，）级区域在正常运行下，可燃性粉尘与空气混合物不能出现，级区域：

仅在异常条件下，可