在石油化工、煤矿开采、粉尘加工、精细化工和储运物流等行业，爆炸性环境始终可能出现。要实现安全生产，必须从源头识别风险，而防爆区域划分作为安全生产的前置环节，正是所有防爆设计、设备选型、通风系统布置与作业管理的基础。通过科学的区域划分能够明确危险环境的边界和等级，使工程措施具有针对性，从而提前降低点火源出现的概率，减少事故风险。

一、 防爆区域划分的理论基础

1. 爆炸三要素与危险环境形成机制

　　在工业场景中，可燃物、助燃物和点火源同时存在，是爆炸发生的基本条件。

　　爆炸三要素包括可燃物（如天然气、汽油蒸汽、煤粉、金属粉尘）、助燃物（通常是空气，含氧量是爆炸扩展的关键）、点火源（电火花、机械摩擦火花、静电、高温表面等）。

　　当三者同时在合适比例下存在时，就具备爆炸条件。防爆区域划分本质上是在评估某一区域中“三要素同时存在的概率”，以出现频度和持续时间为主要依据，按风险等级进行分区管理。

　　“出现频度”和“持续时间”是核心判断基础：出现时间越长、越频繁，危险等级越高。

2. 释放源与通风条件

　　释放源（Source of Release）指可能释放可燃物质的部位，如泵的密封、阀门、法兰、呼吸阀、粉尘输送设备接头等。

　　按释放的频率和持续时间分为：

　　连续释放源：长期存在（如罐体内部气相区）

　　一级释放源：正常运行可能泄漏（如泵密封）

　　二级释放源：只有异常才会短时泄漏（如法兰偶发泄漏）

　　释放源等级越高，区域的危险等级越高。

3. 通风条件：影响危险程度的稀释能力

　　通风能力（Ventilation Effectiveness）指空气将可燃物稀释到安全浓度以下的能力，是影响危险环境能否持续存在的重要因素。包括自然通风（风流变化）和机械通风（风机排风）。良好通风能够稳定将可燃浓度维持在爆炸下限（如甲烷 LEL≈5%）以下时，区域的危险性可以显著降低。

4. 技术经济平衡原则

区域划分需兼顾安全性与经济性。划分过窄可能遗漏风险，划分过大则会导致设备选型成本过高。合理的做法是根据可燃物性质、释放概率、空间结构、运行经验等因素进行综合评估，使划分既符合规范要求，又便于工程实施。

二、 气体与蒸汽环境的区域划分

　　我国工程主要采用 Zone（区域）划分方式，如 0 区、1 区、2 区。

1. Zone 0：持续危险区

　　表示可燃气体或蒸汽长期或频繁存在，持续时间超过每年 1000 小时。常见于储罐内部、反应器气相空间、坑道内部等封闭环境。设备要求必须使用最高等级的本质安全型（Ex ia），其原理是在任何故障情况下也不会产生足以点燃气体的能量。

　　本质安全型：通过限制能量（电流、电压）使任何故障都不会产生点火能量。

2. Zone 1：偶尔危险区

　　正常运行过程中可能出现可燃气体云，多与工艺波动、设备操作泄漏相关。例如泵房（密封端面可能泄漏）、阀门集中区（存在操作泄漏）、加油机周围（汽油蒸汽容易扩散）等。可使用隔爆型（Ex d）、增安型（Ex e）或本质安全型（Ex ib）等设备。

　　隔爆型（Ex d）即设备壳体可承受内部爆炸压力并阻止火焰外泄。

　　增安型（Ex e）通过减少电弧、降低温度提高安全性。

　　隔爆型设备通过强化外壳抵御内部爆炸，并阻止火焰外泄，是常用于 Zone 1 的防爆方式。

3. Zone 2：罕见危险区

　　仅在设备异常或泄漏情况下短时间出现爆炸性混合物，如罐区外围、通风良好的实验调节区域。

　　可使用无火花型（Ex n）设备，即在正常工作状态下不会产生电弧或高温。

4. 气体扩散特性与区域范围

　　气体相对密度（相对空气密度）影响其扩散方向：

　　比空气重（密度>1）：如丙烷、丁烷，易在低处积聚。

　　比空气轻（密度<1）：如氢气、甲烷，易向上浮动。

　　区域高度通常按上述规律设定。挥发性强的介质扩散范围可能较大，需要按物性数据评估。扩散规律与风速、障碍物密切相关。

　　比空气重 → 区域高度约地面以上 1 m

　　比空气轻 → 天花板以下 1~2 m 视为空间风险区

　　闪点高的液体 → 气体挥发量低，区域范围可缩小

三、 粉尘环境的区域划分

　　粉尘爆炸不同于气体爆炸，关键在于粉尘云（悬浮粉尘）达到爆炸浓度。

　　粉尘粒径越小、干燥度越高，越容易形成爆炸性粉尘云。

1. Zone 20：持续粉尘云区

　　粉尘处于长期悬浮状态。常见于面粉磨粉机内部、煤粉仓内部、金属粉搅拌腔体等，粉尘爆炸具有“二次爆炸风险”，即初次爆炸会吹起沉积粉尘引发更大的二次爆炸，因此要求防护等级最高。

2. Zone 21：偶尔粉尘云区

　　粉尘在操作过程可能悬浮，如装料口、卸料口、输送点等过程中可能形成悬浮云。一般需采用粉尘防爆电气设备（Ex tD），并控制表面温升避免粉尘被点燃。

3. Zone 22：罕见粉尘云区

　　粉尘多以沉积状态存在，仅在扰动或故障时短暂悬浮形成粉尘云，常见于厂房死角、除尘设备外部、仓储区、转角平台等。

粉尘的粒径、湿度、成分对爆炸风险影响显著，粒径越小、越干燥越危险。

粉尘区常按“释放源距离法”划分，是工程现场最具可操作性的方式。

四、 标准体系

1. 国内标准体系

　　GB 50058和 GB 3836 系列是我国防爆电气和区域划分的核心标准：

• GB 50058《爆炸危险环境电力装置设计规范》规定危险区域划分方法、电气设备布置规范；
• GB 3836《爆炸性环境》系列标准主要解释防爆设备的类别、标志和要求
• 行业标准（如煤矿安全规程、粮食加工行业标准等）

　　这些标准明确了区域的划分方法、设备选型要求及安全措施。

2. 国际通用标准

　　IEC 60079 系列标准是全球通用的爆炸性环境基本标准。

• IEC 60079-10-1：爆炸性气体环境划分
• IEC 60079-10-2：爆炸性粉尘环境划分
• 欧盟 ATEX：欧盟强制要求，覆盖设备（ATEX 114）和场所管理（ATEX 153）
• NFPA/NEC（美国）：采用 Class/Division 划分方式

　　虽然术语不同，但核心逻辑一致——都以危险物质出现的频率与持续时间区分风险等级。

五 、影响区域划分结果的关键因素

1. 可燃物性质

　　闪点（Flash Point）：液体在加热时能挥发出可燃蒸气的最低温度。闪点越低，意味着挥发性越强，爆炸风险越大。

　　爆炸下限（LEL）：气体浓度低于此值无法爆炸，例如甲烷约 5%。越低的 LEL 表示越容易形成爆炸性混合物。

　　粉尘的粒径、湿度、成分决定其爆炸性，如铝粉、镁粉属于高敏感粉尘。

2. 释放源参数

　　泄漏速率、压力、温度等决定可燃物释放量。

　　释放速率越大，越容易在短时间形成可燃混合物。但高速喷射时也可能因湍流混合增强稀释效果，需要具体分析。灾难性泄漏通常用于应急预案评估。

3. 通风条件

　　通风量决定可燃气体或粉尘云是否能够积聚达到危险浓度，是最常导致区域等级变化的因素。

　　自然通风受气候、地形、风速影响较大；机械通风可持续控制浓度，但需确保故障不会导致风险升级（如风机停运报警措施）。

4. 空间结构

　　封闭空间易积聚，开放空间易扩散；障碍物（如管廊、墙体）可能形成气体滞留区域，增加局部风险。结构布置的合理性直接影响危险区域的形态。

5. 设备老化与运维

　　密封件老化、腐蚀、振动频率升高可能提高泄漏概率，因此区域划分需定期复审，随设备状态变化定期更新。

六 、工程应用与实施要点

1. 设备选型逻辑

　　防爆选型需同时匹配：

• 区域等级（Zone）
• 防爆型式（Ex ia、Ex d、Ex e、Ex tD 等）
• 气体组别（IIA/IIB/IIC，IIC 最严，如氢气）
• 温度组别（T1–T6，对应设备允许的最高表面温度）

　　例如：T4 对应 135℃，适用于闪点较低的物质环境。

2. 通风系统验证

　　通风设计必须确保将可燃气体浓度保持在爆炸下限 LEL以下，可采用现场检测、气体扩散模型、CFD 模拟或经验图表法进行验证。

3. 区域图绘制与现场标识

　　区域划分图应包括水平与垂直范围、释放源位置、设备要求和设备适用等级，是电气设计和作业管理的关键依据。

　　现场需设置清晰标识，以便于作业人员避免维修和作业时跨入错误区域。

4. 常见误区

　　１.　通风未达标却随意降级区域防爆级别

　　２.　粉尘沉积被忽略为安全（沉积粉尘可能因扰动形成爆炸云）

　　３.　Ex 标志匹配错误是工业现场常见隐患

　　４.　气体设备不能用于粉尘环境，两者防护原理不同

　　这些问题在事故调查中极为常见，需严格规避。

七、 典型场景

1. 石油储罐区

　　罐内气相区长期存在可燃蒸气 → Zone 0

　　呼吸阀附近可能周期性排放 → Zone 1

　　罐体外部因偶发泄漏形成短暂蒸气云 → Zone 2

2. 面粉加工车间

　　研磨机内部粉尘持续悬浮 → Zone 20

　　设备外壳周围可能出现粉尘云 → Zone 21

　　车间外侧沉积粉尘区域 → Zone 22

3. 化工实验室

　　少量有机溶剂蒸发但通风良好 → Zone 2

　　通风柜内部属于“控制性排风”，通常视为受控非危险区

八、 结语

　　防爆区域划分是爆炸性环境管理的起点，更是设备选型、工艺布置、通风设计与作业安全的基础框架。只有在理解可燃物性质、释放规律、扩散行为与设备特性的前提下，才能让区划结果与实际装置匹配，形成有效的风险控制体系。

　　只有在“释放源评价 + 通风验证 + 设备匹配 + 动态复审”的闭环机制下，防爆区域划分才能真正发挥作用，成为安全生产的“定海神针”。