防爆等級區分說明

連續洩漏等級(Continuous Grade Release)：連續洩漏或發生時間不長但很平常。
主要洩漏等級(Primary Grade Release)：洩漏很可能周期性發生或正常時偶爾會發生。
次要洩漏等級(Secondary Grade Release)：正常時不太可能發生，任何情況下，只有不平常時會發生但只發生短時間。
自然通風(Natural Ventilation)：因風或傳統效應之通風。
人工通風(Artificial Ventilation)：因使用換氣或機械工具如：風扇或抽風機輔助之通風，可能是整體或區域性的通風。
開放空間(Open Area)：沒有阻擋物的區域，在開放空間下，蒸氣會迅速被風或自然的方法擴散。正常的風速很少小於0.5m/sec而通常在2m/sec以上。
遮蔽或限制阻礙開放空間(Sheltered or Obstructed Open Area)：在開放區域內或鄰近區域，可能包含部分開放建築或結構。因為阻礙自然通風以致小於自然開放區域。此種狀況可能加大危險區域之範圍。
封閉區：封閉區指的是所有建築、房間或封閉空間，沒有人工通風裝備，通風被限制而且任何可燃性氣不會自然散逸之區域。
危險半徑(Hazard Radius)：定義為危險區域之最大水平範圍。由位於開放空間之洩漏源產生者。
封閉區域（房間、建築或空間）：一個三度空間被2/3以上可能的投射平面表面積所封閉，同時有足夠的尺寸容許人員之進入。對於一個典型的建物，須要超過2/3的牆、頂和地板之總面積。
電氣封閉箱：電氣器具的箱子或容器用來避免被人意外接觸到具能量之零件和保護設備被破壞。某些封閉箱也可當成避免電氣設備成為封閉箱外面易燃性混合物之引火源。
防爆封閉箱：一個封閉箱能承受特定氣體或蒸氣在其裡面的爆炸，同時避免接著引燃環繞其周圍的易燃性氣體或蒸氣。同時在其操作下的外部溫度不會引燃周圍的易燃性氣體或蒸氣。

正壓封閉箱(Purged)：一個封閉箱或建物，使用清潔空氣或隋性氣體以足夠之流量和正壓以減低任何易燃性氣體或蒸氣之蒸發濃度到一可接受的安全水平，同時使用正壓維持此安全水平，可以連續或非連續性流通之方式。(NFPA No.496)
易燃性：能輕易被引燃、猛烈燃燒或火焰快速擴散之性質。
爆炸極限：氣體在氣體／空氣混合物中會形成可燃性混合物之上限和下限容積百分比。(NFPA No.３２５Ｍ)
易燃性液體(IA, IB和IC液體)：液體之閃點在100℉(37.8℃)以下，且其在絕對大氣壓(276Kpa)100℉(37.8℃)時之蒸氣壓不超過40Pounds/in2。易燃性液體細分為IA、IB和IC。(NFPA No.30)
閃點(Flash Point)：液體散發蒸氣足夠在液體表面形成和空氣之可燃性混合物之最低溫度。(測試程序和器具在NFPA No.30中有詳細說明)
地板面積(Floor Area)：在一封閉區內之最大任一水平面截面積。
不固定擴散(Fugitive Emissions)：連續性易燃氣和蒸氣之洩漏；相對於設備失效之洩漏非常之小。這種洩漏通常發生於封閉系統正常操作時之洩漏。例如：泵浦油封、閥門墊片和法蘭其之墊片。
比空氣重氣體：比重比空氣重之氣體(IP為氣體/空氣比重0.75以上, IEC為0.8以上)。
比空氣輕氣體：比重比空氣輕之氣體(IP為氣體/空氣比重0.75以下,IEC為0.8以下)。
設備高溫：設備之操作溫度超過自燃溫度之80%，以參與氣體或蒸氣之度數表示(℃)。
高度揮發液體：液體之蒸氣壓在絕對壓力(276Kpa) 100℉(37.8℃)下超過40磅/in2。
可燃性混合物：可被開放性火焰、電弧或火花或操作溫度在氣體／空氣混合物之自燃溫度以上的裝置所引燃之氣體／空氣混合物。
自燃溫度(Ignition Temperature)：在正常大氣壓力下，引起或造成自發性爆炸的最低溫度。(和其它外部之熱源無關)
場所：此處泛指區域、空間和位置互相通用之名詞，以指定一個三度空間區域。
石油煉製：石油液體或蒸氣連續在溫度與壓力可影響其化性與物性下之內的設施。
管路傳送設施：傳送易燃或可爆性石油液體或易燃性氣體之設施。包含泵浦和壓縮站、儲存設施、加壓站、閥門場所和管線通過之區域。
生產區域：易燃性石油氣和活性液體生產、處理(例：壓縮)、儲存、傳送(例：抽取)、或其它在進入運送裝置前之處理區。
燃燒桶槽：任何燃燒桶槽，具有設備(例如：火焰捕捉器、溫度偵測關機、安全控制、強迫通風、燃燒器和火花捕捉器)設計以防止空氣之進入和排出成為引火源之裝置。
蒸氣壓：在絕對大氣壓下，使用ASTM D323-82中之規範揮發性液體產生之壓力。
氣密隔離器：不容許在大氣壓下有過量氣體或蒸氣通過之隔離器。
通風充足：通風(自然或人工)足以避免蒸氣／空氣混合物之濃度累積超出其爆炸下限(LFL)25%以上。
通風不足：通風之情形小於充足之狀況。
揮發易燃液體：易燃性液體之溫度在其閃點溫度以上，或第二類易爆性液體，蒸氣壓於100℉(37.8℃), 276 Kilo-pascals下不超過40Psia且溫度在其閃點以上之液體。
管線工作區：油井管線工作操作經過潤滑設備之區域。
美國石油協會：(American Petroleum Institute, API)
美國國家電工法規：(National Electric Code, NEC)
國際電工委員會：(International Electrotechnical Commission, IEC)
石油協會：(Institute of Petroleum, IP)
第I類 1級區(Class I division 1)：在正常操作條件下存在足夠濃度之易燃性或蒸氣之場所；或在設備故障時可能同時洩放易燃性氣體或蒸氣且造成電氣設備失效之場所。
第I類 2級區(Class I division 2)：易燃性氣體或蒸氣可能出現，但正常時局限於封閉系統內之場所，一般須使用機械通風以避免累積；或緊鄰 1級區且偶爾會與其流通，而具足夠易燃性氣體或蒸氣濃度之場所。
0 區(Zone 0)：爆炸性氣體環境連續性或長期存在之場所。
1 區(Zone 1)：爆炸性氣體環境在正常操作下可能存在之場所。
2 區(Zone 2)：爆炸性氣體環境在正常操作下不太可能發生，如果發生只偶爾且只存在短期間之場所。
第一章 計畫概述
1.1 前言
在具有易燃性氣體或蒸氣可能存在的場所，為了防止使用之電氣設備成為引火源，置於這種危險性區域的電氣設備須具有防爆功能之設計，此為一般公認之準則。但要使這些防爆電氣設備發揮其功能，必須將其正確的安置於適用的等級場所。因此明確定出防爆等級範圍為正確使用防爆電氣設備的首要工作。對廠商而言，過大的區域範圍設定，將使設置費與維護費大增，對小規模之業者而言，可能因費用太高而影響其經營，影響甚大。反之，如果不適當的縮減，在安全上亦可能產生潛在之危害。所以適當的規劃危險區域等級範圍，是一項重要的工作。對於檢查單位而言，不明確的規劃方法亦可能造成極大困擾。
先進國家對於防爆危險區域的劃分，較完整的規範有美國石油協會(American Petroleum Institute, API)、國際電工委員會(International Electrotechnical Commission, IEC)、美國國家電工法規(National Electrical Code, NEC)及石油協會(Institute of Petroleum, IP)等規範。國內對於電氣防爆危險區域劃分尚未有明確之規範。因此，對於先進國家訂立之方式，將先加以比較分析。並針對幾種製程中常遇到的設備洩漏源比較其劃分方式之異同，再配合危害分析軟體，建立洩漏擴散模型，瞭解擴散範圍之設定條件需求。應用這些點洩漏源資料，將可做為其它狀況時電氣防爆危險區域範圍劃分及選用危險範圍時之參考。

2.1 危險區域等級分類法則比較
對於危險區域之等級劃分美洲及歐洲使用之方法,以往略有不同,有兩級及三級之分。但最近數年大多接受IEC(International Electromechanical Commission)各項分類方式如下:
1. API之區域分類法(API RP500)
API有關於氣體或蒸氣之分類為：
第I類1級區(Class I division 1)－在正常操作條件下存在足夠濃度易燃性氣體或蒸氣之場所；或在設備故障時可能同時洩放易燃性氣體或蒸氣且造成電氣設備失效之場所。
第I類2級區(Class I division 2)－易燃性氣體或蒸氣可能出現，但正常時局限於封閉系統內之場所，須使用機械通風以避免累積；或緊鄰1級區且偶爾會與其流通，而具足夠易燃性氣體濃度之場所。
2. NEC區域等級分類法(NEC 505-7)　
NEC(National Electric Code)沿襲美國NFPA之分類法以兩級制使用多年，但於1996年接受IEC之區域劃分法承認Zone 0, 1, 2之三級劃分法。(NEC 505-7)
第I類0區(Class I Zone 0)：易燃性氣體或蒸氣達到足夠濃度的情形連續存在或存在很長的一段時間之場所。
第I類1區(Class I Zone 1)：
(1)易燃性氣體或蒸氣達到足夠濃度的情形在正常操作時可能存在之場所，或
(2)因為修護或保養因洩漏而使足夠濃度之易燃性氣體或蒸氣經常存在，或
(3)設備操作或運作中，因其特性在設備停機或錯誤操作時可能造成易燃性氣體或蒸氣洩漏濃度增高，同時造成電氣設備之失效而成為引火源，或
(4)鄰近第I類0區之區域，以致可能有易燃性氣體或蒸氣高濃度之累積。
第I類2區(Class I Zone 2)：
(1)易燃性之氣體或蒸氣在正常操作時不太可能發生，如發生時也很短，或
(2)揮發性易燃液體、易燃性氣體或易燃性蒸氣在處理、製造或使用時，通常在密閉容器或密閉系統中，只有在意外破裂或容器失效或設備不正常操作處理時液體或氣體可能洩漏，或
(3)可燃性氣體蒸氣正常時，已使用正壓方式避免發生濃度太高，但可能因不正常操作使通風系統失效，或
(4)遴近第I類1區之區域，以致易燃性氣體可能與其相通之場所。
3. IEC之區域等級分類(IEC 79-10)
o 區(Zone 0)：爆炸性氣體環境連續性或長期存在之場所。
1 區(Zone 1)：爆炸性氣體環境在正常操作下可能存在之場所。
2 區(Zone 2)：爆炸性氣體環境在正常操作下不太可能發生，如果發生亦只偶爾且只存在短期間之場所。
4. IP之區域等級分類
石油協會有關洩漏源之等級與IEC之分類法一樣分成三級：
連續洩漏等級(Continuous Grade Release)：連續洩漏或發生時間很短但很平常。
主要洩漏等級(Primary Grade Release)：洩漏很可能周期性發生或正常時偶爾會發生。
次要洩漏等級(Secondary Grade Release)：正常時不太可能發生，任何情況下，只有不正常時偶爾發生且只發生短時間。
洩漏等級決定於洩漏之頻率和期間。與洩漏之速率和量無關、與通風等級、或流體特性亦無關。一般使用之量化參考數據為：
連續洩漏：1000時/年以上。
主要洩漏：10～1000時/年間。
次要洩漏：10時/年以下。


在開放空間的狀況時，有如下之關係：
連續等級  0 區 (Zone 0)
　主要等級  1 區 (Zone 1)
　次要等級  2 區 (Zone 2)
5. 區域等級對應關係比較
上述四種常用標準之對應關係為：
表1 區域劃分等級對應表
API NEC IEC IP
舊 新
Class I
Division 1 Class I
Division 1 Zone 0 Zone 0 Zone 0
Zone 1 Zone 1 Zone 1
Division 2 Division 2 Zone 2 Zone 2 Zone 2

2.2 易燃性物質分類法則比較
易燃性物質之揮發性質不同，在製造過程中因洩漏產生揮發時，其擴散之範圍亦因此會有所不同。 因此，在研究可能之擴散危險區域範圍時，對於易燃性氣體、液體無論何種標準一般皆依其特性分類以便於歸類管理。常用之國際上重要分類法有下列數種：
1. API對易燃性物質之分類法(API RP500)
易燃性液體(flammable liquid) ：閃點在100℉(37.8℃)以下，在100℉(37.8℃)絕對大氣壓(276kpa)下,蒸氣壓不超過40 pounds/in2之液體。易燃性液體再細分為Class IA、IB和IC。
高度揮發性液體(Flammable Highly Volatile Liquids) ：閃點在100℉(37.8℃)以下，在100℉(37.8℃)絕對大氣壓276kpa下,蒸氣壓超過40 pounds/in2之液體。
爆炸性液體(Combustible Liquids)：閃點在100℉(37.8℃)以上之液體。
爆炸性液體細分如下：
第 II類(Class II)液體:閃點在100℉(37.8℃)以上，140℉(60℃)以下。
第IIIA類(Class IIIA)液體:閃點在140℉(60℃)以上，200℉(93℃)以下。
第IIIB類(Class IIIB)液體:閃點在200℉(93℃)以上。
2. NEC對易燃性物質之劃分法
第I類(Class I) :易燃性氣體或蒸氣在空氣中之量，足以產生爆炸或可燃性混合物之場所。
第I類再區分為:
A群(Group A):含有Acetylene(乙炔)之環境。
MESG小於或等於0.003 in.
B群(Group B):含有氫氣和其它氣體之環境。
MESG小於或等於0.003 in.
C群(Group C):含有硫化氫和其它氣體或蒸氣之環境。
MESG大於0.003in，小於等於0.012in.。
D群(Group D):含有丁烷、汽油、己烷、甲烷、天燃氣、丙烷和大部分其它碳氫化合物氣體和蒸氣。
MESG大於0.012in.小於等於0.029in。
1996年接受IEC之分法承認:
GroupⅡC等於原Class I Group A和B類
GroupⅡB等於原Class I Group C
GroupⅡA等於原Class I Group D
上述之分類法是依MESG(Maximum Experimental Safe Gap)最小引火電流(MIC)或兩者之值分類的。
3. IEC 對易燃性物質之劃分法
IEC之分類法為：
IIA MESG 等於或大於 0.9mm
IIB MESG 大於 0.5mm 小於 0.9mm
IIC MESG 小於或等於 0.5mm

4. IP對易燃性物質之劃分法
石化液體之蒸發特性分類：
Class 0 LPG
Class I 閃點21℃以下
Class II(1) 閃點21℃～55℃ 在閃點以下處理時
Class II(2) 閃點21℃～55℃ 在閃點及以上處理時
Class III(1) 閃點55℃以上～100℃ 在閃點及以下處理時
Class III(2) 閃點55℃以上～100℃ 在閃點及以上處理時
Unclassified 閃點100℃以上

此種分類法在做危險半徑(Hazard Radius)範圍設定時，仍不甚方便，因此有下列之更進一步分類：
Ａ類液體：易燃性液體，洩漏時將迅速蒸發包含有：
(a)所有液化石油氣或輕液化可燃氣。
(b)任何易燃性液體除周圍環境在無外熱源時，在某一溫度下，可產生40％以上之蒸發量。
Ｂ類液體：不屬於Ａ類易燃液體，但在洩漏時具有足夠之溫度達到沸點。
Ｃ類液體：不屬於Ａ或Ｂ類易燃液體，但於洩漏時溫度在閃點以上時形成霧態易燃性蒸氣。
Ｇ類液體：易燃性氣體或蒸氣。
在IP(Institute of Petroleum)中以液體蒸氣壓及操作溫度來分時可以下圖表示：






A類液體：1. nC4線左側線；例如：LNG, C2, C3, C4或在1bar線上之混合物。或LPG儲存於室溫加壓狀態下。
2. 5bar(abs)線之上部；一般在加壓下之製程。少部分之蒸氣壓在5bar以上時會減去40%以上重量。如果能使其在洩漏時，減除量少於40%重量，則此液體將歸於B類。
B類液體：1.nC4和nC5線間之區域。如果B類液體在室溫以下處理，假設在洩漏時，如果和熱表面接觸將會被加熱到最高室溫或更高之溫度。
2.1bar和5bar(abs)間之線。典型低壓製程，例如：原油清洗，原油蒸餾。
C類液體：1.室溫以上區域和0.01bar閃點漸進線和1bar以下之線。典型之處所為加熱儲存和蒸空製程。
2.nC5右側區和NH線之左側。這些區域包含Class I, II, III儲存物質。在洩漏時將會達閃點以上之溫度(Class II(2)和Class Ⅲ(2))。
非危險液體區：歸入此類之液體必須在閃點以下處理。此狀況包含不正常狀態下之洩漏。典型的例子包含煤油和重油的產物且未被加熱或不可能被加熱至其閃點溫度以上者。
圖3 IP液體分類分佈圖
大部分的情形，用圖3之輔助都可迅速判斷液體的類別。如有疑問不太確定時應使用較嚴格之等級，或者在最大操作條件下經仔細計算後方可使用較不嚴謹之等級。
使用圖3 的例子:在分餾製程中，起始沸點(IBP)170℃時，其閃點大約55℃。加熱時如溫度在55℃以下可當成非危險區(NH)(Class III(1))，蒸氣壓將會沿170℃IBP之線向上增加。在55℃和170℃間將會在其閃點(Class III(2)以上，但在沸點以下時將歸為ｃ類液體。在170℃～245℃間，蒸氣壓將會在1bar(abs)以上，5bar(abs)以下而為Ｂ類液體。在245℃以上時其蒸氣壓將為5bar(abs)以上，因而歸為Ａ類液體。
5. 各種易燃性物質分類方法比較
上述之各種分類法，歸納其分類差異如下表：
表2 易燃性液體分類比較表
API NEC IEC IP
舊 新
易燃性液體
Class I閃點低於100℉(37.8℃) Class I
Group
A
B


ⅡC


ⅡC Class 0
Class I LPG
閃點21℃以下
蒸氣壓低於40 Pb/in2。 C ⅡB ⅡB Class Ⅱ(1) 閃點21℃～55℃
閃點以下處理
高度揮發性液體
閃點低於100℉(37.8℃)
蒸氣壓高於40 Pb/in2。
D ⅡA ⅡA Class Ⅱ(2)

Class Ⅲ(1)

Class Ⅲ(2) 閃點21℃～55℃
閃點以上處理
閃點55℃～100℃閃點以下處理
閃點55℃～100℃閃點以上處理
爆炸性液體
閃點100℉(37.8℃)及以上
ClassⅡ閃點100℉及以上140℉(100℃)以下
ClassⅢA閃點140℉及以上200℉(93℃)以下
ClassⅢB閃點200℉以上 另採
A類
B類
C類
G類